저층형 철근콘크리트 전단벽의 전단강도 평가를 위한 스트럿-타이 모델

Strut-and-Tie Model for Shear Strength of Reinforced Concrete Squat Shear Walls

철근콘크리트 전단벽의 전단강도를 예측하기 위한 기존 연구자들의 스트럿-타이 모델(STM)들은 횡하중 및 상부의 축력에 대한 전단벽의 내부 힘의 흐름과 웨브의 전단철근에 의해 전달되는 전단력의 비율을 명확히 제시하고 있지 않다. 이를 개선하기 위해서, 이 연구에서는 콘크리트 파괴역학의 균열 띠 이론을 기반한 단순한 STM을 개발하였다. 응력이완 스트립을 동반하는 콘크리트 스트럿의 등가유효너비는 중립축 깊이와 콘크리트 유효압축강도 계수로 결정되었다. 균열 띠 확장영역의 전단 전달 메커니즘은 강성법에 의한 트러스 작용으로부터 산정되었다. 웨브 콘크리트 스트럿과 전단철근에 의한 전단 전달력은 응력이완 스트립과 균열 띠 이론을 기반한 에너지평형조건으로부터 유도되었다. 제시된 모델은 Siao와 Hwang et al.의 STM에 비해 150여개의 기존 실험결과의 경향을 잘 예측하였다. 또한, 제시된 STM은 각 변수에 따른 무차원된 전단강도의 경향을 잘 반영하고 있다.

The previous strut-and-tie models (STMs) to evaluate the shear strength of squat shear walls with aspect ratio less than 2.0 do not consider the axial load transfer of concrete strut and individual shear transfer contribution of horizontal and vertical shear reinforcing bars in the web. To overcome the limitation of the existing models, a simple STM was established based on the crack band theory of concrete fracture mechanics. The equivalent effective width of concrete strut having a stress relief strip was determined from the neutral axis depth and effective factor of concrete strength. The shear transfer mechanism of shear reinforcement at the extended crack band zone was calculated from an internally statically indeterminate truss system. The shear transfer capacity of concrete strut and shear reinforcement was then driven using the energy equilibrium in the stress relief strip and crack band zone. The shear strength predictions of squat shear walls evaluated from the current models are in better agreement with 150 test results than those determined from STMs proposed by Siao and Hwang et al. Furthermore, the proposed STM gives consistent agreement with the observed trend of the shear strength of shear walls against different parameters.