전단경간비에 따른 파괴거동

전단경간비의 정의

전단경간비는 전단경간을 유효깊이로 나눈 무차원 값이다.

보의 전단 파괴 형태를 판단하는 기준으로 쓰인다.

시험에서는 정의와 파괴 형태를 함께 묻는 경우가 많다.

정의식과 유효깊이

하중점 단면의 휨모멘트는 M = V·a 로 쓴다.

이를 V·d 로 나누면 M/(V·d) 가 a/d 와 같아진다.

전단경간 a 는 하중점에서 지점까지의 거리다.

유효깊이 d 는 압축연단에서 인장철근 도심까지의 수직거리다.

a/d에 따른 세 가지 파괴 형태

a/d 값에 따라 보의 전단 파괴 형태가 세 가지로 나뉜다.

짧은 전단경간에서는 압축대 아치작용이 지배한다. 강도는 크지만 파괴가 급격하다.

중간 전단경간은 사인장 균열 뒤 트러스 작용으로 전단 사인장 파괴가 나타난다.

긴 전단경간은 휨이 지배하여, 휨 항복 후 연성 파괴가 가능하다.

파괴 형태별 균열과 대책

사인장 파괴는 복부의 대각선 균열이 압축부로 진전하며 급격히 일어난다.

전단압축 파괴는 하중점 아래 압축대가 복합 응력을 받아 압괴하는 것이다.

전단철근은 사인장 파괴를 억제하지만, 압축 파괴 자체를 막지는 못한다.

휨 파괴는 연직 휨균열이 진전하여 인장철근이 항복한 뒤 압괴한다.

a/d 계산 예제

예제로 전단경간 1500 mm, 유효깊이 500 mm인 보를 보자.

a/d 는 1500 을 500 으로 나눈 3.0이다. 단위가 약분되어 무차원이다.

a/d = 3.0 은 일반 보 영역의 중간 전단경간에 해당한다.

정리와 흔한 실수

정리하면 전단경간비 a/d 는 전단경간을 유효깊이로 나눈 값이다.

a/d 가 작으면 아치작용, 중간이면 사인장 파괴, 크면 휨 파괴 경향이다.

전단위험단면은 관련 설계기준이 정한 위치로 잡고, 그 이유를 함께 적는다.

파괴 형태는 a/d 만으로 단정하지 않고 보강근 조건을 함께 검토한다.

경간비 L/d 와는 다른 개념이므로 혼동하지 않는다.