본 논문에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 유한요소법을 이용한 수치해석으로 예측해 보았다. 프리스트레스의 정도를 주요 변수로 하여 전단 강도의 변화를 살펴보았다. 유한요소해석 프로그램인 Abaqus를 사용하여 CDP재료 모델과 초기조건을 설정함으로 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 비교적 정확하게 예측할 수 있으며 오차는 5%이하였다. 또한 깊은 보의 strut-and-tie 모델과 동일한 형태를 나타냈으며, 해석이 타당하다고 본다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단 강도를 예측하기 위해 제안된 수식으로 전단 강도를 계산하였을 때 실제 전단 강도보다 큰 수치를 얻었다. 텐던에 가해진 프리스트레스의 크기가 커질수록 깊은 보의 전단 강도는 선형적으로 증가하는 현상을 보였다. 깊은 보의 전단 강도를 효과적으로 증가시키기 위해 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보를 활용할 수 있다.

콘크리트 깊은 보의 전단강도 산정을 위해 현행 미국콘크리트학회(ACI) 및 캐나다표준규격협회(CSA), 유럽콘크리트위원회(CEB-FIP)의 설계기준은 스트럿-타이 모델을 이용할 것을 제안하고 있지만 설계의 품질이 설계자가 구성한 트러스 모델 적합성에 크게 좌우된다는 특징을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 내부 트러스 모델에 따른 현행 ACI, CSA 및 CEB-FIP의 콘크리트 깊은 보 설계기준의 타당성을 홍성걸 등에 의해 제안된 콘크리트 소성학에 근거한 전단강도식의 예측치와 비교함으로써 평가한다. 비교 결과 ACI, CSA 및 CEB-FIP의 스트럿-타이 모델에 의해 설계된 깊은 보의 경우 내부트러스 모델이 전단강도 예측에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났으며 CEB-FIP의 경우 가장 높은 스트럿 강도 예측치를 보였다.

본 연구는 아라미드 섬유 보강 폴리머(Aramid Fiber Reinforced Polymers, 이하 AFRP)rebar로 보강된 콘크리트 깊은보의 전단강도를 평가하기 위하여 전단경간비, 보강비, 유효깊이, 주근을 변수로 총 8본의 시험체에 대한 전단 실험을 수행하였다. ACI 318-08의 스트럿-타이 모델(이하 STM)을 이용한 전단강도와 아치작용을 고려한 제안식에 의한 전단강도를 비교-평가하였으며, 그 결과 AFRP rebar로 보강한 경우, Steel rebar로 보강한 경우보다 전단강도가 증가하는 것으로 나타났다. 전단강도 산정에 있어 ACI 318-08 STM을 이용한 해석이 상대적으로 정확했으며, 실험결과를 토대로 스트럿의 크기효과를 고려한 유효압축강도 산정 모델을 제안하였다. 이를 본 실험에 적용시킨 결과 기존 기준 및 제안식을 이용한 전단강도 산정방법보다 합리적인 결과를 얻을 수 있었다.

일반적으로 깊은 보의 개구부 보강을 할 경우 개구부 주변의 부족한 내력에 대해 수직, 수평, 대각, 혹은 혼합된 배근 형태를 사용하게 되는데, 경제성과 구조적 안전성을 고려하기 위해서는 각 배근 형태 및 방법에 따른 깊은 보의 거론 평가와 적절한 조합에 관한 연구가 절실히 필요하다. 이에 본 연구에서는 개구부 보강방법을 변수로 한 simulation 모델을 통해 수직, 수평 보강의 효과에 대해 해석적으로 검증을 한 후, 각 규준에서 제시하고 있는 개구부가 있는 깊은 보의 전단 내력식을 분석하고 해당 식을 보완하여 단순지지 1경간 및 연속 경간에 적용 가능한 전단 내력 산정식을 제안하고자 한다.

The current American Concrete Institute (ACI), Canadian Standard Associate (CSA) and CEB-FIP code suggest that deep beams should be designed using the strut-and-tie model approach. This paper investigates the validity of the current ACI, CSA and CEB-FIP code provisions on the shear strength of simply supported reinforced concrete deep beams by comparing them with the shear strength equations proposed by Hong et al. (2002) The comparison shows that all of these code provisions provide reasonable estimates on the shear strength of concrete deep beam members and the ACI and CEB-FIP codes results in similar estimates while the CSA code relatively underestimate the strength.