철근 콘크리트 역학 및 설계/전단설계

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계수전단력 Vu[편집]

90년 토목산업기사 문제, 94년 기사

계수전단력.png


그림과 같은 캔틸레버 보의 계수전단력 Vu? 콘크리트 보의 단위하중 25kN/m2이고, 위험단면에 대해 계산한다.


계수하중

계수전단력

최소전단철근량[편집]

99 산업기사

강도설계법에서 단철근 직사각형 보에 수직스터럽 간격을 300mm로 하였다. 최소 전단보강철근 단면적은 얼마 이상이어야 하는가?


일 때로 푸는 게 아님!! 최소 전단보강철근량을 물어본 거니까 Av,min을 구하는 방법을 생각한다.

조건일 때


(둘 중 큰값)이므로

설계 예제[편집]

조건

8m 길이 단순보. 작용 계수하중 . D16, 135도 표준갈고리. , , , b = 400mm, d = 600mm

설계에 필요한 전단력 값들

지점 반력 = 672.24kN

위험단면 계수전단력


첫 철근 배치[편집]

철근은 지점부터 보 중앙부로 가면서 배치한다. 첫 철근을 지점에서 얼마나 띄우냐면 s/2만큼. 위험단면 계수전단력을 이용해 s/2 계산한다.

s = 126.3mm

최대철근간격 검토

에서

이므로

스터럽 배근간격 결정[편집]

인 경우[편집]

s = 300mm

에서

(이때의 Vu는 위험단면 계수전단력을 사용. 다른 건 값 다르게 넣어줘야 함.)

s = 126.3mm이나, 시공성을 위해 100mm로 결정.

위 세 값 중 최솟값인 100mm가 간격.

인 경우[편집]

s = 600mm

에서

(이때의 Vu 사용)

s = 182.4mm이나, 시공성을 위해 150mm로 결정.

위 세 값 중 최솟값인 150mm가 간격.

인 경우[편집]

최소철근 배치한다.

s = 600mm

주어진 값들을 대입하면 s = 972.9mm, 851.14mm가 나온다.

위 네 값 중 최솟값인 300mm가 간격.

인 경우[편집]

전단철근 불필요

주요 계수전단력 별 위치 계산[편집]

지지점으로부터 보 중앙으로 가면서 철근 간격 변하는 대략적인 위치를 찾는다.

100mm 간격 구역

x = 1.37m = 1370mm

150mm 간격 구역

x = 3.12m = 3120mm

300mm 간격 구역

x = 3.56m = 3560mm

전단강도 검토[편집]

철근 배치[편집]

설계의 기준이 되는 전단력값들을 표시하고, 첫 철근을 지점으로부터 s/2 거리에 배치(받침부가 있다면 받침부 내면에서 s/2거리에 배치)
100mm간격 철근 배치. 이때 440.91kN을 경계로 전단철근을 덜 넣으면 위험성이 있기 때문에 전단철근을 하나 더 넣어주는 것이다. 이걸 잘 이해해야 함.
150mm 간격 철근 배치. 전 단계와 마찬가지로 철근을 넣다보면 10mm만큼 남는데, 안전설계를 위해 철근을 하나 더 집어넣는다.
안전상 최소량 철근 300mm 간격 배치. 이 문제에선 440mm 구간에 우연히 하나가 딱 맞아 들어감.
다 했으면 간격이 변하는 지점의 계수전단력을 전단력도로부터 계산해서 표시해준다.

만약 간격 변하는 점에서 강도에 여유가 있으면 철근 간격을 벌려줘서 철근을 아낄 수 있다.