플랫슬래브 뚫림전단

뚫림전단이란

플랫슬래브 뚫림전단은 보 없이 슬래브가 기둥에 직접 지지될 때 기둥 주위에서 생기는 파괴다.

뚫림은 취성적으로 갑자기 일어나므로 설계와 기술사 시험에서 반복해서 출제된다.

검토 둘레 위치

검토 단면은 기둥 면이 아니라 기둥 면에서 유효깊이 d의 1/2 떨어진 둘레다.

이 둘레의 길이를 b0라 하고, 이 위에서 전단응력을 계산한다.

기둥 면에서 검토하면 응력이 과대평가되므로 d/2 위치를 쓴다.

직접 전단과 모멘트 전단

전단응력은 직접 전단과 불균형 모멘트에 의한 전단을 더해서 구한다.

직접 전단은 집중하중을 둘레 b0와 유효깊이 d의 곱으로 나눈 값이다.

모멘트에 의한 전단은 γv로 전단 분담분만 취해 계산해 더한다.

외부 기둥은 불균형 모멘트 항을 반드시 더해야 한다.

콘크리트 강도 판정

콘크리트 전단강도 vc는 세 식 중 가장 작은 값을 쓴다.

βc는 기둥 장변과 단변의 비, αs는 내부 40, 외부 30, 모서리 20이다.

위험단면에서 φvc가 vu 이상이면 전단철근 없이 안전하다.

계산 예제

가상의 예로 내부 기둥을 보자. 불균형 모멘트는 없다고 본다.

위험단면 둘레는 b0 = 4(c+d) = 2640 mm이고, 계수 전단응력은 1.18 MPa이다.

콘크리트 공칭 전단응력은 1.73 MPa이고 강도감소계수 φ는 0.75다.

φvc는 1.30 MPa로 vu 1.18 MPa보다 크므로 만족이다.

직접 풀어 보기

같은 기둥에서 계수 전단력이 600 kN이면 결과는 달라진다.

이때 vu를 구해 φvc와 비교해 보자.

정답 확인

정답은 1.42 MPa이다. φvc 1.30 MPa을 넘으므로 보강이 필요하다.

보강 방법은 드롭패널, 전단철근, 기둥 단면 증대 중에서 고른다.

정리

정리하면 뚫림전단은 기둥 면에서 d/2 떨어진 둘레에서 검토한다.

응력이 φvc를 넘으면 드롭패널, 전단철근, 기둥 단면 증대로 보강한다.