수정 압축장 이론에 따른 전단 설계

강도해석에서 동일한 조건에서 단순 해법과 엄밀 해법을 같이 적용해보면, 단순 해법의 결과가 엄밀 해법의 결과보다 작게 계산되는 것이 일반적인 경향이라고 합니다. 이것은 복잡한 해석과정을 단순화하면 정밀도가 떨어지기 때문에, 안전성을 고려하여 해석결과가 보수적으로 산출되도록 유도하였기 때문입니다. 따라서 해석과 설계의 편의성을 위해서는 단순 해법을 적용하고, 더 경제적인 설계를 하기 위해서는 엄밀 해법을 적용하는 경우가 많습니다.

 

그러나 AASHTO-LRFD의 수정 압축장 이론에 따른 전단강도 해석에서는 엄밀 해법이 단순 해법보다 더 작은 전단강도로 해설되는 경우도 있습니다. 이것은 AASHTO-LRFD의 부록에 규정된 반복해석법이 엄밀한 해법으로 인식되지만, 이것도 역시 설계에 적용하기 위하여 표를 이용하는 방법 등으로 원래의 수정 압축장 이론을 단순화한 해법이기 때문이라고 합니다.

 

 

전단철근은 부재축에 직각인 스터럽이나 부재축에 직각으로 배치한 용접철망을 사용할 수 있습니다. 이때 용접철망은 적어도 하나의 가로지르는 철선을 포함한 10mm의 측정 길이로 시험한 연신율이 최소기준을 만족하도록 하여야 합니다. 연신율을 최소기준은 ASTM A 615에 규정되어 있는데, 우리나라의 KS D 3504의 최소연신율 기준을 만족하는 철근이나 철선은 ASTM A 615의 최소연신율 기준을 항상 만족시키고 있습니다. 또 부재축에, 직각인 스터럽이나 용접철망 외에, 나선철근이나 후프철근의 형태로서 주인장 철근에 45도 이상의 각도로 설치되는 스터럽이나 부재 축을 기준으로 30도 이상의 각도로 구부린 주인장 굽힘철근을 전단철근으로 사용할 수도 있습니다.

 

그 외 프리스트레싱 강재를 전단보강재로 사용할 수도 있다고 합니다. 이때에는 긴장재의 정착손실과 시간적 손실을 최소화하는 상세로 시공을 하여야 합니다. 이와 같은 종류를 혼합하여 스터럽, 굽힘 주인장 철근, 프리스트레싱 강재의 조합을 사용할 수 있습니다. 한편 프리스트레싱 강재를 전단보강재로 사용하고자 할 때에는 긴장력 손실뿐만 아니라 정착부 주위에서 발생할 수 있는 부정적인 영향에 대하여 대책을 세워두는 것이 바람직합니다. 서해대교에서도 긴장력을 도입한 강봉을 전단보강재로 사용하는 설계변경안을 검토한 적이 있었으나, 최종적으로는 채택되지 않았단 사례라고 합니다.

 

 

전단 보강재의 강종에 대한 제한도 설계에서 고려되어야 합니다. AASHTO-LRFD에서는 전단 보강재로 철근을 사용할 때에, 전단철근의 설계기준항복강도를 520MPa까지 허용하고 있습니다. 프리스트레싱 강재의 경우에는 유효긴장응력에 420MPa를 더한 값이 설계기준항복강도보다 작으면, 유효긴장응력에 420MPa를 더한 값을 전단 보강재의 설계기준항복강도로 하여야 합니다.