Evaluation of the Shear Strength Component by Circular Transverse Reinforcement in Reinforced Concrete Columns

Current design equations for shear strength of reinforced concrete columns generally overestimate the shear strength contribution by the circular transverse reinforcement. This is due to the simplification of the discrete distribution of the reinforcement to the continuous one and the imprudent application of the classical truss model to the circular section, which is different in shear-resisting mechanism from the rectangular section. This study presents a rational model for the prediction of shear strength contribution by the circular transverse reinforcement considering the starting location of a diagonal crack, the number of transverse reinforcing bars crossing the main crack and the geometrical strength component of the transverse resistance. It was found that, for lower amount transverse reinforcement, the crack starting point and the number of crack crossing bars greatly influence the shear-resisting capacity. Proposed model leads to a reliable design equation which is derived using a linear regression method and is in good agreement with the lower bound of exact strength curve.

철근콘크리트 기둥에서 원형전단철근에 의한 전단강도 산정

철근콘크리트 기둥에서 원형 전단철근에 의한 전단강도 성분을 산정하는 기존의 기준식들은 일반적으로 그 강도를 과대평가하는 경향이 있다. 그 이유는 불연속분포로 이루어진 철근의 배근을 단순한 연속분포로 가정하는 데에서 기인하며, 또 다른 한편으로는 단면이 직사각형인 부재에 사용되는 설계식을 원형 단면에 그대로 적용함으로써 발생한다. 전단철근은 부재에 대각선균열이 발생하면서 그 역할이 시작된다고 할 수 있는데, 원형 단면은 직사각형 단면과는 달리 균열을 가로지르는 지점에 따라 전단력에 저항하는 성분이 달라지기 때문이다. 본 연구에서는 원형 전단철근에 대하여 대각선 균열의 시작점과 그 균열을 가로지르는 전단철근의 개수, 그리고 원형단면 상에서의 저항성분의 변화를 고려한 새로운 강도모델을 제안하고자 하였다. 제안된 모델의 수학적인 해석에 따르면 균열을 가로지르는 철근의 개수가 적을수록 균열의 시작점 및 균열의 수직투영거리가 철근의 배근 간격과 이루는 배율이 철근의 전단저항에 미치는 영향이 크다는 사실을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로 도출된 불연속 모델을 설계에 이용될 수 있는 식으로 단순화시키기 위해 선형회귀법이 이용되었으며, 이렇게 유도된 설계방정식은 수학적 정해의 하한계 값에 부합하는 결과를 가져왔다.