스트럿-타이 모델을 이용한 파일캡의 해석 및 설계 (An Analysis and Design of Reinforced Concrete Pile-Cap using Strut-and-Tie Models)

서지정보

· 발행기관 : 대한건축학회지회연합회
· 수록지 정보 : 대한건축학회연합논문집 / 13권 / 2호 / 191 ~ 198페이지
· 저자명 : 박찬수, 이용원

초록

현재 대부분의 파일캡의 해석 및 설계에 보이론을 적용한다. 그러나 파일캡은 응력이 집중되고 전단경간 깊이비가 작아 보이론 적용에 논리적 모순이 있다. 현행 구조 기준에서는 파일캡과 같은 부재 설계를 할 때, 스트럿-타이모델(STM) 또는 비선형해석 방법을 적용하도록 하고 있으나 실제 적용된 사례는 거의 없다.
본 연구에서는 파일캡과 같이 응력교란영역(D-영역)에 적용 가능한 STM의 활용도를 높이고자 보이론 해석 결과에 만족하는 단면 및 철근량을 갖는 파일캡에 STM을 적용하여 서로 비교하였다. 그 결과 STM이 보이론 대비 약 0.74～0.82의 내력을 나타내었다. 그러나 보이론을 적용하여 설계된 기존 파일캡 중 구조적 문제가 발생된 예는 거의 없다.
따라서 연구 대상 파일캡에 비선형유한요소해석을 수행하여. 스트럿 및 절점영역 유효강도에 영향을 주는 계수(β_s, β_n)의 적정성을 검토하였다. 결론적으로 전반적인 요소의 응력은 스트럿 및 절점영역 유효압축강도에 0.47～0.55, 0.41～0.61에 각각 분포하는 것으로 나타났다.

영어초록

Currently, the Beam Theories are applied to most of the pile-caps analysis and design. However, there is a logical contradiction when we apply the Beam Theories to Pile Cap because the stress on Pile Cap is concentrated and ratio a/d is at the low figure.
The current Structural design code encourages the application of Strut-and-Tie Models(as follow "STM") or Non-Linear Analysis when we comes to the member design like Pile Cap. But the real cases are very few. This study compared the results by applying STM to Pile Caps which has the sectional-area and the reinforcement-ratio supported by the Beam Theory analysis.
It will increase the practical applications of STM which can be applied to D-Region like Pile-Caps. As a result, STM has shown the member strength of 0.74 ~ 0.82 times compared to those of the Beam Theory. However, there are few example of the structural problems occurred among the existing Pile Caps which are designed by employing Beam Theory.
Therefore, we performed Non-Linear Finite Element Analysis on Pile Caps and estimated the adequacy of coefficient(β_s, β_n) which affects on the strut and nodal zone strength. As a result, the overall element stress range from 0.47 ~ 0.55 times(strut), 0.41~0.61 times (nodal zone) respectively of the effective compressive stress of strut and nodal zone. In conclusion, we consider that any further study on the adequacy of coefficient β_s and β_n is necessary for efficient member designing by applying STM.

참고자료

· 없음