종방향 인장 철근의 길이 방향 배치

종방향 인장 철근의 길이 방향 배치

 
KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)
4.6.2.2 종방향 인장 철근의 길이 방향 배치
(1) 모든 단면에는 전단력에 의하여 복부와 플랜지에 발생하는 경사균열효과를 포함한 인장력 포락곡선에 저항하도록 충분한 철근을 배치하여야 한다.
(2)전단철근이 배치된 부재에 대해서는 경사균열에 의해 추가되는 인장력 ΔT를 4.1.2.3(7)에 따라 계산하여야 한다. 전단철근이 배치되지 않은 부재에 대해서는 경사균열에 의한 추가 인장력을, 모멘트 포락곡선에 비례하는 철근의 인장력 분포를 그림 4.6-1의 철근의 저항 인장강도곡선과 같이 부재 길이에 따라 a_l=d만큼 이동시키는 방법으로 반영할 수 있다. 이 규정은 전단 철근이 배치된 부재에 대해서도 적용할 수 있다. 경사균열에 의한 추가 인장력은 그림 4.6-1에 나타나 있다.
a_l = z (cot θ - cot α) / 2 (4.6-4)
여기서  α=전단철근과 주인장 현재 사이의 경사각
             θ=콘크리트 압축 스트럿과 주인장 철근 사이의 경사각
(3) 철근의 인장력은 정착길이 내에서 그림 4.6-1과 같이 선형으로 변화하는 것으로 가정할 수 있다. 충분히 안전측으로 설계하기 위한 목적으로 정착길이 내 철근의 선형분포 인장력을 무시할 수도 있다.
(4)전단강도에 기여하는 굽힘철근의 정착길이는, 인장 영역에서 1.3l_bd는, 압축영역에서는 0.7lbd이상이어야 한다. 이때의 정착길이는 굽힘철근의 축과 종방향 철근의 교차점을 기준으로 한다.

그림 4.6-1 전단균열 전이효과에 따른 주철근의 절단 위치
 
 
4.1.2.3 (7) 작용 전단력 Vu에 의해 종방향 철근에 발생하는 추가 인장력 ΔT는 식 (4.1-26)로 계산하여야 한다.
ΔT = 0.5 Vu (cot θ - cot α)  (4.1-26)
 
Eurocode2
9.2.1.3 Curtailment of longitudinal tension reinforcement
(1) Sufficient reinforcement should be provided at all sections to resist the envelope of the acting tensile force, including the effect of inclined cracks in webs and flanges.
(2) For members with shear reinforcement the additional tensile force, i1Ftd, should be calculated according to 6.2.3 (7). For members without shear reinforcement i1Ftd may be estimated by shifting the moment curve a distance a_l = d according to 6.2.2 (5). This "shift rule" may also be used as an alternative for members with shear reinforcement, where:
a_l = z (cot θ - cot α) / 2 (symbols defined in 6.2.3) (9.2)
The additional tensile force is illustrated in Figure 9.2.
(3) The resistance of bars within their anchorage lengths may be taken into account, assuming a linear variation of force, see Figure 9.2. As a conservative simplification this contribution may be ignored.
(4) The anchorage length of a bent-up bar which contributes to the resistance to shear should be not less than 1,3 I_bd in the tension zone and 0,7 I_bd in the compression zone. It is measured from the point of intersection of the axes of the bent-up bar and the longitudinal reinforcement.

 
이재훈 교수님의 강의 자료를 보면 변각트러스의 힘의 평형에 대해 이해하기 쉽다.

 
9.4 철근의 절단(출처: 제2판 콘크리트 구조 한계상태 설계 P487~490, 김우 저)
전단 철근이 배치되지 않은 부재의 복부에는 트러스 작요잉 형성되지 않고 일반적으로 경사 전단 균열이 발생하는 순간에 부재는 파괴된다. 보에서 전단 균열이 발생하는 순간의 경사각은 대략 45°가 되며, 결국 철근 인장력은 거리 d만큼 전이되어 실선으로 나타낸 인장력 분포도를 갖게 된다. 즉 전단 철근이 배치되지 않는 보의 소요 철근 인장력 분표는 a_l=d만큼 이동시키는 방법을 반영할 수 있으며, 절단점의 위치도 휨모멘트에 의한 이론적인 절단점을 지나 d 만큼 연장된 점이어야 한다. 최종적으로 주인장 철근의 배치량과 겹침이음 등은 이 추가 인장력을 고려하여 설계하여야 한다.  특히, 받침점 단면에서 전이된 철근 인장력 ΔT를 저항할 수 있는 철근량이 배치되어야 하며, 받침점 단면을 지나 정착길이 만큼 연장되어야 한다.