RCS의 전단력 - 원형 단면

먼저 원형 단면에서 전단 응력의 방향을 살펴보겠습니다. 

비균열 솔리드 원형 단면의 전단 응력은 수직 방향을 가지며, 폭 b에 걸쳐 일정하다고 가정합니다. 단면에서 휨 균열이 발생하면 수직 전단 응력 분포가 변경됩니다. 이러한 전단 응력 분포의 개략도는 다음 그림에서 확인할 수 있습니다.

폐합 박벽 부재의 전단 응력을 결정하기 위해, 전단 응력은 벽체의 전체 두께 t에 걸쳐 균일하게 분포하고 단면 경계에 평행하게 작용한다고 가정합니다.

이러한 가정은 단면의 유한요소법 해석을 통해 검증할 수 있습니다. 다음 그림에서 솔리드 원형 단면, 중공 원형 단면, 사다리꼴 단면의 세 가지 단면 유형에 대한 유한요소법 해석 결과를 확인할 수 있습니다. 계산은 일반 단면 편집기 도구에서 수행되었습니다. 단위 전단력 V_v에 의한 전단 응력이 응력 흐름 화살표와 함께 표시됩니다.

아래 그림과 같이 단면 가장자리로부터 등간격으로 배치된 스터럽을 고려해 보겠습니다. 

솔리드 원형 단면에서 전단 응력 흐름이 스터럽 형상을 따르지 않아 전단 철근의 유효성이 감소함을 알 수 있습니다. 이 효과는 전단 저항력 V_Rd,s에 영향을 미치는 저감 계수 χ에 의해 고려됩니다.

IDEA StatiCa RCS에서 저감 계수는 다음 공식에 따라 계산됩니다.

\[{χ}={{b}_{w}} / {{d}_{h}}\le 0.85\]

여기서 b_w는 전단 폭이고 d_h는 원형 스터럽의 직경입니다. 

전단 폭 b_w는 여러 가지 방법으로 계산됩니다.

1. 방법

전단 폭 b_w는 ULS에서 휨 균열이 발생하는 경우 인장 코드와 압축 코드 사이의 최소 폭으로 계산됩니다. 다음 그림의 원형 단면 두 가지 예시에서 확인할 수 있습니다.

2. 방법

휨 균열이 없는 상태를 무시하는 경우 - 그림 참조:

단면에 인장 코드 또는 압축 코드가 없는 경우(단면 전체가 압축 또는 인장 상태인 경우),  b_w는 단면 가장자리로부터 거리 d에서의 단면 폭입니다. 여기서 d는 유효 깊이이며, 인장 코드 또는 압축 코드가 없는 단면(완전 압축 또는 완전 인장)의 경우 d=0.9*h로 계산됩니다.

3. 방법

휨 균열이 없는 상태를 고려하는 경우(EN 1992-1-1 6.2.2(2)에 따라) ULS에서 단면에 휨 균열이 발생하지 않는 경우. b_w의 값은 최대 주 인장 응력 수준에서 계산됩니다.

4. 방법

휨 균열의 영향을 받지만 압축 코드만 존재하거나 인장 코드만 존재하는 단면 - 프로그램이 b_w의 최솟값을 탐색하는 영역은 한쪽은 압축 콘크리트의 기존 무게중심(또는 인장 철근의 무게중심)으로 경계가 정해지고, 다른 쪽은 전단 철근으로 경계가 정해집니다.

5. 방법

경우에 따라 b_w의 값을 수동으로 설정하는 것이 유용할 수 있습니다. 철근 편집기에서 설정할 수 있습니다.