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Shear Behavior of Reinforced Concrete Deep Beams with Web Openings

개구부를 갖는 철근콘크리트 깊은 보의 전단거동

  • 이진섭 ((주)연우건축구조기술사사무소) ;
  • 김상식 (인하대학교 건축공학과)
  • Published : 2001.12.01

Abstract

In building construction, openings of the story-height deep beams are usually required for accessibility and service lines such as air conditioning ducts, drain pipes and electric units. It is known that the main parameters affecting the load bearing capacity of deep beams with web openings are size, shape, location and reinforcements of openings. However, there have been no pertinent theories and national design codes for predicting ultimate shear strength of reinforced concrete deep beams with web openings. In this study, the shear behavior of simply supported reinforced concrete deep beams with web openings subject to concentrated loads has been scrutinized experimentally. A total of 34 specimens, the geometry of openings, its reinforcements and shear span to depth ratio, being taken as the experimental variables, has been cast and tested in the laboratory. The effects of these structural parameters on the shear strength and crack initiation and propagation have been carefully checked and analyzed. From the tests, it has been observed that the failures of all specimens were due to shear mechanism and the ultimate strength of specimens varies according to the location of openings, by which the formation of compression struts between the loading points and supports are deterred. All of the test results of specimens have been compared with the formulas proposed by previous researchers. The results were closely coincident with the formulas given by Ray and Kong's equation except for some X series specimens having a larger dimension of openings beyond the geometric limits of proposed equations.

깊은 보의 실제 시공에서는 창호, 배관, 설비 등의 건축적 요구 조건과 각종 제약 조건에 의하여 복부에 개구부를 설치해야하는 경우가 많으며, 이러한 개구부를 갖는 깊은 보에서는 하중 전달 경로가 개구부의 위치와 크기 및 형태 등에 큰 영향을 받게 된다. 이 연구는 양단이 단순지지되어 있는 철근콘크리트 질은 보를 대상으로 하여, 전단경간비와 콘크리트 강도, 복부 보강형태 및 개구부의 위치 등 여러 구조 변수가 깊은 보의 최대 전단내력과 균열 발생 및 진전, 파괴형태 등에 미치는 영향을 실험을 통해 조사하고 이론과 비교하였다 실험 결과, 깊은 보의 거동은 복부의 대각균열 형성과 크게 연관되어 있으며, 전단경간비와 개구부의 영향에 따라 내력이 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이론식으로는 Kong의 제안식과 Ray의 제안식이 비교되었으며 개구부의 크기가 커 다소 오차를 보이는 X 계열 시험체를 제외하면 Kong과 Ray의 제안식 모두가 깊은 보의 극한 전단강도를 적절히 예측할 수 있는 것으로 조사되었다.

Keywords

References

  1. 콘크리트 구조설계기준 한국콘크리트학회
  2. 한국콘크리트학회지 v.11 no.1 집중하중을 받는 철근콘크리트 깊은 보의 전단거동에 관한 실험적 연구 이진섭;김상식
  3. The Indian Concrete Journal v.53 Strength of Reinforced Deep Beams with and without Opening in the Web Ray S.P.;Reddy C.S.
  4. Magazine of concrete Research v.29 no.99 Structural Idealization for Deep Beams with Web Openings Kong F.K.;Sharp G.R.