-
1. ์ ๋ก
-
1.1 R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ๊ฑด์ฑ
-
1.2 R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ๊ธฐ์กด ์ฐ๊ตฌ
-
2. ํ์์์ฉ(catenary action)์ ๊ฑฐ๋
-
3. FEMํด์์ ์ํ R.C๋ณด ๋ชจ๋ธ๋ง๊ณผ ๋ณ์ ์ฐ๊ตฌ
-
3.1 R.C๋ณด ๋ชจ๋ธ๋ง(DIANA)
-
3.2 ์ด ํด์
-
3.3 ๋ณ์์ ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ
-
3.3.1 ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์
-
3.3.2 ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ
-
3.3.3 ๊ฒฝ๊ฐ/ํญ ๋น
-
3.3.4 ํ์ค๋น
-
3.3.5 ํผ๋ณต๋๊ป์ ์ํฅ
-
3.3.6 ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋
-
4. ๊ฒ์ฆ๊ณผ์
-
5. ๊ฒฐ ๋ก
1. ์ ๋ก
R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ฎ์ ์ด ์ ๋์จ ๋๋ฌธ์, ์ด์ ์์น์๋๊ฐ ๋ฎ๊ณ ๋ถ์ ์ ํ์ง ์๋ ์ฑ์ง๋ก ์ธํ์ฌ ๋์ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ง ๊ตฌ์กฐ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค(Yi et
al. 2012; Choi et al. 2017). ์๋ฅผ ๋ค์ด R.C ์ฌ๋๋ธ(300 mm)์ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ 2์๊ฐ(ํ๊ณ์จ๋๋ฅผ 500 ยฐC๋ก ์ ์ฉ)์
์ฝ๊ฒ ์ถฉ์กฑ์ํฌ ์ ์๋ค(Denoel 2007).
Fig. 1์ ํ์ฌ ์ ์ถ ๊ตฌ์ ์ฌ๋ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฒ ๊ณจ ๋ณด์ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ฌ์ฃผ์ง๋ง, R.C๋ณด์ ๊ฑฐ๋์๋ ์ ์ฉ์ํฌ ์ ์๋ค. ๊ทธ ๊ฑฐ๋์ 3๋จ๊ณ๋ก ํํ๋ ์ ์๋ค.
์ฒซ์งธ, ์ดํฝ์ฐฝ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ๋ณด ๋จ๋ถ์ ์ถ ์์ถ๋ ฅ์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๊ณ , ์ด ํ์ ๋ณด์ ์ต๋ ํจ ๋ฅ๋ ฅ์ ๋๋ฌํ ๋๊น์ง ๊ณ์ ์์นํ๋ค. ์ด๋ ์ถ ์์ถ๋ ฅ๊ณผ ํจ์
๋์์ ๋ฐ์ํ๋ค. ๋์งธ, ๊ทธ ๋ค ์์ถ๋ ฅ์ ์ ์ ์ค์ด๋ค๊ฒ ๋๊ณ , ๊ทธ ํ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ 0์ ๋๋ฌํ ๋, ์ ์ฉํ์ค์ ๋ณด์ ํจ ์ฑ๋ฅ์ ์ํด ์ง์ง๋๊ฒ ๋๋ฉฐ ์ด
ํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ถ๋ถ์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฅ๋ ฅ์ ์์คํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด ๋ ์ถ ๋ณํ์ผ๋ก ์ธํ ๋ณด์ ์์ถ์ด ๋ณด์ ํฝ์ฐฝ๊ณผ ๊ฐ๋ค๋ ๊ฒ์ ์ค๋ช
ํ ์ ์๋ค. ์
์งธ ๊ทธ ๋ค ์ถ๋ ฅ์
์ธ์ฅ๋ ฅ์ผ๋ก ๋ณํํ๊ฒ ๋๋ค. ๋จ์์ง์ง์ผ ๊ฒฝ์ฐ์, ์ถ๋ ฅ์ ์กด์ฌํ์ง ์๊ณ ์ฃผ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ์ฌ์ด์ ๋ฐ์ํ๋ ์ํธ๊ฑฐ๋ ๋ํ ๋ฐ์ํ์ง ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ๋ณด๋ ์์ฑ ํ์ง๊ฐ
๋ฐ์ํ๊ณ runaway deflection์ ๋ณด์ด๋ฉฐ ํ๊ดด๋๋ค(Fig. 1(b)).
Fig. 1
The behavior of an axially restrained beam and an unrestrained beam in fire
1.1 R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ๊ฑด์ฑ
1968๋
ํ๋ฆฌ์ผ์คํธ ๋ฒฝ๊ณผ ๋ฐ๋ฅ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ๋ก๋ ํฌ์ธํธ ๋น๋ฉ(Fig. 2)์ ๊ฐ์คํญ๋ฐ๋ก ์ธํด ๊ฑด๋ฌผ ํ์ชฝ์ด ํ๊ดด๋๋ฉด์ ๋ถ๊ดด๋์๋ค. ๋์ฒด ํ์ค๊ฒฝ๋ก์ ๋ถ์กฑ์ผ๋ก
์ธํ์ฌ, ์ํํธ์ ์ง์ง๊ฐ ๋ฌด๋์ ธ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฐ์๋ถ๊ดด๋ฅผ ์ผ์ผ์ผฐ๋ค. ์ด ์ฌ๊ฑด์ ๋ถ๊ท ํ ๋ถ๊ดด๋ฅผ ๋ค๋ฃฐ ์ฌ์์ ์ธ ๊ท์ ์ ์ต์ด๋ก ์๋ฆฝํ๊ฒ ๋ ๊ณ๊ธฐ๊ฐ ๋์๋ค(Moore
2002). ๋ํ ์ด ์ฌ๊ฑด์ Basic building code (1993), ASCE(1994), ACI Committee 318(2002)์ ๊ฐ์
๋ค๋ฅธ ์ค๊ณ์ฝ๋์ ์ํฅ์ ๋ผ์ณค๋ค.
>
Fig. 2
Ronan point collapse (Pearson and Delatte 2005)
๊ตฌ์กฐ์ ์ธ ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ์๋ ค์ง์ง ์์ ํ์ค์กฐ๊ฑดํ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ฐ์์ ๋ค๋ฃจ์ง๋ง, ์ฌ์ ํ ๊ตฌ์กฐ์ ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ์์น์ ์ผ๋ก ์ ๋ํ ํ ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์กด์ฌํ์ง ์๋๋ค.
์ฐ์๋ถ๊ดด์ ๋ถ๊ท ํ๋ถ๊ดด๋ฅผ ์ ์ดํ๊ธฐ ์ํ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก๋ ์ถฉ๊ฒฉ, ํญ๋ฐ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ํ์ฌํ์ค์ผ๋ก ์ธํด ์ค์ํ ๊ตฌ์กฐ๋ถ์ฌ๊ฐ ์ด๊ธฐ์ ํ๊ดด๋์๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๊ณ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด
๋ถ๊ท ํ ๋ถ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ์ง ์๊ฒ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๊ธฐ๋ฅ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ถ์ฌ๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ ๋ค, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฑฐ๋์ ์ดํผ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๊ตฌ์กฐ์ ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ํ๊ฐํ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ
๋ฐฉ๋ฒ์ด ๋์๋ค(Wang 2003).
1.2 R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ๊ธฐ์กด ์ฐ๊ตฌ
์ถ ๊ตฌ์์ ๊ฐ์ง ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ ์์จ๊ณผ ํ์ฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ์ ๋๋ก ๋๋ ์ ์๋ค. ์์จ์์๋ ๋ง์ ์คํ-ํด์์ ์ธ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด
์ ธ์๋ ๋ฐ๋ฉด์ ํ์ฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ์ ๋์ ์ฐ๊ตฌ๋ ๊ฑฐ์ ์ด๋ฃจ์ด ์ง์ง ์์ ์ค์ ์ด๋ค. Sasani and Kropelnicki(2008)๋ ์์จ์์ 7์ธต์ง๋ฆฌ
R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฑฐ๋์ ์์๋ณด๊ธฐ ์ํด ๊ธฐ๋ฅ์ด ํ๊ดด๋์์ ๋์ ์ํฉ์ ๊ฐ์ ํ์ฌ ์คํ์ ์ฐ๊ตฌ์ FEM์์ฉํ๋ก๊ทธ๋จ์ธ Ansys๋ฅผ ์ด์ฉํ ํด์์ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค(Fig.
3). ๋ณด ํ๋จ์ ์ฒ ๊ทผ์์ ๋ถ๋ถ์ ์ธ ํ๋จ์ด ๋ฐ์ํ์์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ , ๋ณด๋ ํ๊ดด๋์ง ์๊ณ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ๋ณํ์ด ๋ฐ์ํ๋ค(Sasani and Kropelnicki
2008). ์ด๊ธฐ ์์นํด์ ๋ชจ๋ธ์์๋ ํ์์์ฉ์ด ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ ์ ๋ฉ์ถ์์ผ๋ ๊ทธ ํ ๋ชจ๋ธ์์๋ ํ์์์ฉ์ ๋ํ ์คํ๊ฐ๊ณผ ์ ์ผ์นํ์๋ค(Fig. 3(b)).
Fig. 3
Description of plan and comparison of test and simulation results for a R.C frame
under column removal (Sasani and Kropelnicki 2008)
The National Institute of Standard and Technology(NIST)์์ R.C๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด ๋ถ๊ดดํ ๋๊น์ง ํ์์์ฉ์ ๊ณ ๋ คํ
์คํ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ก๋ค(Lew et al. 2011). ์ด ์คํ์ ๋ชฉ์ ์ ์ฒซ์งธ ๊ธฐ๋ฅ์ด ํ๊ดด๋ ์๋๋ฆฌ์ค์์ R.C ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฑฐ๋๊ณผ ์์นํด์๊ฒ์ฆ์ ์ํ ์คํ
๋ฐ์ดํฐ์ ํ๋์ด๋ค. ์์นํด์๊ฒ์ฆ์ ์ํด LS โ DYNA(Hallquist 2007)๊ฐ ์ด์ฉ๋์๊ณ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์ถ ๊ตฌ์์ ๊ฐ์ง R.C๋ณด๊ฐ ์๋ก ์์ ์ธ๊ธ๋
3๋จ๊ณ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค(Fig. 4). Fig. 5๋ Yu and Tan(2013)์ ์คํ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๊ฒฐ๋ก ์์ ์ ์๋ โflexural
action develops until all plastic hinges occur.โ๋ผ๊ณ ์ธ๊ธํ๋ค. R.C๋ณด์ ํ์์์ฉ์ ์ถฉ๋ถํ ์ถ ๊ตฌ์๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์
์ฐ์ฑ ๋๋ฌธ์ ๋ฐ์ํ๊ณ ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ์ด ํ๋จ ๋ ๋๊น์ง ์ฐ์๋๋ค. ์ถ ๊ตฌ์์ ๋ฐ๋ R.C๋ณด์ ํ์ฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ์ ๋์ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋งค์ฐ ์ ์ ๊ฐ์ด๋ฐ Dwaikat
and Kodur (2009)๋ 6๊ฐ์ R.C๋ณด๋ก ๋ดํ์ฑ๋ฅ์คํ์ ์ํํ๋ค. ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ Fig. 6๊ณผ ๊ฐ๋ค. B1, B3, B5 ์คํ์ฒด๋ ์ถ ๊ตฌ์์ด
์์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ โrun-awayโ ํ์์ด ๋ํ๋ฌ๋ค. B2์ B6๋ ์ถ ๊ตฌ์์ด ์์์ง๋ง low fire load(LF - natural fire curve)๋ฅผ
์ฌ์ฉํ์ฌ ํ์ฌ์ ๋ํ ๋
ธ์ถ์ด ์ถฉ๋ถ์น ์์์ ํ๊ดด๋ชจ๋๋ก ๋๋ฌํ์ง ๋ชปํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํ์์์ฉ์ด ๋ฐ์ํ์ง ์์๋ค. ๊ฒฐ๋ก ์ ์ผ๋ก Dwaikat and Kodur๋
โload level and axial restraint have significant influence on the fire response of
R.C beamsโ๋ผ๊ณ ์ธ๊ธํ๋ค.
Fig. 4
Outputs of test results and simulation results (Lew et al. 2011)
Fig. 5
Failure mode & axial reaction force vs vertical force relationships (Yu and Tan 2013)
Fig. 6
Test and midspan deflection โ time relationships for the tested R.C beams (Dwaikat
and Kodur 2009)
2. ํ์์์ฉ(catenary action)์ ๊ฑฐ๋
Fig. 7์์์ฒ๋ผ, R.C๋ณด ๋จ๋ถ์ ์ถ ๊ตฌ์์ด ์ ์ฉ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ถ ๋ฐ๋ ฅ๊ณผ ์ ์ฉํ์ค, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์์ง์ฒ์ง์ ์ํด Fig. 8๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ธ๋ค.
์ด๊ธฐ์๋ compressive arch action์ด ๋ณด์ ํจ์ ๋ํด ์ ํญํ๊ณ ์ถ ์์ถ๋ ฅ๊ณผ ํจ ๋ชจ๋ฉํธ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค. ์ด ์์ฉ์ ๋ณด๊ฐ ํ์ค์ง์ง๋ ฅ์ ์์คํ
๋๊น์ง ํจ๊ณผ ์์ถ๋ ฅ์ด ์กฐํฉ๋๊ณ ๊ณ์๋๋ฉฐ Fig. 8์ A์ ์ ๊ฐ๋ฆฌํจ๋ค.
Fig. 7
An axially restrained beam
Fig. 8
General behavior of an axially restrained beam (Lee and Wang 2016)
์ดํ ๋ณด๊ฐ equilibrium์ ๋๋ฌํ๊ธฐ ์ํด ์ฒ์ง์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉด์ ์์ถ๋ ฅ์ ์ค์ด๋ค๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์ฉํ์ค์ ์ฆ๊ฐํ๋ค. ์ด ํ์์ ์์ถ๋ ฅ์ด ๊ฑฐ์ 0์ ๋๋ฌํ
๋๊น์ง ๊ณ์๋๋ฉฐ Fig. 8์ B์ ๊ณผ ๊ฐ๋ค. ์ด ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ์ถ๋ ฅ์ด ์กด์ฌํ์ง ์๊ณ ๋ณด๋ ์์ ํจ๋ง์ ๋ฐ๋๋ค. ์ดํ์๋ ๋ณด๋ ํ์์์ฉ(catenary
action)์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ณ์ํด์ ํ์ค์ ์ง์งํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค. ์ด ๊ตฌ๊ฐ์์ ๋ณด์๋ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ฉฐ, ์ ์ฉํ์ค์ ๋ํญํ์ฌ ์ฒ ๊ทผ์ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ด ๋ถ๋ฐฐ๋๋ค.
๊ฒฐ๊ตญ ๋ณด๋ ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ์ ํ๋จ์ผ๋ก ํ๊ดด๋๋ค.
์ด ์ฐ๊ตฌ์ ์ฃผ๋ ๋ชฉ์ ์ ์จ๋๊ฐ ์์นํ ๋์ R.C๋ณด๊ฑฐ๋์ ์ดํด์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ํด Fig. 9์ B์์ C ๊ตฌ๊ฐ(ํ์์์ฉ)์ ๋ํ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ์ดํดํ๋
๊ฒ์ ๊ต์ฅํ ์ค์ํ๋ค. ํ์์์ฉ์ ์์ธํ๊ฒ ์ดํดํ๊ธฐ ์ํด ํ์์์ฉ ์ ๋ฐ์ ๊ฑธ์น ์์นํด์์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ ๋ํ ํ์์ ์ด๋ฉฐ, ์ด์ ์ ํํ์ฌ ๋ณด ์คํฌ์ ์ค์ฌ์
์ง์คํ์ค์ด ์์ฉํ ๋์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ณ ๋ คํด์ผ๋ง ํ๊ณ , ํํ, ํธํ์ฑ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ถ ํฝ์ฐฝ์ด ๊ธฐ๋ณธ๊ฐ๋
์ด ๋๋ค. ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์ ์ฐจํ ํ๋ ์๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํด ์ฌ์ ์
๋ฐ๋์ ๊ฒํ ๋์ด์ผ ํ ์ถ ๊ตฌ์์ ๊ฐ์ง ๋ณด์์ ํ์ฌ์ ๋
ธ์ถ๋์์ ๋์ ํ์์์ฉ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ฃผ๋ฅผ ์ด๋ฃจ๊ณ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด๋ฒ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ถ ๊ตฌ์์ ๊ฐ์ง
๋ณด ๊ฑฐ๋์ ์ดํด์ ๊ทธ ์ด์ ์ด ๋ง์ถ์ด์ ธ ์๊ณ , ์ด๋ฅผ ์ํด 3์ฅ์์๋ ์์นํด์์ ํตํ ๋ณ์์ฐ๊ตฌ์ ๊ทธ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํด ํ์ํ ์ฌํญ๋ค์ ๋ํด ์์ ํ ๊ฒ์ด๋ค.
Fig. 9
Axial reaction force and vertical deflection-time relationships of an axially restrained
beam in fire (Lee and Wang 2016)
3. FEMํด์์ ์ํ R.C๋ณด ๋ชจ๋ธ๋ง๊ณผ ๋ณ์ ์ฐ๊ตฌ
3.1 R.C๋ณด ๋ชจ๋ธ๋ง(DIANA)
๋ชจ๋ ์์นํด์์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฑฐ๋์ ํนํ๋ DIANAํ๋ก๊ทธ๋จ(Chan 1993)์ ํ์ฉํ์ฌ ํจ์จ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ 2D ๋ชจ๋ธ์ด ์ฌ์ฉ๋์๋ค. ํ์์์ฉ์ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ
์ํด ํด์์ ๊ธฐํํ์ , ์ฌ๋ฃ์ ์ธ ๋น์ ํ ๋ชจ๋ธ์ด ์ด์ฉ๋์๋ค. R.C๋ณด์ ๊ตฌ์กฐ์ ์ธ ๊ฑฐ๋์ ๋ชจ๋ธ๋ง ํ๊ธฐ ์ํด ์ธ์ฅ๊ท ์ด๊ฑฐ๋์ ๋งค์ฐ ์ค์ํ๋ฏ๋ก, ๊ท ์ด๊ฑฐ๋์
๊ตฌํํ๊ธฐ ์ํด DIANA๋ discrete๊ท ์ด(Moore 2002)๋ชจ๋ธ๊ณผ smeared๊ท ์ด(Rashid 1968)๋ชจ๋ธ ๋ ๊ฐ์ง ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ค.
Discrete๋ชจ๋ธ์ ํฐ ๊ท ์ด์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ๊ทธ ์์น๋ฅผ ์ฌ์ ์ ๋ฏธ๋ฆฌ ์ ๋ ์ ๋ฆฌํ ๋ชจ๋ธ(Ngo and Scordelis 1967)์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด๋ฒ ์ฐ๊ตฌ์์๋
์ ์ฒด๋ชจ๋ธ๋ง์ด ๋ฉ์ฌ์ ์ข
์์ ์ด๊ณ , ์ ์ ํ ๋ฉ์ฌํฌ๊ธฐ ์ฐ์ ์ด ์ค์ํ๋ฏ๋ก smeared๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ด ์ฌ์ฉ๋์๋ค. ๋ํ smeared๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ์์ถ๊ณผ ์ธ์ฅ๊ฑฐ๋์์
๋ช๋ช์ ์์ฑ๋ชจ๋ธ๊ณผ ๋์์ ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์์ถ๊ฑฐ๋์์๋ Mohr- Coulomb์์ฑ๋ชจ๋ธ์ด ์ฌ์ฉ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ธ์ฅ๊ฑฐ๋์์๋ Hordijk tension
softening์์ฑ๋ชจ๋ธ์ด ํด์ ์ ์๋ ด์ฑ๊ณผ ์คํ๊ฐ๊ณผ์ ๊ฒ์ฆ ์ธก๋ฉด์์ ์ ์ ํ๋ค๊ณ ํ๋จ๋์ด ์ฌ์ฉ๋์๋ค(Lee and Wang 2016). ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฒฝ์ฐ์๋
Von Mises์์ฑ๋ชจ๋ธ์ด ์ ์ฉ๋์๋ค.
Fig. 10(b)๋ mesh sensitivity study๋ฅผ ์ํ ์ธ ๊ฐ์ ๋จ๋ฉด(200 mm ร 200 mm, 300 mm ร 300 mm, 400
mm ร 400 mm, ๋ณด์ ์คํฌ๊ธธ์ด ๊ฐ๊ฐ 3 m, 4.5 m, 6 m)์ ๋ค์ํ ๋ฉ์ฌ ์ฌ์ด์ฆ(30 mm, 40 mm, 50 mm)์ ๋ํ ์๋ ด์ฑ์
๋น๊ตํ ๊ทธ๋ํ์ด๋ฉฐ, ๋ฉ์ฌ ์ฌ์ด์ฆ 40 mm ร 40 mm์์ ์๋ ด์ด ๋์ด ๊ทธ ์ฌ์ด์ฆ๊ฐ ์ด์ฉ๋์๋ค. Fig. 11์ 4์ฅ์์ ์ธ๊ธ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ(Yi et
al. 2008)์ ๊ฐ ๋ฉ์ฌ ์ฌ์ด์ฆ๊ฐ ๋ค๋ฅผ ๋์ ์์นํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. ์ด ๊ทธ๋ํ๋ฅผ ํตํ์ฌ ๋ฉ์ฌ ์ฌ์ด์ฆ 40 mm์ผ ๋์ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ์ด ์คํ๊ฐ๊ณผ
๊ฐ์ฅ ์ ์ผ์นํ๋ค๋ ์ฌ์ค์ ์ ์ ์์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ 4-node quadratic plane stress(Q8MEM)(Chan 1993)์์๊ฐ ์ฌ์ฉ๋์๊ณ ,
์ฒ ๊ทผ์ embedded reinforcement(Chan 1993)์์๊ฐ ์ฌ์ฉ๋์์ผ๋ฉฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ ํ ๋ถ์ฐฉ๋๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ์๋ค.
Fig. 10
Summary of mesh sensitivity study results and final loads
Fig. 11
Comparison on experimental data and simulated data for mesh sensitivity study
3.2 ์ด ํด์
๋ณด๋ ํ์คํ์ฌ๊ณก์ ASTM E119(American Society for Testing and Materials 2008)์ ๋
ธ์ถ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ์๋ค.
์ด ์ ๋ฌ ๋ชจ๋ธ๋ง์ ์ํด Table 1์ ์จ๋๊ฐ ์์นํ ๋์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ด ํน์ฑ๊ณผ ๋ชจ๋ธ๋ง์ ํ์ํ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ํํํ ์ ์๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค(Comite
Europeen, 2002). ์ฒ ๊ทผ์ ์จ๋์ ๊ดํด์๋ embedded ์์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฐ์ ์์น์ ์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์์์ ์จ๋์ ๊ฐ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ๋๋ฏ๋ก
๋ฐ๋ก ํํ๋์ง๋ ์์๋ค(Chan 1993). ์ฒ ๊ณจ๊ณผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋จ๋ฉด์ ์จ๋๋ ๊น์ด์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅด๋ฏ๋ก, ์ด ์ ๋ฌ ํด์์์๋ general potential
flowํด์์ ๊ณ ๋ คํ 2-node ๊ฒฝ๊ณ์์์ธ heat flow element(B2HT)(Chan 1993)๊ฐ ์ฌ์ฉ๋์๋ค(Fig. 12). ๋ณด ๋จ๋ถ์์
์จ๋์ฐจ์ด์ ๋ํ ์ํฅ์ ๋ณด ๊ธธ์ด๋ฐฉํฅ์ ๊ฑฐ๋์ ์ง๋ฐฐ์ ์ด๋ฏ๋ก ๋ฏธ๋นํ๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค(Lee and Wang 2016). ์ด ์ฐ๊ตฌ์ ๋ชฉ์ ์ ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์
์ฐ์ฅ์ํค๊ธฐ ์ํ ๋ค์ํ ๋ณ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์์นํด์์ด๋ฏ๋ก, ์ด์ ์ฌ๋ถ๋ฐฐ๋ ๊ณ ๋ ค๋์ง ์์๋ค.
Thermal conductivity
(1)
Table 1 Thermal properties of concrete and boundary conditions for heat transfer (Comite
Europeen, 2002)
|
Fig. 12
Fire exposure on 2-D heat transfer of the beam
์ฌ๊ธฐ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์จ๋(ยฐC), ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ specific heat๋ EN 1992-1-2:2002(Comite Europeen, 2002)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ผ๋ฉฐ,
์๋์ ์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
Cp(ฮธ)=900(J/kgK)for20ยฐCโคฮธโค100ยฐC (2)
Cp(ฮธ)=900+(ฮธโ100)(J/kgK)for100ยฐCโคฮธโค200ยฐC (3)
Cp(ฮธ)=1000+(ฮธโ200)/2(J/kgK)for200ยฐCโคฮธโค400ยฐC (4)
Cp(ฮธ)=1100(J/kgK)for400ยฐCโคฮธโค1200ยฐC (5)
DIANAํ๋ก๊ทธ๋จ๋ด์์ ์ด ํด์์ ๋จ๋ฉด์ ๋ํ ์จ๋ ๊ฐ์ ๊ตฌํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ํ๋๋ฉฐ, 1์ฐจ์ ์ผ๋ก ์ด ํด์ ํ ์จ๋ ๊ฐ์ ์ด์ฉํ์ฌ 2์ฐจ์ ์ผ๋ก ๊ตฌ์กฐํด์์ด
์งํ๋๋ค(Chan 1993). ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ํ์ฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ์ ๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์์กด์๊ฐ์ ์์๋ณด๊ธฐ ์ํด ๋ถ์ฌ ๋ด์ ๊ฐ ์์ ๋ณ๋ก ์๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ์จ๋ ๊ฐ์ ์
์ ์๋ ์๊ฐ์ด๋ ฅํด์์ด ๋ณํ๋์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ๋จ๋ฉด์ ์จ๋๋ ๊น์ด ๋ณ๋ก ๋ง์ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฏ๋ก, ๊ฒฐ๊ณผ ๊ฐ์ด ์จ๋๊ฐ ์๋๋ผ ์๊ฐ์ ํจ์๋ก ๋์ด์ผ ํ๋
๊ฒ ๋ํ ์๊ฐ์ด๋ ฅํด์์ด ํ์ํ ์ด์ ์ค์ ํ๋์ด๋ค.
3.3 ๋ณ์์ ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ
ํ์ฌ ์ ์ถ ๊ตฌ์์ ๋ฐ๋ R.C๋ณด์ ๋ดํ์ฑ๋ฅ๊ณผ ๋ค์ํ ์ค๊ณ๋ณ์๋ค๊ณผ์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ์์๋ณด๊ธฐ ์ํด, ๋ณ์์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ํ๋์๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ์ธ์ฅ๋ ฅ๊ณผ ๋ณด์ ํฐ ์ฒ์ง์ด
ํ์์ ์ธ ํ์์์ฉ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ๋ณด์ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์๋ ์ ์๋ค.
๊ฐ ๋ณ์๋ค(์ฒ ๊ทผ๋ฉด์ , ์ฒ ๊ทผ์ ์ ์ฅ๋ ฅ, ๋ณด ๊ฒฝ๊ฐ๊ณผ ๋๊ป์ ๋น, ํ์ค๋น, ์ฒ ๊ทผ์ ์์น, ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋)์ Table 2์ ์ ๋ํ๋ ์์ผ๋ฉฐ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์
์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋๋ฅผ ์ ์ธํ ๋ชจ๋ ๋ณ์์ ๋จ๋ถ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ Fig. 13(a)์ ๊ฐ๊ณ ๋ ๋ค๋ฅธ ๋ณ์์ธ ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋๋ฅผ ๋์ํํ Fig. 13(b)๋ก ๋๋์ด
์ง ์ ์์ผ๋ฉฐ, ํ์ค์ ๊ฒฝ๊ฐ ์ค์๋ถ๋ถ์ ์ง์คํ์ค์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ์๋ค. ์ค์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํ์ฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ํฉ์ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์ํด, ํ์ค์ ์์จ ์ ๋ณด์ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ด
๋จ์์ง์ง์ผ ๊ฒฝ์ฐ์ ํจ ๋ฅ๋ ฅ์ 100 %๋ก ๊ณ์ฐํ์ฌ 70 %๋ฅผ ๊ณ ์ ํ์ค์ผ๋ก ์ฌํ๋๋ฉฐ, ํ์ฌํ์ค์ด ์ฆ๊ฐ๋๋ ๋ฐฉ์์ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
Table 2 Input values for parametric study
|
Fig. 13
Boundary condition of axially restrained beams for simulation (unit: mm)
3.3.1 ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์
Fig. 14๋ ์ฒ ๊ทผ๋ฉด์ ์ ๋ณํ์ ๋ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ฒ ๊ทผ ๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉด, ๋ณด์ ํจ ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์๋๊ณ ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ์์นํ๋ค. ๊ณ ์จ์์ ์ฒ ๊ทผ์
๊ฐ๋๋ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ณํ๋ฅผ ๊ฒช๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋ณด๊ฐ ํจ ์ฑ๋ฅ์ ์์คํ ๋(๋ณด์ ์ถ๋ ฅ์ด 0์ด ๋๋ ๊ตฌ๊ฐ) ์ฒ ๊ทผ ๋ฉด์ ์ ์์น์ผ๋ก ์ธํ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์์ ๋งค์ฐ ์๋ค.
์๋ฅผ ๋ค์ด ์ฒ ๊ทผ ๋จ๋ฉด์ ์ด 400 mm2์ด๋ฉด์ ํจ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ์ ๋, ์ฒ ๊ทผ์ ์จ๋๋ 487.13 ยฐC ์ด๊ณ , ์ฒ ๊ทผ์ ์จ๋์ ๋ํ ๊ฐ์๊ณ์๋ 0.725์ด๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ๋จ๋ฉด์ ์ด 50 % ์์น๋
600 mm2๊ฐ ์ฌ์ฉ๋์์ ๋, ์ฒ ๊ทผ์ ์จ๋๋ 580.97 ยฐC์ด๋ฉฐ ๊ฐ์๊ณ์๋ 0.538์ด๋ค. ๊ทธ๋ผ์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ ์ฒ ๊ทผ์จ๋์ ์์น๋น์จ์ด ๋ฎ์ ๋๋ถ์, ๋ณด์ ํจ ์ฑ๋ฅ์ด
ํ๊ณ์ ๋๋ฌํ๋ ์๊ฐ์ 71๋ถ์์ 109๋ถ์ผ๋ก ์์นํ๋ค. ์ถ ๊ตฌ์ ๋๋ถ์ ๋ณด๋ ํ์ฌ์ ๋
ธ์ถ๋๋๋ผ๋ ํจ ์ฑ๋ฅ์ ์์ค ํ์๋ ๊ธด ์๊ฐ ๋์ ๋ถ๊ดด๋์ง ์๋๋ค.
์๋ฅผ ๋ค์ด 400 mm2 ์ฒ ๊ทผ๋ฉด์ ์ ๊ฐ์ง ๋ณด์ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ 214๋ถ์ด๋ฉฐ, ํจ ์ฑ๋ฅ์ด ๋คํ๋ ์๊ฐ์ 71๋ถ์ด๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์ ์ 600 mm2๋ก ์ฆ๊ฐ์ํค๋ฉด, ๋ดํ์ฑ๋ฅ์๊ฐ์ 250๋ถ์ผ๋ก ์์นํ๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์ ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ธ์ฅ์ฑ๋ฅ์ด ์์น๋ ๋, ๋์ผํ ์ ์ฉํ์ค์ ๋ํ์ฌ ๋ณด์ ์ฒ์ง์ ๋ ์๊ณ
๋ณด์ ๋ณํ์จ ๋ํ ๊ธฐ์กด ๋ณด์ ์์น๋ณด๋ค ๋ ์๋ค.
Fig. 14
Effect of changing steel reinforcement area
๋ณด์ ๋ถ๊ดด๋ ์ฒ ๊ทผ์ ํ๋จ์ผ๋ก ์ธํด ๋ฐ์ํ๋ฏ๋ก, ์ฒ ๊ทผ๋ฉด์ ์ ์ฆ๊ฐ๋ ๋ณด์ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์์ํฌ ์ ์๋ค(๋ ์ ์ ์ฒ ๊ทผ๋ฉด์ ์ ์ฌ์ฉํ ๋ณด์ ํ๊ดด ์์ ์ฒ์ง์
์์น์ ์ ์ฌํ๊ฒ ๋๋ฌํ ๋๊น์ง). ์ด๊ฒ์ Fig. 14(b)์์ ๋ช
ํํ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. Fig. 14(c)์ ์ฒ ๊ทผ์ ํ๊ณ ๋ณํ์จ์ธ 0.15์ ๋๋ฌํ
๋๊น์ง, ์ฒ ๊ทผ์ ์๊ฐ์ ๋ํ ๋ณํ์จ์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. Fig. 14(d)๋ ๋ณด ๊ฒฝ๊ฐ ์ค๊ฐ์์น์์ ์ฒ ๊ทผ์๋ ฅ์ ์๊ฐ์ด๋ ฅ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ฉฐ, ๋ณด ๋ถ๊ดด์์ ์๋ ฅ์
๊ฑฐ์ 0์ ๋๋ฌํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ฒ ๊ทผ๋ฉด์ ์ ์ฆ๊ฐ๋ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์์ํค๋ ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ผ๊ณ ํ ์ ์๋ค. ๊ทธ ์ด์ ๋ ๊ณ ์จ์์ ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๋๋ ๋งค์ฐ ๋น ๋ฅด๊ฒ
๊ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
3.3.2 ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ
Fig. 15๋ ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ์ด 10 %, 15 %, 20 % ์ผ ๋, ๋ณด์ ์ถ๋ ฅ-์๊ฐ ๊ด๊ณ์ ์ฒ์ง-์๊ฐ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. 10 %๋ ๊ฐ์ฅ ๋ฎ์ ์ฐ์ฑ์ผ๋ก์จ,
์ด ์์น๋ ์ ๋ก์ฝ๋ 2(Comite Europeen 2002)๋ฅผ ์ด์ฉํ์๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ์ด 10 %์์ 15 %๋ก ์์นํ ๋, ๋ณด์ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ 162๋ถ์์
250๋ถ์ผ๋ก ๋น์ฝ์ ์ธ ์์น์ ๋ณด์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ฐ์ฑ์ด 5 % ๋ ์์นํ 20 %์ผ ๋, ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ์ฝ 12๋ถ์ ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ์๋ค. ๊ทธ ์ด์ ๋ ์ฒ ๊ทผ์
๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ ๊ด๋ จ์ด ์๋ค.
Fig. 15
Effects of changing ductility of the reinforcement
์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ์ด 10 %, 15 %, 20 %์ผ ๋, ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๋๋ 133.29 MPa, 69.21 MPa, 60.76 MPa(๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ = 0.317,
0.164, 0.144)์ด๋ฉฐ ์จ๋๋ 720.04 ยฐC, 754.33 ยฐC, 763.29 ยฐC์ด๊ณ , ์ฒ ๊ทผ์ด ํ๊ดด๋๋ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์๊ฐ์ ๊ฐ๊ฐ 210๋ถ, 250๋ถ,
262๋ถ์ด๋ค. 20 % ์ด์์ผ๋ก ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ์ด ์ฆ๊ฐํ๋๋ผ๋, ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๋๋ ๋ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๊ฐ์๋๋ฏ๋ก ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ๋น์ฝ์ ์ธ ์์น์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค.
3.3.3 ๊ฒฝ๊ฐ/ํญ ๋น
์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ํ์ค๋น๋ ๊ณ ์ ๋์ด ์๋ค. ๋ณด์ ํญ์ด ๊ณ ์ ์ด๊ณ ๊ฒฝ๊ฐ์ด ๋ณํ๋ค๋ฉด, ์ฌํ๋๋ ํ์ค์ ๋ณํ๋๋ค. Fig. 16(a)์ (b)๋ ๋ณด์ ๊ฒฝ๊ฐ/ํญ
๋น๊ฐ ๊ฐ๊ฐ 13.33โฆ, 20, 26.66โฆ์ผ๋ก ๋ณํ ๋, ๋ณด์ ์ถ๋ ฅ-์๊ฐ ๋ณํ-์๊ฐ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ํ์ค๋น๋ ๋ณํ์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ํจ ์ฑ๋ฅ์ ์๋
์๊ฐ์ ๋น์ทํ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
Fig. 16
Effects of changing the beam span/depth ratio
ํ ๊ฐ์ง ํฅ๋ฏธ์๋ ์ฌ์ค์ ํ์์์ฉ์ด ๋ฐ์ํ๋ ๋์, ๋ณด์ ๊ฒฝ๊ฐ/ํญ ๋น๊ฐ ๋ณํํ ๋, ๊ฐ์ ์๊ฐ์์ ๋ณด๋ ์ ์ฌํ ์ฒ์ง์ ๋ณด์ฌ์ฃผ์๋ค(Fig. 16(b)).
๊ทธ ์ด์ ๋ ์ฌํ ํ์ค(ํจ ๋ชจ๋ฉํธ)์ด ๋ณด์ ์์ง๋ณ์์ ๋ํด ์ ๋ฐฐ์ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ ์ ํญํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ด๊ฒ์ ์ ๋ณด์ ๊ฒฝ๊ฐ/ํญ ๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉด, ๋ดํ์ฑ๋ฅ์๊ฐ์ด
์ฆ๊ฐํ๋ ์ง๋ฅผ ์ค๋ช
ํด์ค ์ ์๋ค. ๋ณด ๊ฒฝ๊ฐ์ด ๋์ด๋๊ณ , ๋ณด์ ์์ง๋ณ์๊ฐ ๊ฐ์ ๋(๋ณด ๊ฒฝ๊ฐ์ด ๋ค๋ฅธ ๊ฒฝ์ฐ), ์ฒ ๊ทผ์ ๋ณํ์จ์ ๋ฎ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ ๊ธด ๋ณด๋
์ฒ ๊ทผ์ด ํ๋จํ๊ธฐ ์ ๊น์ง ์์ง๋ณ์๊ฐ ๋ ์ ๊ฒ ๋ํ๋๊ฒ ๋๋ค.
3.3.4 ํ์ค๋น
ํ์ค๋น๋ ํ์ฌ ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์์ ์ ์ฉํ์ค์ ์ ๋๋ฅผ ๋ํ๋ผ ์ ์๋ ๊ธฐ์กด์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ฐ๊ตฌ๋ค์์ ์ํ๋์๋ ๋ณ์์ด๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ํ์ค๋น๋ ์ถ ๊ตฌ์์ด ์๋
๋ณด์ ์ต๋ ํจ ๋ชจ๋ฉํธ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐ๋์๋ค.
Fig. 17(a)์ (b)๋ ๋ณด์ ์ถ๋ ฅ-์๊ฐ๊ณผ ๋ณ์-์๊ฐ๊ณผ์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ํ์ค๋น์ ๋ํด ์๋ก ๋น๊ตํ์๋ค. ํ์ค๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ํจ ์ฑ๋ฅ์ ์์ ๋์ ์๊ฐ์
์ฝ 41๋ถ ๊ฐ๋ ๋จ์ถ์ํจ๋ค(Fig. 17(a)).
ํ์ค๋น๊ฐ ๋์ ๋ณด์ ์ต์ข
๋ดํ์ฑ๋ฅ์๊ฐ์ ํ์ค๋น๊ฐ ๋ฎ์ ๋ณด์ ๊ฒ๋ณด๋ค ์ ๊ณ , ๊ทธ ์ฐจ์ด๋ ์ฝ 20๋ถ ์ ๋์ด๋ค(Fig. 17). ๋ดํ์ค๊ณ ์, ๊ฑด์ค๋น์ฉ์
์ค์ด๊ธฐ ์ํด, ๋ณด์ ์ ์ฉํ์ค์ ๋๋๋ฌ์ง๊ฒ ์ค์ผ ์๋ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ์ฐ์ฅํ๋ ๋ฐ ์์ด์ ํจ๊ณผ์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ผ๊ณ ์ ์ํ๊ธฐ๋ ์ด๋ ต๋ค.
3.3.5 ํผ๋ณต๋๊ป์ ์ํฅ
Fig. 18(a)์ (b)๋ ๊ฐ ํผ๋ณต๋๊ป์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ณด์ ์ถ๋ ฅ-์๊ฐ๊ณผ ๋ณ์-์๊ฐ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ํผ๋ณต๋๊ป๊ฐ 50 mm์์ 70 mm๋ก ๋์ด๋๋ฉด, ๋ณด์
ํจ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ํ๋ค. ์ด๋ ์ (6)์์์ฒ๋ผ, ๋จ๋ฉด์ ์ ํจํญ์ด ๊ฐ์ ๋๋ฌธ์ ๋ณด์ ํจ ๊ฐ๋๊ฐ ์ค์ด๋ค๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
(6)
= ๊ณต์นญ๊ฐ๋, = ์ค๋ฆฝ์ถ ๊ธธ์ด, = ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋,
= ๋ณด์ ํญ, = ๋จ๋ฉด์ ์ ํจ๊ธธ์ด
Fig. 17
Effect of changing the load ratio
๋ค๋ฅธ ํํธ์ผ๋ก, ๋ ํฐ ํผ๋ณต๋๊ป๋ฅผ ๊ฐ์ง ๋ณด๊ฐ ํ๊ดด๋๋ ์๊ฐ์ ์์ ํผ๋ณต๋๊ป๋ฅผ ๊ฐ์ง ๋ณด์ ๊ฒ๋ณด๋ค ๋ ํฌ๋ค. ๊ทธ ์ด์ ๋ ๋ฎ์ ์ฒ ๊ทผ์จ๋ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๊ทธ๋ผ์๋
๋ถ๊ตฌํ๊ณ , Fig. 18์์ ๋ณด์ฌ์ง๋ ๋ณด์ ์ด ์์กด์๊ฐ์ ์ฐจ์ด๋ ๋งค์ฐ ์ ๋ค.
Fig. 18
Effects of changing the steel reinforcement location
3.3.6 ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋
์ค์ ๊ฑด์ถ๋ฌผ์์ ๋ณด์ ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋๋ ๋ถ์ฌ ์ฃผ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด๊ธฐ ์ถ ๊ตฌ์์ ํ์ค์ ์ธ ๊ฐ์ ์ด๋ผ๊ณ ํ ์ ์๋ค. ์ด ๋ณ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ,
์ถ ๊ตฌ์๋ ๋ณด์ ๊ฑฐ๋์ด ๊ตฌ์๋ ์ ๋์ ๋ฐ๋ผ ์ด๋ ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋์ง์ ๋ํด ์์๋ณด๋ ๊ฒ์ด ์ด ์ฐ๊ตฌ์ ํต์ฌ์ด๋ค. ๋ณํ ๊ฐ๋ฅํ ์ถ ๊ตฌ์์ ๋ชจ๋ธ๋ง ํ๊ธฐ ์ํด,
๋ณด ๋จ๋ฉด ์ค์ ๋ถ๋ถ์ ์คํ๋ง์ ์ค์นํ์๋ค(3.3์ ์ Fig. 13(b)). ๋ณด ๋จ๋ถ์ ๋ ์์ฐ์ค๋ฌ์ด ํ์ ์ ์ํ์ฌ ๋จ๋ฉด์ ๋ค๋ฅธ ์ ์ ์์ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ๊ตฌ์
์คํ๋ง์ ์ค์น๋์ง ์์๋ค.
Fig. 19์์ ๋ํ๋๋ฏ์ด ๋ณด์ ์์ถ๋ ฅ์ ๋ณด์ ๊ตฌ์ ๊ฐ์ฑ์ด ์ค์ด๋ค์๋ก, ๊ธฐํ๊ธ์์ ์ผ๋ก ์ค์ด๋ค์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ ๋ฎ์ ๊ตฌ์ ๊ฐ์ฑ์ ๊ฐ์ง ๋ณด๋ ํจ๊ณผ ์์ถ์ด
๊ณต์กดํ์ฌ ์ผ์์ ์ผ๋ก ์คํจํ๋ ์ง์ ์์ ๋ ์ค๋ ์ ํญํ ์ ์์๋ค. ํ์์์ฉ์ด ๋ฐ์ํ๋ ๋์, ๋ณด ๊ฑฐ๋์ ๋งค์ฐ ์ ์ฌํ ์์ถ๋ ฅ๊ณผ ์ฒ์ง์ ๋ณด์ด๋ฉด์ ๊ฑฐ์
๋ณํํ์ง ์๋ ๋ชจ์ต์ ๋ณด์๋ค. ๊ทธ ์ด์ ๋ ํ์์์ฉ ๋จ๊ณ์์ ๋ณด์ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ธ์ฅ ์ ํญ๋ฅ๋ ฅ์์ ์ค๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ฉฐ, ์ด ๊ฐ์ ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋์ ์ํฅ์
๋ฐ์ง ์๋๋ค. ํ์์์ฉํ์์ ๋ณด์ ์ ํญ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ณด๊ฐ ์ฒ์ง๋ฉด์ ๋ฐ์ํ๋ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ผ๋ก๋ถํฐ ๊ธฐ์ธํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋ณด์ ์ฒ์ง์ ์ ์ฌํ๋ค(Fig. 19(b)). ๋ณด์
ํ๊ดด๋ ์ฒ ๊ทผ์ ๋ณํ์จ์ด ์ต๋ ๋ณํ์จ์ ๋๋ฌ(15 %)ํ ๋์ ์ผ์ด๋๋ค. Table 3์ ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ๋น๊ตํ ๊ฒ์ด๋ค. ์ถ ๊ตฌ์ ๊ฐ์ฑ์ด ์กด์ฌํ ๋,
๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ์ฐจ์ด๋ ๊ฑฐ์ ์๋ค.
Fig. 19
Effects of changing the steel reinforcement location
Table 3 Effects of changing the axial restraint stiffness on the beam survival time
|
4. ๊ฒ์ฆ๊ณผ์
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์คํ๊ฐ์ ์ ์๋ค์๊ฒ ์์ฒญํ์ฌ ๋ฐ์ ๋ฐ์ดํฐ ๊ฐ์ ์ด์ฉํ์์์ ๋ฐํ๋๋ค. ์ฒซ ๋ฒ์งธ๋ Yu and Tan(2013)์ด 2010๋
์ ์ํํ์์ผ๋ฉฐ
Fig. 20์์ ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. Fig. 21์ ์ถ๊ตฌ์์ ๊ฐ์ง ๋ณด์ ์คํ๊ฐ๊ณผ ์์นํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค.
Fig. 20
Test specimen and boundary condition (Yu and Tan 2013)
๋ ๋ฒ์งธ๋ ์ค๊ตญ์์ Yi et al.(2008)๊ฐ 2008๋
์ ์ํํ ์์จ์์ ํ๋ ์ ๊ตฌ์กฐ์คํํ ๊ฒ์ ๋ชจ๋ธ๋ง ํ์๋ค(Fig. 22). ์ค์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์
1/4์ค์ผ์ผ๋ก ์ ์๋์์ผ๋ฉฐ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์คํ๊ฐ์ ๋น๊ต๋ Fig. 23์์ ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
Fig. 21
Comparison between test and simulations
Fig. 22
Location of measurement location for the test frame (Location of horizontal displacement
measurement (position A) and concrete strain measurement (Top: B, Bottom: C))
Fig. 23
Comparison test and simulations results
2009๋
์ Dwaikat and Kodur(2009)๋ ํ์ฌ ์ ์ถ ๊ตฌ์์ด ์๋ R.C๋ณด์ ์คํ์ ์ํํ์๋ค(1.2์ ์ Fig. 6). Fig.
24๋ ๋ชจ๋ ์คํ์ฒด์ ๋ํ์ฌ ์์นํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์คํ๊ฐ์ ๋น๊ตํ ๊ทธ๋ํ์ด๊ณ , ์๋นํ ๋น์ทํ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋์์ผ๋ฉฐ, ์คํ์ฒด์ ์์ธ์ ๋จ๋ถ์กฐ๊ฑด๋ฑ์ Table 4์
์ ๋์์๋ค. ์ด ์คํ์์ ์คํ์ฒด B2์ B6๋ ์ถ ๊ตฌ์์ด ์์์์๋ ํ์์์ฉ์ ๋ฐ์ํ์ง ์์๋ค. ๊ทธ ์ด์ ๋ 1.2์ ์์ ์ค๋ช
ํ์๋ฏ์ด ํ์ฌ์ ๋
ธ์ถ
์ ๋๊ฐ ๋ฎ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
Table 4 Test specimen details and conditions (Dwaikat and Kodur 2009)
|
Fig. 24
Comparison between test and simulation results for vertical deflection
5. ๊ฒฐ ๋ก
์ถ ๊ตฌ์๋ ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ๋ณด์ ํจ ํ๊ดด์์ ์๊ฐ๋ณด๋ค ํจ์ฌ ๋ ๊ธธ๋ค. ์ถ ๊ตฌ์์ ์ํฅ์ ํ์ฌ ์ R.C๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ์ด์ ์ ์ํด
์ฌ์ฉ๋ ์ ์๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์ ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๋ฉด ๋ณด์ ํจ ํ๊ดด์๊ฐ๊ณผ ์์กด์๊ฐ์ ๋๋ฆด ์ ์๋ค. ์ด๋ ๋ณด์ ๋ฐ์ํ๋ ์์ถ๋ ฅ์ ์ฝ๊ฐ ์์นํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ํจ ํ๊ดด์๊ฐ๊ณผ
์์กด์๊ฐ์ ์์น์ ํฌ์ง ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฏ๋ก ์ฒ ๊ทผ ๋ฉด์ ์ ์์น์ด ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ์ฐ์ฅ์ํค๋๋ฐ ๋งค์ฐ ํจ๊ณผ์ ์ด๋ผ๊ณ ํ ์๋ ์๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐ์ฑ์ฆ๊ฐ๋ ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ
์์น์๋ง ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ค. ์ด ํจ๊ณผ๋ ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฎ์ ๋ณํ์จ์ ๊ฐ์ง ์ฒ ๊ทผ(10 %)์ ๋นํด์๋ ๋งค์ฐ ํฌ๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง ํ์ฌ ์ค์ ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋
์ฒ ๊ทผ์ ๋ณํ์จ์ ๋ฎ๊ธฐ(์ฝ 5 %)๋๋ฌธ์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ ๋จ๊ณ์์ ๋ณํ์จ์ ์์น์ํค๊ธฐ ์ํ ๋
ธ๋ ฅ์ ๊ฐ์น๊ฐ ์๋ค.
๋ณด์ ๊ฒฝ๊ฐ/ํญ ๋น์ ์์น์ ๋ณด์์ ํ์์์ฉ์ด ์์ฑ๋๋๋ฐ ๋์์ด ๋๋ ๊ฒฝํฅ์ด ์๊ณ ์ด๋ ์์กด์๊ฐ์ ์์น์ผ๋ก ์ด์ด์ง ์ ์๋ค. ๋ํ ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ์์ํฌ
์ ์๋ค. ํ์ค๋น ๊ฐ์๋ ๋ณด์ ํจ ํ๊ดด์ ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ๋๋ฆด ์ ์์ง๋ง, ์ ์ฉํ์ค์ ๊ฐ์๋ก ๊ฑด์ถ๋น๋ฅผ ๋๋๋ฌ์ง๊ฒ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์ผ๋ฏ๋ก, ๋ณด ๊ฐ๊ฑด์ฑ์
ํฅ์์ํฌ ์ ์๋ ์ฃผ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ถ์ฒ๋ ์ ์๋ค. ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋๊ฐ ์์ฃผ ์ ๋๋ผ๋(์ฝ 1 %์ ์ถ ๊ตฌ์), ๋ณด๋ ๋ดํ์ฑ๋ฅ ์๊ฐ์ ์๋นํ๊ฒ ์ฆ๊ฐ์ํฌ ์
์๋ ํ์์์ฉ์ ๋ฐ์์ํฌ ์ ์๋ค. ์ถ ๊ตฌ์ ์ ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ๋, ๋ณด์ ์์กด์๊ฐ์ ๋ํ ๋ณํ๋ ๋งค์ฐ ์ ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณด๋ ๋ฌดํ๋์ ์ถ ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋๋ค๊ณ
๊ฐ์ ํ์ฌ๋ ๊ฒฐ๊ณผ์น์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง๋ ์์ ๋ฏ ํ๋ค.