펀칭전단 (punching shear)
쉽게 풀면
보 없이 기둥이 슬래브를 바로 받치는 구조에서는 기둥 머리 주변에 힘이 크게 몰립니다. 이때 슬래브가 기둥 둘레를 따라 원뿔처럼 떨어져 나가며 기둥이 슬래브를 뚫고 올라오는 형태로 파괴될 수 있는데, 이를 펀칭전단이라고 합니다. 예고 없이 갑자기 일어나고, 한 곳이 무너지면 이웃 기둥으로 하중이 옮겨 가 연쇄붕괴로 번질 수 있습니다.
왜 중요한가
펀칭전단은 플랫슬래브와 무량판 구조의 안전을 좌우하는 핵심 검토 항목입니다. 취성적으로 파괴되어 대피할 시간이 거의 없고, 연쇄붕괴 위험이 크기 때문에 설계와 시공 품질관리가 모두 엄격히 요구됩니다. 무량판 구조의 사고 사례가 반복되면서 전단보강 상세와 점검 기준을 다루는 연구가 활발합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
기둥 주변 위험단면에서 응력을 비교해 보강 여부를 판단하는 표준 절차입니다.
보강 상세를 통해 취성 파괴를 완화할 수 있음을 보여 주는 실험 결과입니다.
조금 더 깊게 보면
설계에서는 기둥면에서 유효깊이의 절반만큼 떨어진 둘레를 위험단면으로 잡고, 그 둘레 면적에 작용하는 전단응력을 강도와 비교합니다. 기둥에 불균형 모멘트가 작용하면 전단응력이 둘레를 따라 고르지 않게 분포하므로 모멘트의 일부를 편심전단으로 전달하는 것으로 보고 가산합니다. 내력이 부족하면 지판이나 주두를 두어 위험단면 둘레를 키우거나, 스터드·스터럽 같은 전단보강근을 배치합니다.
주의할 점
보에서 다루는 1방향 전단이 한 방향 단면을 따라 발생한다면, 펀칭전단은 기둥 둘레 전체를 따라 2방향으로 발생한다는 점이 다릅니다. 같은 슬래브라도 두 검토를 모두 만족해야 하며, 어느 하나로 다른 하나를 대신할 수 없습니다.