-
1. ์ ๋ก
-
2. ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ ๊ตฌ์ฑ
-
2.1 ์คํ์ฒด ์์ธ
-
2.2 ์คํ์ฒด ์ ์
-
2.3 ์คํ ๋ฐฉ๋ฒ
-
2.4 ์คํ ๊ณ์ธก ๊ฐ์
-
3. ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ
-
3.1 ํ์ค-๋ณ์ ์ด๋ ฅ
-
3.2 ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ
-
3.2.1 ์ฒ ๊ทผ์ ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ
-
3.2.2 ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ
-
3.3 ๊ท ์ด ํ์ ๋ฐ ๋ฐ์ดํฐ
-
4. ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ํด์
-
4.1 ์ฒ ๊ทผ ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์ฑ๋ชจ๋ธ
-
4.2 ํด์ ๋ชจ๋ธ๋ง
-
4.3 ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ
-
5. ๊ฒฐ ๋ก
1. ์ ๋ก
21์ธ๊ธฐ ๋ค์ด ๊ฑด์ค ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํํ๋ ๋ณด๋ค ๋ค์ํด์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ต๊ทผ์๋ ๋ํํ, ์ด๊ณ ์ธตํ, ์ด์ฅ๋ํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ(Naus et al. 1999; Kim et
al. 2013; Kim 2015; Kwon et al. 2017)์ ๋ํ ์์๊ฐ ๋์ด๋๊ณ ์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฑด์ค์์์ ๋ง์ถ์ด ํ๋ฆฌ์บ์คํธ ๊ณต๋ฒ, Pre-Stressed
Concrete(PSC) ๊ณต๋ฒ, ์ด๊ณ ๊ฐ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ(Oh and Chae 2001; Kim et al. 2005; Guo et al. 2010;
Lee et al. 2011) ๋ฑ ๋ค์ํ ๊ธฐ์ ์ด ๊ฐ๋ฐ๋์๋ค.
์ฌํ๊ธฐ๋ฐ์์ค ์ค ๊ต๋์ ๊ฐ, ํดํ ๋ฑ์ ํจ์จ์ ์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํด ์ฅ๋ํ ๊ธฐ์ ์ ์ ์ฉ์ด ํ์์ ์ด๋ฉฐ PSC I-๊ฑฐ๋, Box ๊ฑฐ๋, ๊ฐํฉ์ฑ ๊ฑฐ๋ ๋ฑ ๋ค์ํ
๊ฑฐ๋ํ์์ด ๊ฐ๋ฐ๋์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ํนํ PSC I-๊ฑฐ๋(Jung and Kim 2013)๋ ๋์ผํ ๋ฌผ๋์์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ๋ชจ๋ฉํธ๋ฅผ ์ต๋ํํ ์ ์์ผ๋ฉฐ
๊ณต์ฌ๋น์ฉ์ด ๊ฒฝ์ ์ ์ธ ํ์์ผ๋ก์จ ๋๋ฆฌ ํ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ์ต๊ทผ์๋ ๊ฐ๋ํ ๊ณต๋ฒ์ธ IPC ๊ณต๋ฒ(Han et al. 2000)์ ๋์
ํ๋ ๋ฑ PSC I-๊ฑฐ๋์
๋ง์ ๋ฐ์ ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ก๋ค. ํํธ, PSC I-๊ฑฐ๋๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ๊ต๋์ ๊ฑด์คํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ฐ๋ฅํ์ ๊ฐ์ค์ด ํ์์ ์ด๋ค. ๊ธฐ์กด์ ๊ณต๋ฒ์ ๊ฑฐ๋ ์๋ถ์ ๊ฑฐํธ์ง
๋ฐ ๋๋ฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ค์นํ์ฌ ํ์ฅ์์ ๋ฐ๋ฅํ์ ์๊ณตํ๋ ํํ๋ก ์งํ๋์ด ์๊ณต์ฑ์ด๋ ์์
์์ ์ฑ ๋ฑ์ ์ทจ์ฝํจ์ ๋ณด์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ทจ์ฝ์ ์ ๊ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด ๊ฐ๋ฐ๋
ํ๋ฆฌ์บ์คํธ ๊ณต๋ฒ(Mufti et al. 2004; French et al. 2011)์ ์๊ณต์ ์ฉ์ดํ๊ณ ์์
์์ ์ฑ์ ํ๊ธฐ์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ ์ ์๋ค.
ํ์ฌ LB ๋ฐํฌ, Rib ๋ฐํฌ(Youn and Cho 2011; Dey et al. 2013) ๋ฑ ๋ค์ํ ํ์์ ๋ฐ๋ฅํ์ด ๊ฐ๋ฐ๋์์ผ๋ฉฐ ๋ง์ ํ์ฅ์์
์ด๋ฅผ ํ์ฉํ๊ณ ์๋ค.
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ํ๋ฆฌ์บ์คํธ ๋ฐ๋ฅํ์ ์์ง๋ฐ๋ ฅ์ผ๋ก๋ง ์ง์ง๋๋ Flat ํํ(Seol et al. 2016; Chung et al. 2017)๋ก ์ ์๋๋
์ค์ ์ด๋ค. ์ด๋ฌํ ํํ์ ๋ฐ๋ฅํ์ ์ ๋จ์ ์ทจ์ฝํจ์ ๋ณด์ด๋ฉฐ ์ฅ๊ฒฝ๊ฐ ๋ฐ๋ฅํ์ผ๋ก์์ ํ๊ณ์ ์ด ์กด์ฌํ๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ์์น ํํ(Okamoto et al. 2012;
Jeong et al. 2015)์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์์ง๋ฐ๋ ฅ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ํ๋ฐ๋ ฅ์ ์ํด ํจ๋ชจ๋ฉํธ์ ์ ๋จ๋ ฅ์ ๊ฐ์์์ผ ์ถ ๋ฐฉํฅ ์์ถ๋ ฅ์ผ๋ก ๋ถ์ฐ์ํค๋ ์์นญํจ๊ณผ๋ฅผ
๊ฐ์ง๊ณ ์์ด ๋ด๋ ฅ์ ์ฆ๋์ํฌ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ๊ณ ๋๋ถํฐ ์์กฐ์์น๊ต, ๋์ฑ๋น์ ๋, ์์น๊ต๋(Taylor 1981; Choo et al. 1991;
Magalhaes et al. 2009) ๋ฑ ๋ค์ํ ํํ์ ์์น ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด ํ์ฉ๋์๋ค. ์์ถ ์ ํญ์ฑ๋ฅ์ด ๋์ ์ฌ๋ฃ์ธ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ฅผ ์ ๋ชฉ์ํจ๋ค๋ฉด ์์นญํจ๊ณผ๋ฅผ
๊ทน๋ํํ์ฌ ๊ธฐ์กด ๋ฐ๋ฅํ๋ณด๋ค ๊ฒฝ๊ฐ์ ๋๋ฆด ์ ์๊ณ PSC I-๊ฑฐ๋์ ๊ฐ์๋ฅผ ์ค์ผ ์ ์์ด ๊ต๋๊ฑด์ค ๋น์ฉ์ ๋ํญ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ Flat ํํ์ ๋ฐ๋ฅํ์ด ์๋ ์์นํํ๋ฅผ ์ ์ฉํ ํ๋ฆฌ์บ์คํธ ๋ฐ๋ฅํ์ ๊ฐ๋ฐํจ์ผ๋ก์จ ๊ตฌ์กฐ์ฑ๋ฅ ํฅ์์ ๋๋ชจํ์๋ค. ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์๋
์ ํ์ฐ๊ตฌ(Eom et al. 2017)์์ ๊ฒ์ฆ๋ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์น ๋ฐํฌ์ ํจ ๊ฑฐ๋์ ๋ฐํ์ผ๋ก ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ๊ณผ ํฉ์ฑ๋ 2๊ฒฝ๊ฐ ์์น ๋ฐํฌ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ
ํฉ์ฑ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ์ ์ํ ๋ฐ ๋ถ์ํ์๋ค.
2. ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ ๊ตฌ์ฑ
2.1 ์คํ์ฒด ์์ธ
์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ์ ์ํด 2๊ฐ์ ์์น ๋ฐํฌ์ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ด ํฉ์ฑ๋ 2๊ฒฝ๊ฐ ์์น ๋ฐํฌ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํฉ์ฑ ์คํ์ฒด๋ฅผ ์ ์ํ์๋ค. ๊ฐ ๊ฒฝ๊ฐ์๋
๊ธธ์ด 2.5 m, ํญ 1.2 m, ์ค์ฌ๋จ๋ฉด ๋๊ป 100 mm, ๋จ๋ถ๋จ๋ฉด ๋๊ป 160 mm์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์น ๋ฐํฌ 2๊ฐ๋ฅผ ๊ฒฐํฉํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ง์งํ๋
์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐ๋ ฅ๋๋ฅผ ์ฐ๊ฒฐ์์ผฐ๋ค. ๋ง์ง๋ง์ผ๋ก, ๊ทธ ์์ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ ํ์คํ์ฌ ์คํ์ฒด ์ ์์ ์๋ฃํ์๋ค. ๋ํ ์คํ์ฒด์ ์๊ณต์ฑ ๋ฐ ์์
ํจ์จ์ฑ์
๊ทน๋ํ ์ํค๊ธฐ ์ํด Grip coupler๋ฅผ ํ์ฉํ์๋ค. ์คํ์ฒด์ ์์ธ๋๋ฉด๊ณผ Grip coupler๋ฅผ Fig. 1๊ณผ Fig. 2(c)์ ๊ฐ๊ฐ ๋ํ๋ด์๋ค.
๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์๋ ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Eom et al. 2017)์์ ์ํํ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์น ๋ฐํฌ ๋จ๋
๋ถ์ฌ ์คํ์ฒด๋ฅผ AD, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ค๋ฃจ๋ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ
๋ฐ๋ฅํ์ด ํฉ์ฑ๋ 2๊ฒฝ๊ฐ ์์น ๋ฐํฌ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํฉ์ฑ ์คํ์ฒด๋ฅผ BD๋ก ํํํ์๋ค.
Fig. 1
RC arch deck (AD) and 2-span RC arch deck specimen (BD) layout
2.2 ์คํ์ฒด ์ ์
์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ์ฒด์ ์ ์์ ๋๋ก๊ต์ค๊ณ๊ธฐ์ค ํ๊ณ์ํ์ค๊ณ๋ฒ(KIBSE 2015)์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ ์ ์๊ณผ์ ์ Fig. 2์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ
ํ์ค์ ์์ ์์น ํํ์ ๊ฐ์ฌ ๊ฑฐํธ์ง์ ์ ์ํ์๋ค. ๊ฑฐํธ์ง ์ ์ ์ดํ์๋ ์ฒ ๊ทผ ์กฐ๋ฆฝ ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํ์ค์ ์ํํ์์ผ๋ฉฐ ์กฐ๊ธฐ ๊ฐ๋๋ฐํ์ ์ํด ์ฆ๊ธฐ์์์
์ค์ํ์๋ค. AD๊ฐ ์์ฑ๋ ์ดํ, Grip coupler๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ AD์ ๋ฐ๋ ฅ๋๋ฅผ ์ฐ๊ฒฐํด ์๊ณต์ฑ์ ํฅ์์์ผฐ๋ค. AD์ ๋ฐ๋ ฅ๋๊ฐ ๊ฒฐํฉ๋ ๋ค์๋ ํ์ฅํ์ค
์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ ์ด ์ญ์ ์์ AD์ ๋์ผํ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ธฐ์์์ ์ค์ํ์๋ค. ์์ ์คํ์ฒด ์ ์๊ณผ์ ์ Fig. 2์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Fig. 2
Manufacture of 2-span RC arch deck specimen (BD)
Fig. 3
2-span RC arch deck specimen (BD) static loading test
Fig. 4
2-span RC arch deck specimen (BD) static loading test layout
AD์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ฐ๋๋ 40 MPa์ด๋ฉฐ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ฐ๋๋ 30 MPa๋ก ์ค์ ํ์๋ค. ์คํ ์ง์ 28์ผ ๊ฐ๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋
๊ฐ๊ฐ 49.5 MPa, 38.5 MPa๋ก ๋ํ๋ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ฐ๋๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ํ ์คํ์ฒด์ ์ฌ์ฉ๋ ์ฒ ๊ทผ์ KS D 3504 ๊ธฐ์ค(KSA
2016)์ ๋ง์กฑํ๋ ํญ๋ณต๊ฐ๋ 400 MPa์ ์ดํ์ฒ ๊ทผ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์คํ์ฒด์ ์ฌ๋ฃํน์ฑ์ Table 1์ ์์ธํ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 1 Material properties
|
Compressive strength of concrete (MPa)
|
Yield strength of reinforcing bar (MPa) (KS D 3504)
|
Design value
|
Test
value
|
Arch deck (AD)
|
40
|
49.5
|
400
|
slab
|
30
|
38.5
|
2.3 ์คํ ๋ฐฉ๋ฒ
์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ์ ์์ชฝ ๊ฒฝ๊ฐ์ ์ค์ฌ๋ถ์ ์ฐจ๋ ์คํ์ค์ ๋ชจ์ฌํด ๊ฐ๋ ฅํ์๋ค. ๋๋ก๊ต์ค๊ณ๊ธฐ์ค ํ๊ณ์ํ์ค๊ณ๋ฒ(KIBSE 2015)์ ๋ฐ๋ผ ํ์คํธ๋ญํ์ค์
๊ฐ ์ฐจ๋ฅ์ ๋ํ ๋ฉด์ ์ ๋ค์ ๊ด๊ณ์์ผ๋ก ๋ํ๋ด์๋ค.
(1)
์ฌ๊ธฐ์, P๋ 1๋ฑ๊ต ์คํ์ค 96 kN์ ์ ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ํญ๊ณผ ๊ธธ์ด์ ๋น๋ 1 : 2.5๋ก ์ฐ์ ํ์ฌ ํญ 230 mm, ๊ธธ์ด 580 mm์ ๊ฐํ์ ์ ์ํ์๋ค.
์ค๊ณ๋ฅผ ํตํด ํจ ๋ชจ๋ฉํธ๊ฐ ๊ฐ์ฅ ํฌ๊ฒ ๋ฐ์ํ๋ ์์น์ธ ์์ชฝ ๊ฒฝ๊ฐ์ ์ค์ฌ๋ถ์ ์ฌํ๊ฐํ์ ์ค์นํ์๋ค. ์์ชฝ ๊ฒฝ๊ฐ์ ๊ฐํ ์์๋ ๊ฐ์ฌํ๋ ์์ ์ค์นํด ์ต๋
์ฉ๋ 5,000 kN์ ๊ฐ๋ ์ ์ ์ ์๊ฐ๋ ฅ๊ธฐ(Static actuator)๋ก ๊ฐ๋ ฅํ์๋ค. ์คํ์ฒด ์ค์น๊ณผ์ ๊ณผ ์ด๋ฅผ ๋์ํ ๊ทธ๋ฆผ์ Fig.3๊ณผ 4์ ๊ฐ๊ฐ
๋ํ๋ด์๋ค. ํ์ค์ฌํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด 2๋จ๊ณ๋ก ๋๋์ด ์ํํ์๋ค. 1๋จ๊ณ ๊ตฌ๊ฐ์ธ 0โผ500 kN ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ๋ณ์์ ์ด๋ฐฉ์์ผ๋ก 0.3 mm/min์ ์๋๋ฅผ
์ ์ฉํด ์ ์ ํ์ค์ ์ฌํํ์์ผ๋ฉฐ, 2๋จ๊ณ ๊ตฌ๊ฐ์ธ 500 kNโผ์ต๋ํ์ค ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ๋ณ์์ ์ด ๋ฐฉ์์ผ๋ก 0.5 mm/min์ ์๋๋ฅผ ์ ์ฉํด ์ ์ ํ์ค์ ์ฌํํ์๋ค.
์คํ์์๋ ๊ฐ๋ ฅ์ฅ๋น์ ์ ์์ด ๊ธ๊ฐํ๋ ์๊ธฐ, ์ฆ ์คํ์ฒด๊ฐ ํญ๋ณตํ๋ ์์ ๊น์ง ์ ์ ํ์ค์ ์ฌํํ์์ผ๋ฉฐ, ์คํ์์ ์์ ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์คํ์ฒด์ ํ๊ดด๋จ๊ณ๊น์ง
์ ์ ํ์ค์ ์ฌํํ์ง๋ ์์๋ค. ์ค๊ณ๊ท ์ด๊ฐ๋๊ฐ ์ฝ 128 kN์ผ๋ก ํ์
๋จ์ ๋ฐ๋ผ, ์ฝ 100 kN๋ถํฐ 500 kN๊น์ง๋ ํ์ค์ด 50 kN ์ฆ๊ฐํ ๋๋ง๋ค,
500 kN๋ถํฐ๋ 100 kN ์ฆ๊ฐํ ๋๋ง๋ค ๊ท ์ด์ ์ธก์ ํ์๋ค. ์์ ๋จ๊ณ๋ณ ํ์ค์ฌํ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๊ท ์ด์ธก์ ์๊ธฐ ๋ฑ์ Table 2์ ์์ฑํ์๋ค.
Table 2 Static loading test method
|
Exp. stage
(kN)
|
Loading rate
(mm/min)
|
Crack checking cycle (kN)
|
2-span arch deck
RC
composite
specimen (BD)
|
0~100
|
0.3
|
-
|
100~500
|
per 50
|
500~Pu |
0.5
|
per 100
|
2.4 ์คํ ๊ณ์ธก ๊ฐ์
์คํ์ฒด์ ํจ ๊ฑฐ๋์ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด ์ค์ ๋ถ์์ ์ฒ์ง, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ธก์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ Fig. 5์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์คํ์ฒด์ ์์น๋ณ ๊ฑฐ๋์
ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด ํก๋ฐฉํฅ์ 1/4 ์ง์ (0.25 L), 1/3 ์ง์ (0.33 L), 1/2 ์ง์ (0.5 L)์ ๋ณ์์ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ธก์ ํ์๋ค. ์์ง๋ณ์๋ฅผ
์ธก์ ํ๊ธฐ ์ํด ์คํ์ฒด ํ๋ฉด์ Linear variable differential transformer(LVDT)๋ฅผ ์ค์นํ์์ผ๋ฉฐ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณํ๋ฅ ์
์ธก์ ํ๊ธฐ ์ํด ๊ฐ๊ฐ 5 mm, 60 mm ์ ๊ธฐ์ ์คํธ๋ ์ธ ๊ฒ์ด์ง(Strain gauge)๋ฅผ ๋ถ์ฐฉํ์๋ค. ๋ํ ์ก์์ ํตํ ํ๋ฉด์ ๊ท ์ด ์ธก์ ์ด์ธ์๋
AD ์ด์๋ถ์ ์ด๊ฒฉ์ ํ์
ํ๊ธฐ ์ํด โฆํ ๊ท ์ด ๊ฒ์ด์ง๋ฅผ ์ด์๋ถ์ ๋ถ์ฐฉํ์๋ค.
Fig. 5
2-span RC arch deck specimen (BD) sensor locations
3. ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ
3.1 ํ์ค-๋ณ์ ์ด๋ ฅ
Table 3์ ์ค๊ณ๊ท ์ดํ์ค(Pcr)๊ณผ ์ค๊ณํ์ค(Pd), ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค(Pu)์ ์คํ๊ฐ๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ค๊ณ๊ท ์ดํ์ค(Pcr)์ ์ฒ ๊ทผ์ ํฌํจํ ํ์ฐ๋จ๋ฉด์ ๊ท ์ด ํจ ๋ชจ๋ฉํธ(Mcr)๋ฅผ, ์ค๊ณํ์ค(Pd)์ ๊ณ ์ ํ์ค๊ณผ ํํ์ค์ ํ์ฐํด ๊ณ์ํ์ค ํจ ๋ชจ๋ฉํธ(Mu)๋ฅผ, ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค(Pu)์ ๊ณต์นญ ํจ ๋ชจ๋ฉํธ(Mn)๋ฅผ ์ฐ์ถํ์ฌ, ๊ธธ์ด 2.4 m์ ๋ํ ๊ฐ๊ฐ์ ๊ณ์์ค๊ณํ์ค์ ๊ตฌํ์๋ค.
Table 3 Comparison of design-test data
|
Pcr (kN)
|
Pd (kN)
|
Pu (kN)
|
Design value
|
128.62
|
306.45
|
384.31
|
Test value
|
250.00
|
-
|
922.80
|
Fig. 6์ ํ์ค-๋ณ์ ๊ณก์ ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ ๋ฐ์ ์ธ ๊ณก์ ์ ํ์์ ๋ณด์์ ๋, ์ค๊ณํ์ค(Pd)์ธ ์ฝ 306.45 kN ์ด์ ์๋ ์ ํ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด๋ ๋ฐ๋ฉด, ์ค๊ณํ์ค ์ดํ์๋ ํ์ค์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ณ์๊ฐ ๊ธ๊ฒฉํ ์ฆ๊ฐํ๋ฉฐ ๋น์ ํ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
์ค๊ณํ์ค ์ด์์์๋ ์คํ์ฒด์ ๊ท ์ด๊ณผ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ์ฑ์ ํ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ณ์๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ด๋ผ๊ณ ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 6
BD load-displacement curve
์คํ์ฒด์ ์ต๋์ ์ ํ์ค์ 922.80 kN์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค(Pu)์ธ 384.31 kN์ ๋นํ์ฌ ์ฝ 2.4๋ฐฐ์ ํด๋นํ๋ ์์ค์ผ๋ก์ BD์ ๊ตฌ์กฐ์ ํญ์ฑ๋ฅ์ ์ค๊ณ์์น์ ๋น๊ตํ์ฌ ์๋ฑํ ๋์ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Eom
et al. 2017)์์ ํ์ธํ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด AD์ ์ต๋์ ์ ํ์ค์ด ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค์ ๋นํ์ฌ ํ๊ท ์ ์ผ๋ก ์ฝ 1.7๋ฐฐ ์์ค์ธ ๊ฒ์ ๊ฐ์ํ๋ฉด, BD๋ AD์
ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ ํฉ์ฑ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ด๋ ฅ ์ฆ๊ฐ๋ก ์ฝ 2.4๋ฐฐ์ ํด๋นํ๋ ๋์ ์์ค์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Eom et al. 2017)์์ ์์ธกํ
๋ฐ์ ๊ฐ์ด AD์ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ ํฉ์ฑ์ผ๋ก ์ธํ ์ ํญ์ฑ๋ฅํ๋ณด์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ์ป์ ์ ์๋ ์์น๋ก์ ๊ทธ ์๋ฏธ๊ฐ ์ค์ํ๋ค๊ณ ํ๋จ๋๋ค.
์ 1๊ฒฝ๊ฐ์ ํก๋ฐฉํฅ 1/4 ์ง์ (0.25 L), 1/3 ์ง์ (0.33 L), 1/2 ์ง์ (0.5 L)์ ๋ณ์๋ฅผ ์ค๊ณ๊ฐ๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ Table 4์ ์ ๋ฆฌํ์๋ค.
์คํ์ฒด์ ์ต๋ ์ฒ์ง์ 1/2 ์ง์ (0.5 L)์์ 12.41 mm๋ก ๊ด์ฐฐ๋์์ผ๋ฉฐ, 1/2์ง์ (0.5 L)์ ๋นํ์ฌ 1/4 ์ง์ (0.25 L)์ ์ฝ
65 %, 1/3 ์ง์ (0.33 L)์ ์ฝ 75 %์ ์ฒ์ง์ด ๊ด์ฐฐ๋์๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ์ฝ 800 kN์ด์ ์ 1/4 ์ง์ ๊ณผ 1/3 ์ง์ ๋ณ์๋ ์ ์ฌํ ๊ฒ์ผ๋ก
๋ํ๋ฌ๋ค. 2๊ฒฝ๊ฐ์ผ๋ก ์ ์๋ ์คํ์ฒด์์ ์ค๊ฐ ์ง์ ๋ถ์ ๊ฐ๊น์ด ์์นํ 1/3 ์ง์ ์ ๊ฐ์ฑ์ด ๋น๊ต์ ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฝํฅ์ ์ถํ ์ธ๊ธํ
๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ์์๋ ์ ์ฌํ๊ฒ ๋ํ๋๋ค.
Table 4 Test results of load-displacement
|
Load
(kN)
|
Displacement (mm)
|
1/4 point
(0.25 L)
LB 1
|
1/2 point
(0.5 L)
LB 2
|
1/3 point
(0.33 L)
LB 3
|
2-span arch deck
RC
composite
specimen (BD)
|
0
|
0
|
0
|
0
|
300
|
1.76
|
2.13
|
1.61
|
400
|
2.47
|
3.01
|
2.30
|
500
|
3.44
|
4.49
|
3.28
|
600
|
4.30
|
5.74
|
4.16
|
700
|
5.31
|
7.29
|
5.31
|
800
|
6.64
|
9.46
|
6.97
|
900
|
8.07
|
11.99
|
8.58
|
922.80
|
8.30
|
12.41
|
9.39
|
3.2 ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ
3.2.1 ์ฒ ๊ทผ์ ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ
Fig. 7์ ์ 1๊ฒฝ๊ฐ์ ํก ๋ฐฉํฅ 1/4 ์ง์ (0.25 L), 1/3 ์ง์ (0.33 L), 1/2 ์ง์ (0.5 L)์ ์ฒ ๊ทผ ๋ณํ๋ฅ ๊ณก์ ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
์ฒ ๊ทผ์ ์ต๋ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ 1๊ฒฝ๊ฐ์ 1/2 ์ง์ (0.5 L)์์์ฝ 0.0034๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ค๋ง, ๋ณํ๋ฅ 0.0025 ๋ถ๊ทผ์์ ๋ณํ๋ฅ ์ด ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ๋
๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค. ์ค์ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต ๋ณํ๋ฅ ์ ์ฝ 0.0025๋ก ํ๋จ๋๋ฉฐ, ์ดํ์๋ ์์ฑ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Eom et al. 2017)์์๋ ๋์ผํ
ํ์์ด ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ ๊ทธ ์ด์ ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ถ์ํ์๋ค.
Fig. 7
BD load-steel strain curve
๋ณธ ์คํ์ฒด์ ์ฌ์ฉ๋ ์ฒ ๊ทผ์ KS D 3504์์ ๊ท์ ํ๋ 400 MPa์ ํญ๋ณต๊ฐ๋๋ฅผ ๋ง์กฑํ๋ฏ๋ก ์ฒ ๊ทผ์ ํ์ฑ๊ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ์์ ๋ ์ฝ 0.002์ ๋ณํ๋ฅ ์
๋ํ๋์ ๋ ํญ๋ณต๋๋ค๊ณ ํ๋จ๋๋ค. ํ์ง๋ง ๋ณธ ์คํ์์ ์ค์ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ ์ฝ 0.0025์ ๋ณํ๋ฅ ์ดํ๋ถํฐ ๊ด์ฐฐ๋์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ด์ ๋ ์์นญํจ๊ณผ์ ๋ฐํ๊ณผ
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฒ ๊ทผ์ ํฉ์ฑ ๋ฑ ๋ณตํฉ์ ์ธ ์์ธ์ผ๋ก ์ธํด ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ฉฐ, ํฉ์ฑ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฒ ๊ทผ ๋ณํ๋ฅ ์ ์์ํ ์ฒ ๊ทผ ๋ณํ๋ฅ ๊ฒฐ๊ณผ์๋ ๋ค์ ์ฐจ์ด๊ฐ
์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์๊ธฐ์ ๊ฐ์ ์ด์ ๋ก, ๋ณํ๋ฅ 0.002์ ํด๋นํ๋ ์ฝ 750 kN์ด ์๋ ๋ณํ๋ฅ 0.0025์์์ ์ ์ ํ์ค์ธ ์ฝ 900 kN
๋ถ๊ทผ์์ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ด ๋ฐ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค.
๋ํ 1/2 ์ง์ (0.5 L)์ ์ ์ฒด์ ์ธ ๊ฒฝํฅ์ ์์ง๋ณ์์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ์ค๊ณํ์ค(Pd)์ธ ์ฝ 306.45 kN ์ดํ๋ถํฐ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ์ ๋ณํ๊ฐ ๊ด์ฐฐ๋์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ๋ฏธ๋ฃจ์ด, ์ฒ ๊ทผ ๋ํ ์์ง๋ณ์์ ์ ์ฌํ ๊ฑฐ๋์ ํ๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์ฌ, ์คํ
๋ฐ์ดํฐ์ ํ๋น์ฑ์ ํ๋ณดํ์๋ค. ๋ฐ๋ฉด, 1/4 ์ง์ (0.25 L), 1/3 ์ง์ (0.33 L)์์๋ ์ต๋์ ์ ํ์ค ์ํ์์๋ ์ฝ 0.0005โผ0.0013์
์ต๋๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ ์ฒ ๊ทผ์ด ํญ๋ณต์ ์ ๋๋ฌํ์ง ์์๋ค๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
๋ณธ ์คํ์์ ๋ถ์ํ ์ฒ ๊ทผ์ ๋ณํ๋ฅ ์ด ์ธ์ฅ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ ํด๋น ์ฒ ๊ทผ์ ์ค๋ฆฝ์ถ ์๋์ ์์นํ์ฌ ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ์ ์ญํ ์ ์ํํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ทจ์ฝ์ ์ธ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ ๋ณด์ํ๋ ์ธก๋ฉด์์ ํด๋น ์ฒ ๊ทผ์ ์ฌ๋ฐ๋ฅด๊ฒ ๋ฐฐ์น๋์๋ค๊ณ ํ๋จ๋๋ค. Table 5์๋ ๊ฐ ์ง์ ์ ์ฒ ๊ทผ ๋ณํ๋ฅ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 5 Test results of load-steel strain data
|
Load
(kN)
|
Strain (ฮต)
|
1/4 point
(0.25 L)
SB 15
|
1/2 point
(0.5 L)
SB 16
|
1/3 point
(0.33 L)
SB 17
|
2-span arch deck
RC
composite
specimen (BD)
|
0
|
0
|
0
|
0
|
300
|
0.00010
|
0.00033
|
0.00015
|
400
|
0.00011
|
0.00063
|
0.00022
|
500
|
0.00012
|
0.00100
|
0.00027
|
600
|
0.00013
|
0.00144
|
0.00044
|
700
|
0.00018
|
0.00177
|
0.00068
|
800
|
0.00033
|
0.00216
|
0.00115
|
900
|
0.00046
|
0.00244
|
0.00130
|
922.80
|
0.00053
|
0.00344
|
0.00133
|
3.2.2 ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ์ด๋ ฅ
Fig. 8์ ์ 1๊ฒฝ๊ฐ ์๋ถ์ ํก ๋ฐฉํฅ 1/4 ์ง์ (0.25 L), 1/3 ์ง์ (0.33 L), 1/2 ์ง์ (0.5 L) ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํ์ค-๋ณํ๋ฅ ๊ณก์ ์
๋ํ๋ด์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฒ์ด์ง๋ ์์ถ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ํก๋ฐฉํฅ์ 1/2 ์ง์ (0.5 L)์์ ์ต๋ ๋ณํ๋ฅ ์ด ๋ํ๋ฌ๋ค. ์์ถ์ฐ๋จ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฒ์ด์ง์ ์ต๋๋ณํ๋ฅ ์
์ฝ 0.0017๋ก ๋ํ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ทนํ๋ณํ๋ฅ ์ธ 0.003์ ๋ฏธ์น์ง ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ถ์ํ์์ ๋, ์คํ์ฒด๋ ๊ทนํํ์ค์ธ 922.80
kN์์๋ ์คํ์ฒด์ ์์ถํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ์ง ์์์์ถ์ฐ๋จ์์ ๊ตฌ์กฐ์ ์ ํญ์ฑ๋ฅ์ ํ๋ณดํ์๋ค๋ ๊ฒฐ๋ก ์ ๋ด๋ฆด ์ ์์๋ค. ์ข
๋ฐฉํฅ์ 1/4์ง์ (0.25 L)์
๋ถ์ฐฉํ CB 5์ CB 7 ๋ํ ์ต๋๋ณํ๋ฅ ์ ์ฝ 0.001 ์์ค์์ ๋จธ๋ฌด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ ์ข
๋ฐฉํฅ์ 1/4์ง์ (0.25 L)๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ทนํ๋ณํ๋ฅ ์
๋๋ฌํ์ง ์์ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ์ง ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
Fig. 8
BD load-concrete strain curve
ํก๋ฐฉํฅ์ 1/4 ์ง์ (0.25 L)๊ณผ 1/3 ์ง์ (0.33 L)์ ๋ถ์ฐฉํ CB 1,3๊ณผ CB 4,6์ ๋ณํ๋ฅ ์ด ๊ทนํ ๋ฏธ๋ฏธํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ํด๋น
์ง์ ์ด ํ์ค ์ฌํ๋ฉด์์ ๋น๊ต์ ๋ฉ๋ฆฌ ๋จ์ด์ ธ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๊ธฐ๋ ํ์ง๋ง, ์์น ๋ฐํฌ์ ๊ฐํด์ง ํ์ค์ด ์์ง ๋ฐ ์ํ๋ฐ๋ ฅ์ผ๋ก ์ ์ ํ ๋ถ์ฐ๋๊ณ ์์์ ๊ฐ์ ์ ์ผ๋ก
ํ์ธํ ์ ์์๋ค. Table 6์ ๊ฐ ์ง์ ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 6 Test results of load-concrete strain data
|
Load
(kN)
|
Strain (ฮต)
|
1/4 point
(0.25 L)
CB 1
|
1/2 point
(0.5 L)
CB 2
|
1/3 point
(0.33 L)
CB 3
|
2-span arch deck
RC
composite
specimen (BD)
|
0
|
0
|
0
|
0
|
300
|
0.00008
|
0.00025
|
0.00004
|
400
|
0.00010
|
0.00039
|
0.00005
|
500
|
0.00011
|
0.00060
|
0.00006
|
600
|
0.00011
|
0.00081
|
0.00008
|
700
|
0.00012
|
0.00101
|
0.00009
|
800
|
0.00011
|
0.00125
|
0.00010
|
900
|
0.00009
|
0.00152
|
0.00010
|
922.80
|
0.00009
|
0.00166
|
0.00005
|
3.3 ๊ท ์ด ํ์ ๋ฐ ๋ฐ์ดํฐ
Fig. 9์ ์คํ์ฒด์ ๊ท ์ดํ์์ ๋ํ๋ด์๋ค. 2๊ฐ์ AD๋ฅผ ๊ฒฐํฉํ์์ผ๋ฏ๋ก, ๊ฐ๊ฐ์ AD๋ฅผ ๋ณ๋๋ก ํ๊ธฐํ์๋ค. ์ต์ด๊ท ์ด์ 250 kN์์ ๋ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ,
๋ณธ๊ฒฉ์ ์ธ ๊ท ์ด์ ์ง์ ์ 600 kN๋ถํฐ ์์๋์๋ค. 600 kN๊น์ง๋ ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด์ด ๊ด์ฐฐ๋์์ผ๋, 700 kN๋ถํฐ๋ ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด๊ณผ ํจ๊ป ๋ฐฉ์ฌํ ๊ท ์ด๋
์ผ๋ถ ๊ด์ฐฐ๋์๋ค. ์ด๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ด์ ๋ก ๋ถ์๋๋ค. ์ฒซ ๋ฒ์งธ๋ ํ์ค์ฌํ๊ฐํ์ด ํก๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ๋ฐฐ์น๋์ด ์ข
๋ฐฉํฅ ๋ฟ ์๋๋ผ ํก๋ฐฉํฅ์ผ๋ก๋ ํ์ค์ ๋ถ์ฐ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง
๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๋ ๋ฒ์งธ๋ ๊ฒฝ๊ฐ์ ์ข
๋ฐฉํฅ ๋ฐ ํก๋ฐฉํฅ ๊ธธ์ด์ ๋น๊ฐ 1:1์ ๊ฐ๊น์ด ํํ์์ ๊ทผ๊ฑฐ๋ก ๋ค ์ ์๋ค. ํ์นญ์ ๋จ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ(Choi et
al. 2017)๋ฅผ ์ฐธ๊ณ ํ๋ฉด ๋จ๋ฉด์ ๋น์จ์ด 1:1์ธ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐฉ์ฌํ ๊ท ์ด์ด ๋ํ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๋ค๋ง, BD๋ ์ข
๋ฐฉํฅ ๋จ๋ถ์๋ ๋ฐ๋ ฅ๋๊ฐ ์๊ณ ,
ํก๋ฐฉํฅ์ ๊ฐ์ฑ์ด ๋์ฑ ๊ฐํด ํจ์ ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ์คํ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด์ด ์ฃผ๋ก ๋ฐ์ํ์๋ค. 800 kN๋ถํฐ๋ ๋ฐฉ์ฌํ ๊ท ์ด์ ์๋ก์ด ์ง์ ๋ณด๋ค๋ ๊ธฐ์กด ์ข
๋ฐฉํฅ
๊ท ์ด์ ์ง์ ๊ณผ ์๋ก์ด ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด์ด ๋ฐ์ํ์๋ค. ์ต๋ํ์ค์์๋ ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด์ด ๋์ฑ ์ง์ ๋์ด, ์ ๋ฐ์ ์ผ๋ก ํจ ํ๊ดด์ ์ํ ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด์ด ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ๊ฒ์
ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๊ฐ๊ฐ์ AD๋ฅผ ๋ถ๋ฆฌํ์ฌ ๊ด์ฐฐํด๋ณด๋ฉด ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Eom et al. 2017)์ ์ ์ฌํ ํจํด์์ ํ์ธํ์๋ค.
Fig. 9
Crack pattern of 1st span
100 kN๋ถํฐ 50 kN ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ๊ท ์ด์ ํ์ธํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์คํ์ฒด์ ์ต์ด๊ท ์ด์ ์ฝ 250 kN์์ ๋ฐ์ํ์๋ค. ์ค๊ณ๊ท ์ดํ์ค(Pcr)์ด 128.62 kN ์์ ๊ฐ์ํ๋ฉด ์ค์ ๊ท ์ดํ์ค์ ์ค๊ณ๊ท ์ดํ์ค์ ๋นํ์ฌ ์ฝ 1.9๋ฐฐ๋ฅผ ์ํํ๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ์ผ๋ฐ ๋ฐ๋ฅํ๊ณผ๋ ๋ค๋ฅด๊ฒ ์์ง๋ฐ๋ ฅ
๋ฐ ์ํ๋ฐ๋ ฅ์ ํจ๊ป ์ ํญํ๋ ์์น ํํ์ ๊ตฌ์กฐ์ ์ด์ ์ด ์ฐ์ํ ๊ตฌ์กฐ์ฑ๋ฅ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ์ด์ด์ง ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 10์ ๊ท ์ด ๊ฒ์ด์ง์ ํ์ค-๊ท ์ด ์ด๋ ฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค. 2๊ฐ์ AD ์ด์๋ถ, ์ฆ ๊ฐ๋ ฅ์ง์ ์ ๊ท ์ด ํน์ ๋ถ๋ฆฌํ์์ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด ๊ท ์ด๊ฒ์ด์ง CRB
1์ ๋ถ์ฐฉํ์๊ณ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ๊ณผ ๋ฐ๋ ฅ๋์ ๊ท ์ด์ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด CRB 2์ CRB 3์ ๋ถ์ฐฉํ์๋ค. CRB 1์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฝ 300 kN์ ์ ํ๋ก
๊ธฐ์ธ๊ธฐ๊ฐ ๋ณํํ์๋ค. ์ค๊ณํ์ค์ธ 306.45 kN ๋ถ๊ทผ์์ ๊ท ์ด์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ์ ๋ฐ์ ์ธ ์ฒ์ง ๋ฐ ๋ณํ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉฐ ๋ํ๋๋ ํ์์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ต์ด๊ท ์ด์ด
๋ฐ์ํ๋ 250โผ300 kN์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๋ณด์์ ๋, ์ค๊ณ๊ท ์ดํ์ค(Pcr)์ ๋นํ๋ฉด ์ฝ 2.33๋ฐฐ์ ๋์ ์์ค์ด๋ฏ๋ก ๊ตฌ์กฐ์ ์ฑ๋ฅ์๋ ํฐ ๊ฒฐํจ์ด ์๋ค๊ณ ํ๋จ๋๋ ์์น์ด๋ค. ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ฐ๋ ฅ๋์ ๊ท ์ด์ ์ธก์ ํ
CRB 2์ 3์ ์ ์ฌํ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์์ผ๋ฉฐ, CRB 1๊ณผ๋ ๋ฌ๋ฆฌ ์ฝ 900 kN๊น์ง๋ ๊ท ์ด์ ์ง์ ์ด ์ ํ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ํ ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค(Pu)์์๋ ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ๊ณผ ๋ฐ๋ ฅ๋์ ๊ท ์ด ๋ฐ ๋ถ๋ฆฌ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๊ฐ ์ฝ 1 mm ๋ฐ 2 mm๋ก ๋ํ๋ ๊ทธ ์์น๊ฐ ํฌ์ง ์์ผ๋ฏ๋ก ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก ํฐ ๊ฒฐํจ์ด
์๋ค๊ณ ์ฌ๋ฃ๋๋ค.
4. ์ ์ ํจ ๊ฑฐ๋ ํด์
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์์ธก ๋ฐ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํด ์ ํ์์ํด์์ ์ํํ์๋ค. MIDAS FEA๋ฅผ ํด์ํ๋ก๊ทธ๋จ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ์คํ๊ณผ ๋์ผํ ๋ชจ๋ธ๋ก
๋น์ ํ ํด์์ ์ํํ์๋ค.
4.1 ์ฒ ๊ทผ ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์ฑ๋ชจ๋ธ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ 6๋ฉด์ฒด Solid element๋ฅผ ์ฌ์ฉํด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ฅผ ๋ชจ๋ธ๋ง ํ์์ผ๋ฉฐ, Bar in solid element๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ฒ ๊ทผ ๋ชจ๋ธ๋งํ์๋ค.
์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์ด์ฐ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ์ ๋ณํ๋ฅ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ(Total strain crack model)์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๊ท ์ด ์ถ์ ์ทจ๊ธํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ๊ณ ์ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ(Fixed
crack model) ๋ฐ ํ์ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ(Rotating crack model)๋ก ๊ตฌ๋ถ๋๋ ๋ ๊ฐ์ง ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ๊ณตํ๋ค. ์ ์๋ ๊ท ์ด ์ถ์ด ํ๋ฒ ๊ฒฐ์ ๋๋ฉด
๋ณํํ์ง ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ฉฐ, ํ์๋ ์ฃผ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ๊ท ์ด ๋ฐฉํฅ์ด ๊ณ์ํด์ ํ์ ํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ค. ๊ณ ์ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ๊ท ์ด ํ์์
๋ํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ์ ๊ตฌ์ฒด์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ์์ง๋ง ์ง๊ต๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ธ ๊ฒฝ์ฐ ๋น์ง๊ต ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ๋นํ์ฌ ๊ฐ์ฑ๊ณผ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ฝ๊ฐ ๊ณผ๋ ํ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ด ์๋ค.
๋ฐ๋ฉด์ ํ์ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ์ด์ ์ ๊ท ์ด ์ํ๋ฅผ ๊ธฐ์ตํ ํ์๊ฐ ์์ด ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ด ๋น๊ต์ ๋จ์ํด ์๋ ด์ฑ์ด ์ข๋ค. ์ด๋ฌํ ์ฅ์ ์ผ๋ก ์ธํด ํ์ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ
๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋น์ ํ ํด์๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ค๋ซ๋์ ์ฌ์ฉ๋์ด ์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉ๋ ์ ๋ณํ๋ฅ ๊ท ์ด๋ชจ๋ธ์ ์์ถ๋ชจ๋ธ์ Fig. 11์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ฒฝํ-์ฐํ(hardening-softening)๊ณก์ ์ธ Thorenfeldt์
๊ฒฝํ๊ณก์ (Thorenfeldt et al. 1987)์ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณก์ ์์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(2)
์ฌ๊ธฐ์,
Fig. 11
Thorenfeldt compression curve
๋ํ ์ธ์ฅ๋ชจ๋ธ์ Fig. 12์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ฅผ ์ด๊ณผํ๋ฉด ์ฐํ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ๋ชจ๋ธ์ธ Hordijk ๊ณก์ (Hordijk 1991)์ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
Fig. 12
Hordijk tension curve
์ฒ ๊ทผ์ ํ๊ดด๊ธฐ์ค์ von Mises์ ํ๊ดด๊ธฐ์ค์ ์ ์ฉํ์ฌ ํด์์ ์ํํ์๋ค.
4.2 ํด์ ๋ชจ๋ธ๋ง
์คํ๊ณผ ๋์ผํ ์ ์์ผ๋ก ๋ชจ๋ธ๋ง์ ์ํํ์์ผ๋ฉฐ, ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ๋ฐ์๋ ์ฌ๋ฃํน์ฑ์ Table 7์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ์คํ๊ณผ ๋์ผํ๊ฒ ์๋จ๊ณ ์ -์ค์๋ถ
ํ์ง๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ Fig. 13์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 7 Analysis material properties
|
Concrete
|
Reinforcing bar
|
Material
|
OPC
|
SD400
|
Strength
(MPa)
|
Arch deck
|
fck=50
|
fck=400
|
Slab
|
fck=40
|
Elastic modulus
(N/mm2)
|
Arch deck
|
28,628
|
203,000
|
Slab
|
31,099
|
Poisson's ratio
|
Arch deck
|
0.167
|
0.3
|
Slab
|
0.167
|
Weight density
(N/mm3)
|
Arch deck
|
2.3 ร 10-5 |
7.9 ร 10-5 |
Slab
|
2.3 ร 10-5 |
Fig. 13
2-span RC arch deck modeling
4.3 ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ
์ ํ์์ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ๋์ถ๋ Contour์ Crack pattern์ Fig. 14์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ ์ฒด์ ์ธ ์๋ ฅ๋ถํฌ๋ ๊ฐ๋ ฅ์ง์ ์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ข
๋ฐฉํฅ์ผ๋ก
ํผ์ ธ๋๊ฐ๋ ์์์ ๋ณด์๋ค. ๊ท ์ดํ์ ๋ํ ์ ์ฌํ ๊ฒฝํฅ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋จ์ํ ์ง์ ์ข
๋ฐฉํฅ์ด ์๋, ๋ฐฉ์ฌํ์ ๊ฐ๊น์ด ์ข
๋ฐฉํฅ ๊ท ์ด์ด ๋ํ๋ ์ด์ ๋, ์์
์คํ๋ด์ฉ์์ ์ธ๊ธํ ๋ด์ฉ๊ณผ ๋์ผํ ์ด์ ๋ผ๊ณ ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 14
FEM analysis results
Fig. 15์ 1/2 ์ง์ (0.5 L)์ ์คํ๊ณผ ํด์์ ํ์ค-๋ณ์๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค. ๊ทธ๋ํ์์ ๋ณด๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ด ์ฝ 300 kN์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก ์๋์
ํ์ค์์๋ ์ ์ฌํ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด์ง๋ง, 300 kN์ ์ด๊ณผํ๋ ํ์ค์์๋ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ฐ์ฑ์ด ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ณด๋ค ์ฝ๊ฐ ๋์ ๊ฒ์ ๋ณผ ์ ์๋ค. ๋ํ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์์
๋ณด๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ด ์ฝ 880 kN์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก ์คํ์ฒด์ ์ฒ์ง์ด ๋น์ ์์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ ๋ณผ ์ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ํญ๋ณต์ ์ ์ง๋ ๋ฐ์ํ ์ฒ ๊ทผ์ ์ฐํํ์๊ณผ
๊ท ์ด์ ์ํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์์ ํ๋ฝ ๋ฑ ๋ณตํฉ์ ์ธ ์์ธ์ด ๋ฐ์๋์ด ๋ฐ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์์ ํ์ธํ ์ต๋ํ์ค์ ์ฐํ์์ฉ์ด ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ ์ธ
์ฝ 880 kN์ผ๋ก ๋ถ์๋๋ค. ์ด๋ ์คํ์ฒด์ ์ต๋ํ์ค์ธ 922.80 kN์ ๋นํ์ฌ ์ฝ 95 % ์์ค์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ํ์ธํ์๋ค.
Fig. 15
Comparison with FEM analysis
์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ์ด์ ๋ ์คํ์ฒด์ ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด, ์ ์ ์ ์๊ฐ๋ ฅ๊ธฐ์ ์ ํํ ๊ฐ๋ ฅ์์น ๋ฑ ๋ค์ํ ์คํ๋ณ์์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ์ค์ฐจ ๋๋ฌธ์ผ๋ก
ํ๋จ๋๋ค. ๋ํ ์คํ์ฒด์ ๊ฐ์๋ฅผ ์ต๋ 3๊ฐ๊น์ง ํ๋ณดํ์ฌ ํ๊ท ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ฐ์ถํ์๋ค๋ฉด ์ด ์ค์ฐจ๋ ๋์ฑ ์ค์ด๋ค์์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๊ทธ๋ผ์๋
๋ถ๊ตฌํ๊ณ ์ค์ฐจ์ ๋ฒ์๊ฐ 5 % ๋ด์ธ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ณธ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ ์๋น๋ถ๋ถ์ ์ ํ์ฑ์ ํ๋ณดํ์๋ค๊ณ ํ๋จ๋๋ค.
5. ๊ฒฐ ๋ก
1) 2๊ฒฝ๊ฐ ์์น ๋ฐํฌ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํฉ์ฑ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ์ต๋ํ์ค์ ์ฝ 922.80 kN์ผ๋ก ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค์ธ 384.31 kN์ ๋นํ์ฌ ์ฝ 2.4๋ฐฐ
์ฐ์ํ ๊ตฌ์กฐ์ฑ๋ฅ์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ์ธ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์น ๋ฐํฌ ํจ ์คํ์์ ํ์ธ๋ ์ต๋ํ์ค-์ค๊ณ๊ทนํํ์ค์ ๊ด๊ณ๊ฐ 1.7๋ฐฐ์ธ ๊ฒ์ ๋นํ์ฌ
ํ์ฅํ์ค ์๋ถ ๋ฐ๋ฅํ์ ํฉ์ฑ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ด๋ ฅ ์ฆ๊ฐ๋ก ๋ ๋์ ๊ตฌ์กฐ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
2) ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค์์ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณํ๋ฅ ๋ชจ๋ ์คํ์์ ์์ ์ ์ธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ์ฝ 900 kN๋ถ๊ทผ์์ ํญ๋ณตํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์ต๋ํ์ค์ํ์์๋
์์ถ๋ถ์ ์์ ์ ์ธ ๊ฑฐ๋์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ์ด๋ฅผ ํ ๋๋ก, 2๊ฒฝ๊ฐ ์์น ๋ฐํฌ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํฉ์ฑ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ค๊ณ๊ทนํํ์ค์์๋ ์ฌ์ฉ์ฑ ๋ฐ ์์ ์ฑ์ด ์
์ฆ๋์๋ค.
3) ์ต์ด๊ท ์ด์ ์ฝ 250 kN์์ ๋ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์ค๊ณ๊ท ์ดํ์ค์ธ 128.62 kN์ ๋นํด ์ฝ 1.9๋ฐฐ ๋์ ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ ์์น ๋ฐํฌ์
๊ตฌ์กฐ์ ์ด์ ์ผ๋ก ํ์ค ๋ถ์ฐ์ด ์ ์ ํ ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ๋ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
4) FEM ์ ๋ฐํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ ํจ ๊ฑฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ ์ฌํ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. 300 kN์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก ์ต๋ํ์ค๊น์ง ์คํ๊ณผ์ ์ค์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋
๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ์ต๋ 5 %์ ์ค์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์๋๋ ์ด์ ๋ ๋ค์ํ ์คํ๋ณ์ ๋ฐ ์คํ์ฒด์ ํ๋ณธ ๋ถ์กฑ์ ๊ธฐ์ธํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ถ์๋๋ค. ์ถํ ๋ณด๊ฐ์ฐ๊ตฌ์์๋
์คํ์ฒด ํ๋ณธ์ ๊ฐ์๋ฅผ ๋๋ ค ํ๊ท ์ ์์น๋ฅผ ํ๋ณดํ๋ค๋ฉด ์ค์ฐจ๋ ๊ฐ์ํ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ผ๊ณ ํ๋จ๋๋ค. ๊ทธ๋ผ์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ ์ฝ 95 %์ ์ ์ฌ์ฑ์ ํด์๊ณผ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์
์ ๋ขฐ๋ฅผ ์ฃผ๊ธฐ์ ์ถฉ๋ถํ ์์น๋ผ๊ณ ๋ถ์๋๋ค.