콘크리트 전단강도 Vc

Vc의 정의

콘크리트 전단강도 Vc는 전단철근 없이 콘크리트 단면이 부담하는 전단저항 성분이다.

전단설계강도 Vn은 Vc와 전단철근이 분담하는 Vs의 합으로 정해진다.

전단은 휨보다 취성 파괴가 빨라 시험에서 계산 순서와 조건 분기를 묻는 단골 주제다.

기본식과 변수

축력이 없는 휨·전단 부재의 기본식은 Vc = (1/6)λ√fck·bw·d 이다.

bw는 복부 폭, d는 유효깊이, fck는 설계기준압축강도다.

λ는 경량콘크리트 계수로, 보통중량 콘크리트는 1.0이다.

식에 넣을 때는 단위를 N, mm, MPa로 통일한다. 결과는 1,000으로 나눠 kN으로 바꾼다.

축력의 영향

축력이 작용하면 Vc가 바뀐다. 압축과 인장은 그 방향이 반대다.

압축력은 콘크리트의 균열 저항을 높여 Vc를 증가시킨다.

반대로 인장력은 균열을 앞당겨 Vc를 감소시킨다.

현저히 큰 인장력을 받는 부재는 Vc를 0으로 보는 것이 설계의 기본이다.

계산 예제

fck는 24 MPa, bw는 400 mm, d는 435 mm이고 축력은 0인 부재다.

√24는 약 4.9이므로 (1/6) × 4.9 × 400 × 435 를 계산한다.

계산하면 Vc는 약 142 kN이다. 설계강도는 여기에 강도감소계수 φ를 곱해 구한다.

압축 축력이 있으면 Vc는 커지고, 현저히 큰 인장이면 0으로 본다.

정밀식과 상한

정밀식은 철근비와 모멘트 비를 함께 반영해 해석 결과가 필요하다.

간이식은 축력이 없는 경우에 실무에서 가장 자주 쓰이는 기본식이다.

정밀식 결과는 상한식과 비교해 작은 값을 취한다.

√fck는 8.4 MPa 이하로 제한한다. 고강도에서 취성 파괴를 억제하기 위한 조건이다.

정리

정리하면 축력이 없을 때 Vc는 (1/6)λ√fck·bw·d 가 기본이다.

압축력은 Vc를 키우고, 인장력은 줄인다. 큰 인장에서는 Vc를 0으로 본다.

시험에서는 간이식과 정밀식의 적용 조건, 그리고 √fck 상한 8.4 MPa를 함께 쓴다.