STM이란?

스트럿-타이 모델(STM)은 보통의 보 이론이 적용되지 않는 콘크리트 구조부재를 설계하는 방법입니다. 집중하중·지점·개구부·급격한 단면 변화 부근 — 즉 D-영역(Discontinuity or Disturbed Regions) — 에서는 평면 유지 가정이 깨져 익숙한 휨 공식이 성립하지 않습니다.

STM은 D-영역의 실제 연속 응력장을 같은 하중을 받는 트러스 구조로 이상화합니다. 압축은 콘크리트 스트럿으로, 인장은 철근 타이로 전달되고, 스트럿과 타이들이 만나는 곳이 절점영역입니다. 트러스를 그리고 나면 설계는 세 가지 검토로 줄어듭니다: 스트럿 강도, 타이 강도, 절점영역 강도.

ACI 318(23장)·AASHTO LRFD·Eurocode 2에 채택
깊은보·코벨·말뚝캡·교각 코핑·프레임 코너·정착부 등 D-영역의 표준 설계 도구
하한계(안전측) 소성 방법: 평형을 만족하고 강도 한계를 지키는 트러스면 유효한 설계

B-영역과 D-영역

모든 철근콘크리트 부재는 두 종류의 구역으로 나뉩니다. B-영역(Bernoulli or Beam Regions)에서는 변형률이 단면 깊이에 걸쳐 선형으로 변합니다 — 평면이 평면으로 유지되어 — 익숙한 휨·전단·축력 공식이 성립합니다. D-영역(Discontinuity or Disturbed Regions)에서는 그 가정이 깨지고, 그 공식들이 조용히 무효가 됩니다.

생브낭(Saint-Venant) 원리가 경계를 정합니다: 집중하중·지점 반력·재진입 코너·개구부 같은 정적 교란은 부재 깊이 약 한 배만큼 떨어지면 사라집니다. 따라서 D-영역은 모든 하중·지점·기하 변화의 양쪽으로 부재 깊이 약 한 배만큼 뻗습니다. 깊은보·코벨·말뚝캡·교각 코핑은 부재 전체가 D-영역인 경우가 많고, STM은 여러 설계기준이 채택한, 바로 이 구역을 설계하는 방법입니다.

B-영역 — 선형 변형률, 보 이론 유효(휨·전단·비틀림 공식)
D-영역 — 하중·지점·개구부·코너 부근 비선형 변형률; 응력 교란 지점에서 부재 깊이만큼 뻗는 영역
STM은 D-영역의 설계 방법 — 부재 전체가 D-영역(깊은보)일 수도, 둘의 혼재일 수도