깊은 보 설계 (스트럿-타이 모델)

깊은 보의 정의

깊은 보는 단면 높이가 커서 평면보존 가정이 맞지 않는 철근콘크리트 보다.

답안 첫 줄은 이 정의로 쓰고, 설계는 스트럿-타이 모델로 한다고 덧붙인다.

실무에서는 전이보, 벽체형 기초, 수조 벽에서 자주 만난다.

스트럿-타이 모델

깊은 보는 하중이 받침부로 아치처럼 흘러간다. 이 흐름을 트러스로 옮긴다.

압축을 받는 콘크리트 스트럿이 재하점에서 지점으로 힘을 나른다.

인장을 받는 타이는 하부 주철근의 축선에 맞춰 배치한다.

스트럿과 타이가 만나는 절점에서는 응력 한계를 따로 검토한다.

일반 보와 깊은 보

같은 보라도 일반 보와 깊은 보는 응력 분포와 설계법이 다르다.

깊은 보는 전단경간비가 작아 변형률 분포가 비선형이다.

그래서 평면 유지 가정으로 휨 이론을 쓰면 안 되고, 스트럿-타이 모델을 쓴다.

시험에서는 이 차이를 용어형 정의와 설계 방법 서술형으로 묻는다.

전단경간비 계산

가상의 예로 경간 6 m, 높이 3 m, 유효깊이 2.7 m인 단순 지지 깊은 보를 본다.

전단경간 a 는 2.0 m 이다. 전단경간비는 a 를 유효깊이 d 로 나눈 값이다.

이 값이 2 이하이면 깊은 보로 판정한다. 여기서는 판정 조건이 충족된다.

깊은 보로 판정되면 평면 휨 식이 아니라 스트럿-타이 모델로 설계한다.

설계 절차

깊은 보 설계는 판정, 트러스 모델 작성, 부재력 계산 순서로 진행한다.

먼저 순경간과 깊이의 비로 깊은 보 여부를 판정한다.

그다음 하중 경로를 따라 스트럿과 타이의 트러스를 그린다.

스트럿 압축강도, 타이 인장강도, 절점 응력을 차례로 검토한다.

스트럿은 압축을, 타이는 인장을 받는 부재다.

흔한 실수와 정리

흔한 실수는 평면보 가정으로 휨 식을 그대로 쓰는 것이다.

웨브철근을 빼먹거나 수평·수직 철근비를 구분하지 않는 것도 실수다.

스트럿은 압축, 타이는 인장을 받는다. 노드 응력 검토를 빠뜨리지 않는다.

요약하면 깊은 보는 D영역을 스트럿-타이 모델로 해석하는 보다.