Abstract
The KCI-12 and ACI 318-14 design codes limit the maximum yield strength of shear reinforcement to prevent concrete compressive crushing before the yielding of shear reinforcement. The maximum yield strength of shear reinforcement is limited to 420 MPa in the ACI 318-14 design code, while limited to 500 MPa in the KCI-12 design code. A total of eight post-tensioning prestressed concrete beams with high strength shear reinforcement were tested to observe the shear behavior of PSC beams and the applicability of the high strength reinforcement was thus assessed. In the all PSC beam specimens that used stirrups greater than maximum yield strength of shear reinforcement required by the ACI 318-14 design code, the shear reinforcement reached their yield strains. The observed shear strength of tested eight PSC beams was greater than the calculated ones by the KCI-12 design codes. In addition, the diagonal crack width of all specimens at the service load was smaller than the crack width required by the ACI 224 committee. The experimental and analytical results indicate that the limitation on the yield strength of shear reinforcement in the ACI 318-14 design code is somewhat under-estimated and needs to be increased for high strength concrete. Also the application of high strength materials to PSC is available with respect to strength and serviceability.
현재, 국내외 전단 설계기준에서 RC 및 PSC 부재의 전단보강철근의 최대항복강도를 제한하고 있다. 이는 고강도 전단보강철근을 사용한 RC 부재의 전단거동평가에 대한 선행 연구들에 근거한 것이다. 이에 비해 고강도 전단보강철근을 사용한 PSC 부재의 전단거동평가에 대한 연구는 미흡하며, PSC 부재는 긴장력에 의한 축압축력에 의해 RC 와는 다른 전단거동을 나타내므로 국내 기준에 대한 검증이 필요하다. 또한 이러한 제한으로 인해 고강도 철근을 PSC 부재에 적용할 경우 강도의 추가적인 상승분을 내력에 포함시킬 수 없어 고강도 재료의 사용을 저해시키는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 총 8개의 고강도 재료를 사용한 포스트텐션 PSC 보 전단실험을 실시하여 KCI-12 기준 및 ACI 318-14 기준의 항복강도 및 사인장균열의 폭을 검토하였다. ACI 318-14에서 요구하는 전단보강철근의 항복강도 제한값(420 MPa) 이상인 모든 PSC 실험체의 전단보강철근이 항복한 이후에 최대 내력에 도달하였으며, 실험 전단내력 또한 KCI-12 기준식의 전단강도 이상인 것으로 나타났다. 사용성 측면에서도 고강도 전단보강철근을 사용한 모든 실험체가 ACI 224위원회의 허용 균열폭(0.41 mm)을 초과하지 않았다. 본 연구의 실험결과에 근거하여 KCI-12 기준에서 제한하는 전단보강철근의 항복강도는 PSC 부재에 대해서 전단내력 및 균열의 사용성 측면을 모두 만족하는 것으로 판단되며 ACI 318-14의 전단보강철근 제한 기준은 다소 안전측에 속하는 것으로 사료된다.
