'Comb-Structure' Model for the Shear Analysis of Partially Prestressed Concrete Beams

부분(部分) 프리스트레스트 콘크리트 들보의 전단해석을 위한 '빗 구조' 모델

In this study, the 'Comb-structure' model which has been developed from truss analogy is modified in order to be applied to the shear analysis of partially prestressed concrete members. The proposed 'Comb-structure' model is modified so that the position, the slope of concrete compressive chord and the slope of concrete diagonal strut may change according to the magnitude of loads and prestress. For the proposed mechanical model, non-linear beam and truss elements are used. By modifying the 'Compression-Field' theory, the equation to determine the slope angle of concrete diagonal strut can be induced. The anaysis results by the proposed 'Comb-structure' model are compared with the experimental results and validity of model is examined. It shows that the the result of 'Comb-structure' analysis lies between that of the modified M$\ddot{o}$rsch theory and classical M$\ddot{o}$rsch theory, and close to the measured value after cracking. The deflection of the beam and the stress of stirrup show good agreement, so it can be concluded that the proposed 'Comb-structure' analysis model explains the shear behavior of partially prestressed concrte beams after crack initiation.

이 논문에서는 철근 콘크리트 부재의 전단 해석을 위한 트러스 유사법이 발전된 형태인 '빗 구조' 해석 모델을 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 전단 해석을 위해 수정하여 제안 하였다. 제안된 '빗 구조' 모델은 콘크리트 압축대의 위치와 경사 및 사압축대의 경사가 하중과 프리스트레스의 크기에 따라서 변하는 것이다. 역학적 모델의 구성을 위하여 비선형 보, 트러스 요소를 사용하였으며, 사압축대의 경사를 결정하기 위한 식을 '압축대' 이론을 수정하여 유도하였다. '빗구조' 모델에 의한 해석 결과를 부분 프리스트레스트 콘크리트 부재의 재하 실험 결과와 비교하였다. 이에 따르면 '빗 구조' 해석 결과에 의한 전단 철근의 응력은 수정 M$\ddot{o}$rsch이론과 고전 M$\ddot{o}$rsch 이론에 의한 계산치의 중간 정도의 값이다. 처짐과 전단철근의 응력값을 비교한 결과, 본 논문에서 제안된 '빗 구조' 모델이 부분 프리스트페스트 콘크리트 부재의 전단 해석에 사용될 수 있음을 알 수 있었다.