๊น์ฃผํ
(Ju-Hyung Kim)
1
์ด์ ์
(Yousang Lee)
2
๋ฐํ๊ทผ
(Hong-Gun Park)
3โ
-
University of Colorado Denver ๋ฐ์ฌํ์ฐ๊ตฌ์
(Post-Doctoral Researcher, Department of Civil Engineering, University of Colorado
Denver, Denver 80204, United States)
-
์์ธ๋ํ๊ต ๊ฑด์ถํ๊ณผ ๋ฐ์ฌ๊ณผ์
(Graduate Student, Department of Architecture and Architectural Engineering, Seoul
National University, Seoul 08826, Rep. of Korea)
-
์์ธ๋ํ๊ต ๊ฑด์ถํ๊ณผ ๊ต์
(Professor, Department of Architecture and Architectural Engineering, Seoul National
University, Seoul 08826, Rep. of Korea)
Copyright ยฉ Korea Concrete Institute(KCI)
ํค์๋
์ ๋จ๊ฐ๋, ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด, ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ, ํ์๋น, ๋ด์ง์ค๊ณ
Key words
shear strength, flanged wall, nuclear power plant, aspect ratio, seismic design
1. ์ ๋ก
1.1 ๋ฐฐ๊ฒฝ
์์๋ ฅ ๋ฐ์ ์๋ ์์ ๊ธฐ์ค์ด ๋งค์ฐ ๋์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๋ก ์ง์ง์ ํฌํจํ ์ธ๋ถ ๋ณ์์ ๋ํด ์์ ์ ์ธ ์ด์ ๊ธฐ๋ฅ์ ํ๋ณดํ ์ ์๋๋ก ์ค๊ณ๋๋ค. 2011๋
ํ์ฟ ์๋ง
์์ ์ฌ๊ณ ์ดํ ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ค๊ณ์ด๊ณผ์ง์ง์ ๋ํ ์์ ์ ์์ ์ฑ ํ๋ณด๊ฐ ์ค์ํ ์ด์๋ก ๋ ์ฌ๋์ผ๋ฉฐ ๊ตญ๋ด์์๋ 2016๋
๋ฐ 2017๋
์์ ์์ ๋ฉ์ง ์์
๊ฒฝ์ฃผ์ ํฌํญ์์ ๋ฐ์ํ ์๋ฐ๋ฅธ ์ง์ง์ผ๋ก ๊ตญ๋ด ๊ฐ๋ ์์ ์ ๋ํ ์ ๋ฐํ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ๊ฐ ์๊ตฌ๋๊ณ ์๋ค.
์์ ์ ๋งค์ฐ ๋์ ์์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ธํด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ถฉ๋ถํ ๋ด์ง ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ ์ ์๋๋ก ๋งค์ฐ ๋๊บผ์ด(๋๊ป ์ฝ 1.2 m) ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฒฝ์ฒด๋ก ๊ตฌ์ฑ๋๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๋๋ถ๋ถ์ ์ง์ง์ ์ํ ์ค๋ ์ฌ๊ณ ๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํ๊ดด๊ฐ ์๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๋ด ์์นํ ์์ ๊ด๋ จ ๊ธฐ๊ธฐ์ ์ค์๋์ด๋ ํ์์ ์ํด ๋ฐ์ํ ํ๋ฅ ์ด ๋๋ค.
๊ตญ๋ด APR1400์์ ์ ๊ฒฝ์ฐ 0.3 g PGA ์์ค์ ์ค๊ณ ์ง์ง(์์ ์ ์ง์ง์ง, safe shutdown earthquake, SSE)์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก
๋ด์ง์ค๊ณ๊ฐ ๋์ด ์์ผ๋ฉฐ ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ค์ ๋ด์ง ์ฑ๋ฅ์ ์ค๊ณ ๋๋น ์ต์ 2๋ฐฐ ์ด์์ ์ฑ๋ฅ(์ต์ 0.6 g PGA ์ด์์ ์ง์ง๊น์ง ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํ๊ดด๋ ๋ฐ์ํ์ง
์์)์ ๋ฐํํ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค. ํ์ง๋ง ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๋ด์ง์ค๊ณ์ ๋์ ๋ณด์์ฑ์ผ๋ก ์ธํด ์ง๊ฒฝ 45 mm ์์ค์ ๋๊ตฌ๊ฒฝ ์ฒ ๊ทผ์ด ๋งค์ฐ ๋ฐ์งํ๊ฒ ๋ฐฐ๊ทผ
๋์ด(Fig. 1) ๊ฒฝ์ ์ฑ์ด ์ ํ๋ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๊ท ์ผํ ์๊ณต ํ์ง์ ๋ณด์ฅํ ์ ์์ด ์คํ๋ ค ๋ด์ง ์ฑ๋ฅ์ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ์ฆ๊ฐ๋ ์ฐ๋ ค๊ฐ ์๋ค. ์ด๋ ๋ด์ง์ค๊ณ์์ ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์
ํน์ฑ์ ์ ๋๋ก ๊ณ ๋ คํ์ง ๋ชปํ ์ฑ ๋งค์ฐ ๋ณด์์ ์ธ ๊ด์ ์ผ๋ก ์ค๊ณ๋ฅผ ์ํํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ๋ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด ์ถฉ๋ถํ ๋ด์ง์ฑ๋ฅ์ ๋ณด์ ํ๊ณ ์๋ค๊ณ ๋
ํ๋ ์ค์ ์ด๋ ์ ๋ ์์ค์ ์ง์ง๊น์ง ์์ ์ฑ์ ํ๋ณดํ ์ ์๋์ง์ ๋ํ ์์ธํ ํ๊ฐ๊ฐ ์ํ๋์ด์ผ ํ๋ค. ํํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ๋ Electric
Power Research Institute(EPRI)์ ํ๊ฐ ์ง์นจ(Grant et al. 2018)์ ๊ทผ๊ฑฐํ์ฌ ์ค๊ณ ๊ฐ๋ ์ ๊ธฐ๋ฐ์ ๊ทผ์ฌ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํตํด ๊ฐ๋ตํ ํ๊ฐํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์ด๋ ์์ ์ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ์ ๋ชฉ์ ์ธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด ๋ณด์ ํ โ์ค์ โ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ์
๋ถํฉํ์ง ์์ ์ ์๋ค.
Fig. 2๋ ๊ฒฉ๋ฉ๊ฑด๋ฌผ์ ๋๋ฌ์ธ๊ณ ์๋ ์์ ๊ด๋ จ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ธ ๋ณด์กฐ๊ฑด๋ฌผ(auxiliary building)์ ํ๋ฉด๋๋ก ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฃผ์ ํน์ง์ ํ์
ํ ์ ์๋ค.
๋ณด์กฐ๊ฑด๋ฌผ์ 6์ธต์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ๋ฒฝ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๋ก ๊ฐ ์ธต์ ์ธต๊ณ ๋ ์ฝ 6~7 m์ด๋ค. ๊ฑด๋ฌผ์ ์ด ๊ธธ์ด๋ ์ฝ 100 m์ด๋ฏ๋ก ํ์๋น(๋ฒฝ์ฒด ๊ธธ์ด ๋๋น ๋ฒฝ์ฒด ๋์ด์
๋น, ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ฑด๋ฌผ์ ํ์๋น๋ ๋ณดํต 2.0 ์ด์)๊ฐ ๋งค์ฐ ๋ฎ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ํ๋ค. ๋ํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋๊ป๋ ์ฝ 1.2 m๋ก ์ผ๋ฐ ๊ฑด๋ฌผ์ ๋นํด ๋ฒฝ์ฒด ๋์ด ๋๋น
๋งค์ฐ ๋๊บผ์ด ํน์ง์ด ์๋ค. ๋ํ ๋ด๋ถ์ ๋ฒฝ์ฒด๋ค์ ์๋ก ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก ์ฐ์๋ ๊ฒฉ์ ํํ๋ก ๋ฐฐ์น๋์ด ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ฒฝ์ฒด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ๋ด์ง์ค๊ณ ํน์
์ ํํ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ๋ฅผ ์ํํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํน์ง์ธ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ฎ์ ํ์๋น์ ์๋ก ์์ง์ผ๋ก ๊ต์ฐจํ๋ ๋ฒฝ์ฒด(ํ๋์ง)์ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํด์ผ ํ๋ค.
Fig. 1 Reinforcement layout of auxiliary building (four layers of reinforcements were placed at each wall)
Fig. 2 Sectional view of auxiliary building
1.2 ์์ ๋ฒฝ์ฒด์ ํํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ
์์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ์ด ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ๊ณ ํ๋์ง๊ฐ ์๋ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ๊ณผ๊ฑฐ ์ฌ๋ฌ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ํด ์ ์๋์์ผ๋ ํํ ์ค๊ณ ๋ฐ ํ๊ฐ์์๋ ์๋์ ์ธ
๊ฐ์ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ ํ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ACI 349 ๋ชจ๋ธ(ACI 2013)์ ์์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ด์ง์ค๊ณ ๊ธฐ์ค์ด๋ฉฐ, Barda et al.(1977) ๋ฐ Gulec and Whittaker(2011)์์ EPRI์ ์ง์ง์ทจ์ฝ๋ํ๊ฐ ์ง์นจ์ ๋ฐ๋ผ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ ์ ํ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ ๊ฐ๋ ํ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ด๋ค(Grant et al. 2018).
1.2.1 ACI 349 ๋๋ ACI 318
์์ ์ ๋ด์ง์ค๊ณ ๊ธฐ์ค์ธ ACI 349-13(2013)์ ๋ฒฝ์ฒด ๊ฐ๋ ์์ ACI 318-19(2019)์ ๋ด์ง ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ์๊ณผ ๋์ผํ๋ค. ACI 349-13์์๋ ๋ฒฝ์ฒด์ ํ์๋น์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฐ๋ ๋ณํ๋ฅผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋๋ฅผ ํตํด ๊ณ ๋ คํ์ง๋ง(์ (1)) ์ธ์ ํ๋์ง์ ์ํฅ์ ์ค๊ณ์์ ๊ณ ๋ คํ์ง ์๋๋ค. ๋ฒฝ์ฒด์ ํ์๋น๊ฐ 1.5 ๋ฏธ๋ง์ธ ๊ฒฝ์ฐ $\alpha_{c}$๋ 0.25, 2.0 ์ด์์ธ ๊ฒฝ์ฐ $\alpha_{c}$๋
0.17์ ์ ์ฉํ๋ฉฐ ๊ทธ ์ฌ์ด๋ ์ ํ ๋ณด๊ฐ ํ๋ค. ์ (1)์ ๋ํ๋ ์๋ฏ์ด ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ($\alpha_{c}\sqrt{f_{c}^{'}}$)์
์ํ ์ฒ ๊ทผ($\rho_{t}f_{yt}$)์ ๊ธฐ์ฌ๋ฅผ ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ํ๊ฐํ๋ฉฐ ๊ท ์ด ๊ฐ์ 45ยฐ๋ฅผ ๊ฐ์ ํ๋ค. ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ง ์ฒ ๊ทผ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๊ธฐ์ฌํ๋
๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์์ง๋ง ACI ์ค๊ณ ์์์๋ ์์ง์ฒ ๊ทผ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ง๋ ์๋๋ค. ๊ทธ๋์ ์์ง ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ํญ์ ์ํ์ฒ ๊ทผ๋น๋ณด๋ค ํฌ๋๋ก ์ต์์ฒ ๊ทผ๋น๋ฅผ
์ ํํ๊ณ ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ACI 349-13์ ์ค๊ณ ์์ ํ๋์ง์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ๋งค์ฐ ๋ณด์์ ์ผ๋ก ํ๊ฐํ ์ ์์ผ๋ฉฐ Kim and Park(2020)์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ค์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ACI 349-13์ ๊ณต์นญ ๊ฐ๋์ ์ฝ 2๋ฐฐ ์์ค์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ฐ ์ด์ ๋ก ACI 349-13์
์ ๋จ๊ฐ๋ ์์ ์์ ์ค๊ณ์๋ง ์ ์ฉํ๋ฉฐ ์ง์ง์ทจ์ฝ๋ํ๊ฐ์์๋ ์ฌ์ฉํ์ง ์๋๋ค.
1.2.2 Barda et al.(1977)
Barda et al.(1977)์ ์์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ ๊ฐ๋ฐ์ ์ํด ํ์๋น๊ฐ 1.0. 0.5, 0.25์ด๋ฉฐ ์๋จ ๊ฒฝ๊ณ ์์๋ฅผ ๊ฐ์ง ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํ ๊ตฌ์กฐ ์คํ์ ์ํํ๊ณ ์ ๋จ๊ฐ๋ ์์
์ ์ํ์๋ค(์ (2)). ํ์๋น($h_{w}$/$l_{w}$)๊ฐ ๋ฎ์์ง์๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ ๋จ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ ACI 349-13๊ณผ ๋์ผํ๋ ์ํ์ฒ ๊ทผ์ด ์๋ ์์ง์ฒ ๊ทผ($\rho_{n}f_{y}$)์
์ํด ์ ๋จ๊ฐ๋๊ฐ ๊ฒฐ์ ๋๋ค๋ ๊ฒ์ด ACI 349-13๊ณผ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ฐจ์ด์ ์ด๋ค. ์ (2)์์๋ ์ถ๋ ฅ์ ํจ๊ณผ($N_{A}$)๋ฅผ ์ถ๊ฐ๋ก ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์ ๋จ์ ์ ํญํ๋ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ํจ ๊ธธ์ด($d$)๋ ๋ฒฝ์ฒด ์ด๊ธธ์ด($l_{w}$)์ ์ฝ 60 %๋ก
๊ฐ์ ํ๋ค. Barda et al.(1977)์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ํ์๋น๊ฐ 1.0๋ณด๋ค ๋ฎ์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ์ํ ์ฒ ๊ทผ์ด ์ ๋จ๊ฐ๋์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ๋ฏธ๋ฏธํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
ASCE/SEI 43-05(2005)์์ ์ด ์์ ์ผ๋ถ๋ฅผ ์์ ํ์ฌ ๊ฒฝ๊ณ ์์๋ฅผ ์ง๋ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ๋ก ์ ์ํ์๋ค. ์ด ์์ ๋ด์ง์ค๊ณ๋ณด๋ค๋ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ์ ์ ํฉํ๋ค๊ณ ํ๋จ๋์ด ํํ
์์ ์ ์ง์ง์ทจ์ฝ๋ํ๊ฐ์์ ํ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. Barda et al.(1977)์ ๊ฐ๋ ์์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ํ๊ฐ์ ์ ํฉํ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์์ง๋ง ์๋จ ํ๋์ง์ ๊ธฐ์ฌ๋๋ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ง ์๋๋ค.
1.2.3 Gulec and Whittaker(2011)
ํํ ์์ ์ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ์์ ํ์ฉํ๋ ๋ ํ๋์ ๋ฒฝ์ฒด ์ ๋จ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ Gulec and Whittaker(2011)์ ๋ชจ๋ธ์ด๋ค. Gulec and Whittaker(2011)๋ ํ์๋น๊ฐ 1.0 ๋ฏธ๋ง์ธ ๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ ์๋ฃ 227๊ฐ๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ฃผ์ ๋ณ์๋ฅผ ํ์
ํ๊ณ ํต๊ณ์ ์ต์ ํ ๊ณผ์ ์ ํตํด
๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ์๋ค(์ (3)).
Gulec and Whittaker(2011) ๋ชจ๋ธ์์ ๊ณ ๋ คํ ์ฃผ์ ๋ณ์๋ ํ์๋น($h_{w}$/$l_{w}$), ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋($f_{c}^{'}$), ์จ๋ธ ์์ง์ฒ ๊ทผ($F_{vw}$), ์จ๋ธ
์ํ์ฒ ๊ทผ($F_{hw}$), ํ๋์ง ์์ง์ฒ ๊ทผ($F_{vbe}$), ์ถ๋ ฅ($P$)์ด๋ค. ์ด ์์์ $F_{vw}$, $F_{hw}$, $F_{vbe}$๋
์์ง ์ฒ ๊ทผ, ์ํ ์ฒ ๊ทผ, ๊ฒฝ๊ณ ์์ ์์ง ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐํํ๋ ํ์ ๋ํ๋ด๋ฉฐ ๋ฐ๋ผ์ ๊ฐ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋์ ์จ๋ธ ๋ฐ ๊ฒฝ๊ณ์์ ๋จ๋ฉด์ ์ ๊ณฑํ ๊ฐ์ด๋ค. Barda et al.(1977)๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ํ์ฒ ๊ทผ์ ๊ธฐ์ฌ($F_{hw}$)๋ ๋งค์ฐ ์ ํ์ ์ธ ๋ฐ๋ฉด ์์ง์ฒ ๊ทผ($F_{vw}$)์ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ์๋์ ์ผ๋ก ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก
ํ๊ฐ๋์๋ค. ๋ํ ์ด ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํ๋์ง ์ฒ ๊ทผ($F_{vbe}$)์ ์ ๋จ ๊ธฐ์ฌ๋๋ฅผ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋ค. ์ด ๋ชจ๋ธ์ ํํ ์์ ์ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ
์ ํ์๋น๊ฐ 1.0 ๋ฏธ๋ง์ธ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํ์ฌ ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ํ์ง๋ง ํ๋์ง์ ์ ๋จ ๊ธฐ์ฌ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๊ณตํ์ ์ผ๋ก ์ค๋ช
ํ๋๋ฐ ํ๊ณ๊ฐ ์๊ณ ํต๊ณ์ ์ต์ ํ
๋ชจ๋ธ์ธ ๋งํผ ํฅํ ์คํ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์ถ์ ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ง์์ ์ผ๋ก ์์ ๋์ด์ผ ํ๋ ํ๊ณ๊ฐ ์๋ค.
์์
ํ๋ฉด, ํํ ๋ด์ง์ค๊ณ(ACI 349)์์๋ ์์ ๋ฒฝ์ฒด์ ํน์ง์ธ ๋ฎ์ ํ์๋น๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ(Barda et al. 1977; Gulec and Whittaker 2011)์์๋ ๋ฎ์ ํ์๋น ๋ฐ ํ๋์ง์ ์ํ ์ ๋จ๊ฐ๋ ์ฆ๊ฐ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง Kim(2022)์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด 155๊ฐ์ ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ํด ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์์ธก ๊ฐ๋ ๋๋น ์คํ ๊ฐ๋์ ๋น์ ํ๊ท ์ ๊ฐ๊ฐ 1.34,
1.65๋ก ๋ํ๋ ์ค์ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ ๋๋ก ํ๊ฐํ์ง ๋ชปํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์์ ์ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ ๋ชฉ์ ์ ๋ถํฉํ ์ ์๋๋ก ๊ฒฝ๊ณ ์์๋ฅผ ๊ฐ์ง ๋ฒฝ์ฒด์
๊ฐ๋๋ฅผ ์ ํํ ํ๊ฐํ ์ ์๋ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ๋ค.
1.3 ์ฐ๊ตฌ ๋ชฉํ
ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ๊ณ ํ๋์ง๊ฐ ์๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ ๊ณผ๊ฑฐ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ์ํด ์ด๋ฏธ ์
์ฆ๋์์ผ๋ฉฐ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์๋ ๊ทธ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ฐ์๋์ด ์๋ค.
ํ์ง๋ง ํ๋์ง์ ์ ๋จ ๊ธฐ์ฌ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๋ํ ์ค๋ช
์ด ๋ช
ํํ์ง ์์ผ๋ฏ๋ก ๋ฒฝ์ฒด ์ค๊ณ ๋ณ์์ ๋ฐ๋ผ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ํฌ๊ฒ ๋ํ๋ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์์
๋ฒฝ์ฒด์ ํน์ง์ธ ๋ฎ์ ํ์๋น์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํด ํ๋์ง์ ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๋๋ฅผ ์ญํ์ ์ผ๋ก ์ค๋ช
ํ๊ณ ์ด๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ๊ฐ๋ ํ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ๊ณ ์ ํ์๋ค.
2. ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ๊ตฌ์กฐ ์คํ
ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๊ฐ๋ฐ์ ์ํ ์ ํ ์ฐ๊ตฌ๋ก ๊ตฌ์กฐ ์คํ์ ์ํํ์๋ค. ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ด๋ จ๋ ์์ธํ ๋ด์ฉ์ Kim and Park(2020, 2022)๋ฅผ ์ฐธ๊ณ ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ ์ฌ๊ธฐ์๋ ํ๋์ง ๊ฑฐ๋๊ณผ ๊ด๋ จ๋ ์ฃผ์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์์ฝํ์๋ค.
1) ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ์๋จ ํ๋์ง์ ์ํด ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐ๋์์ผ๋ฉฐ ํนํ ํ๋์ง ์์ง ์ฒ ๊ทผ์ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
2) ํ๋์ง์ ๋ฐฐ์น๋ ์์ง์ฒ ๊ทผ์ผ๋ก ์ธํด ์จ๋ธ์ ์ํ ๋ฐ ์์ง์ฒ ๊ทผ์ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๋ ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฎ์๋ค. ์จ๋ธ ์ํ ๋ฐ ์์ง์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ๊ฐ์ํ์ฌ๋ ํ๋์ง
์ฒ ๊ทผ๋์ด ๋์ผํ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ ์ ์ฌํ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
3) ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด๋ค์ ๊ณตํต์ ์ผ๋ก Fig. 3์ ํ๊ดด ์์์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์จ๋ธ์ ๋๊ฐ ์ธ์ฅ ํ๊ดด(์ํ ๋ฐ ์์ง ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต) ์ดํ ์จ๋ธ์ ์ฃผ์ ๊ท ์ด๋ฉด์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์ํ๋ ๋ฏธ๋๋ฌ์ง(slip)์ ์ํด
์๋จ ํ๋์ง๊ฐ ๊ตญ๋ถ์ ์ผ๋ก ๋ฉด์ธ ๋ฐฉํฅ ๋ณํ์ด ๋ฐ์ํ๋ฉด์ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ์๋ค. ๋ฐ๋ฉด ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ๋์ ์คํ์ฒด๋ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต ์ ์ ์จ๋ธ์ ๋ณต๋ถ ์์ถํ๊ดด(web
crushing)๊ฐ ๋ฐ์ํ์๊ณ ์ด ๊ฒฝ์ฐ ์๋จ ํ๋์ง์ ํ๊ดด๋ ์ ํ์ ์ด์๋ค.
์์ ์ฃผ์ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๊ธฐ์กด ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ์คํ ์๋ฃ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์(ํ์๋น 1.0 ์ดํ) ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ์๋ค.
Fig. 3 Crack pattern of squat flanged walls
3. ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ
์์ ์ ๋ฒฝ์ฒด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ง์ง ํ์ค์ด ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ผํธ๋ ๋ฒ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ด์ง๋ง ๋ฒฝ์ฒด์ ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํน์ง์ผ๋ก ์ธํด ์ผํธ๋ ๋ฒ ๊ฑฐ๋ ์ ์ ๋จ ๋ณํ ๋ฐ ์ ๋จ
๊ฐ๋์ ์ด์ ์ ๋์ด ํ๊ฐ๋ฅผ ์ํํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ์์ ๊ด์ธก๋ ๊ณตํต์ ์ธ ์ ๋จ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ํ๊ดด ์์์ ๋ฐํ์ผ๋ก ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋
๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ์๋ค. ์ด ๋ชจ๋ธ์ ์จ๋ธ ๋ฐ ์๋จ ํ๋์ง๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ ์ ํญ์ ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค. ์ด ๋ชจ๋ธ์ ํ์๋น๊ฐ 1.0์ธ ๋ฒฝ์ฒด๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก
์ ๋๋์๋ค.
3.1 ํก๋ ฅ์ ๋ํ ํ๋์ง์ ๊ฑฐ๋
ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด๊ฐ ํก๋ ฅ์ ์ ํญํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์๋จ ํ๋์ง์ ์ ๋จ ๊ฑฐ๋์ ์จ๋ธ์ ์ฒ ๊ทผ ๋ณํ๋ฅ ์ํ์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋๋ค. ์จ๋ธ์ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ํ๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก
ํก๋ ฅ์ ๋ํ ํ๋์ง์ ๊ฑฐ๋์ ๊ตฌ๋ถํ์๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต์ ์จ๋ธ์ ๊ท ์ด๋ฉด์์ ์ํ ๋๋ ์์ง ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต ์๋ฏธํ๋ค.
3.1.1 ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ์ด ํญ๋ณตํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ
์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์จ๋ธ ๋ฒฝ์ฒด๋ฅผ ๋๊บผ์ด ํ๋์ง์ ์ฌ๋๋ธ๊ฐ ๋๋ฌ์ธ๊ณ ์์ผ๋ฏ๋ก ์จ๋ธ ๋ฒฝ์ฒด๋ ๊ท ์ผํ ์ ๋จ ์๋ ฅ(uniform shear)์ ๋ถ๋ดํ๋ ์ ๋จ ํจ๋๋ก
๊ทผ์ฌํ ์ ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ๋ด์์ ํ์ ํํ ์กฐ๊ฑด์ ๋ง์กฑํ๊ธฐ ์ํด ์๋จ ํ๋์ง๋ ๊ฐ๊ฐ ์จ๋ธ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ํ๋ ๋ฉด์ ๋ฐ๋ผ ์๋ก ๋ฐ๋ ๋ฐฉํฅ์
๋ฉด๋ด ๋ฐฉํฅ ์ถ๋ ฅ์ ๋ถ๋ดํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด๋ฅผ Fig. 4์ ๋ํ๋ด์๋ค. Fig. 4(a)๋ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ , ์ฆ ํก๋ณํ์ด ํฌ์ง ์์ ์ํ์์์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ฉฐ Fig. 4(b)์ ํด๋น ์กฐ๊ฑด์์์ ์จ๋ธ์ ์๋ ฅ ์ํ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. Fig. 4(c), (d)์ ์๋จ ํ๋์ง์ ๋ฐ์ํ๋ ์ถ๋ ฅ์ ๋ถ์์ ํ์ดํ๋ก ๋ํ๋ด๊ณ ๋ฉด๋ด ๋ฐฉํฅ์ ์๋ ฅ์ฅ์ ๊ฐ๋จํ ์คํธ๋ฟ-ํ์ด ๋ชจ๋ธ๋ก ํ์ํ์๋ค. Fig. 4(c), (d)์์ ์ ์ ์๋ฏ์ด ํ๋์ง์ ๋ฐ์ํ๋ ์ถ๋ ฅ์ ํฌ๊ธฐ๋ ๋ฒฝ์ฒด ๊ธฐ์ด์ ๊ฐ๊น์์ง์๋ก ์ ํ์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ค.
์ด์ ๋ฐ๋ผ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ์ด ํญ๋ณตํ์ง ์์ ์กฐ๊ฑด์์, ์ฆ ์ ๋จ ๋ณํ์ด ํฌ์ง ์์ ์ํ์์, ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅํ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ ์จ๋ธ์ ๋ณต๋ถ ์์ถ ํ๊ดด(web crushing),
์์ถ์ ๋ฐ๋ ํ๋์ง์ ์์ถ ํ๊ดด, ์ธ์ฅ์ ๋ฐ๋ ํ๋์ง์ ์ธ์ฅ ํ๊ดด์ด๋ค. ํ๋์ง์ ์ธ์ฅ ํ๊ดด๋ ์ฐ์ฑ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ด๋ฏ๋ก ๋ฒฝ์ฒด์ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ ์ทจ์ฑ ํ๊ดด
๋ชจ๋์ธ ์จ๋ธ ๋๋ ์์ถ ํ๋์ง์ ์์ถ ํ๊ดด์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋ค. ํ๊ดด ๊ธฐ์ค์ Rankine ํ๊ดด ๊ธฐ์ค์ ํตํด ์ ์ํ์๋ค(3.4์ฅ). ํ์ง๋ง ํ๋์ง์ ๋์
๋จ๋ฉด์ ์ผ๋ก ์ธํด ์์ถ ์๋ ฅ์ด ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋ถ์ฐ๋๋ฏ๋ก ์์ถ ํ๊ดด๋ ์ ๊ด์ธก๋์ง ์๋๋ค.
Fig. 4 Response of flanges before web re-bar yielding (a) shear behavior of flanged wall (b) stress state of web (c) in-plane tensile force applied to tension flange (d) in-plane compressive force applied to compression flange
3.1.2 ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ์ด ํญ๋ณตํ ๊ฒฝ์ฐ
์จ๋ธ์ ๊ท ์ด๋ฉด์์ ์ฒ ๊ทผ์ด ํญ๋ณตํ๊ฒ ๋๋ฉด ํก๋ ฅ์ ๋ํ ์จ๋ธ์ ์ ํญ์ด ์ ํ๋๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ํด๋น ๊ท ์ด๋ฉด์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฏธ๋๋ฌ์ง(slip)์ ํตํด ์จ๋ธ์ ๋ณํ์ด
๋ฐ์ํ๊ณ ์ด๋ ์ถ๋ ฅ์ ๋ถ๋ดํ๊ณ ์๋ ์๋จ ํ๋์ง์ ๊ตญ๋ถ์ ์ธ ๋ฉด์ธ ๋ฐฉํฅ ์ ๋จ ๋ณํ์ ์ ๋ฐํ๋ค. ์ฆ, ์๋จ ํ๋์ง๋ ๊ฐ๊ฐ ์์ถ-์ ๋จ ๋ฐ ์ธ์ฅ-์ ๋จ ์๋ ฅ
์ํ๊ฐ ๋๋ค. ์ด ๋, ์จ๋ธ์ ๊ท ์ด ์์์ผ๋ก ์ธํด ์์ถ ํ๋์ง์ ํ๋จ๋ถ, ์ธ์ฅ ํ๋์ง์ ์๋จ๋ถ์์ ์ง์ค์ ์ผ๋ก ๋ฉด์ธ ๋ฐฉํฅ ์ ๋จ ๋ณํ์ด ๋ฐ์ํ๋ค(Fig. 5(a)). ํนํ ์์ถ ํ๋์ง์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ถ๋ ฅ์ด ํฐ ํ๋จ๋ถ์์ ๋ฉด์ธ ๋ฐฉํฅ ๋ณํ์ด ์ง์ค๋๋ฏ๋ก ์๋์ ์ผ๋ก ๊ฐํ๋ฅธ ๊ท ์ด ๊ฐ์ ๋ํ๋ด๋ฉฐ ์ทจ์ฑ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค(Fig. 5(b)). Fig. 5(c)์ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ดํ ์์ถ ํ๋์ง์ ๊ฐํด์ง๋ ์๋ ฅ ์ํ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. Fig. 5(c)์์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ํํ์ ์ก๋ฉด์ฒด๋ ํ๋์ง์ ๊ฐํด์ง๋ ์์ถ๋ ฅ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ํ๋์ ํ์ดํ๋ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ดํ ์จ๋ธ์ ๊ท ์ด๋ฉด์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์ํ๋ ๋ฏธ๋๋ฌ์ง์ด
ํ๋์ง์ ์ ๋ฐํ๋ ๋ฉด์ธ๋ฐฉํฅ ๋ณํ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ์จ๋ธ ์ฃผ์ ๊ท ์ด๋ฉด์ ์๋ถ๋ถ์ ์๋์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ฒด ๊ฑฐ๋์ ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํ๋์ง์ ํ๋จ๋ถ๊ฐ ์ทจ์ฝ๋ถ๊ฐ ๋๋ฉฐ
์ด ์ทจ์ฝ๋ถ๋ฅผ ์ ์ ์ ์ง์ก๋ฉด์ฒด๋ก ํ์ํ์๋ค.
Fig. 5 Response of compression flange after web re-bar yielding
์ธ์ฅ ํ๋์ง์ ๊ฒฝ์ฐ ์ถ๋ ฅ์ ๋ฐฉํฅ์ด ๋ฐ๋์ด๊ณ ๊ทธ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์๋์ ์ผ๋ก ์์ง๋ง ํก๋ ฅ์ ๋ํ ์ ํญ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ์์ถ ํ๋์ง์ ๋์ผํ๋ค.
3.2 ๊ฐ๋ ํ๊ฐ ๋ชจ๋ธ
3.1์ ์ ํ๋์ง ๊ฑฐ๋์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์จ๋ธ ๋ฐ ํ๋์ง์ ์ ๋จ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๋ฅผ ํ๊ฐํ ์ ์๋ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ์๋ค.
Fig. 5(c)์ ๋ํ๋ ์๋ฏ์ด ํ๋์ง ์ทจ์ฝ๋ถ(ํ์ ์ก๋ฉด์ฒด)์ ์๋ ฅ ์ํ๋ Fig. 5(c)์ ์ค๋ฅธ์ชฝ ๊ทธ๋ฆผ๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ท ์ผํ ์ ๋จ ๋ฐ ์ถ๋ ฅ์ ๋ถ๋ดํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋จ์ํํ ์ ์๋ค. ์ด ๋จ์ ์๋ ฅ ๊ฐ์ ์ 3.1.2์ ์ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์กฐ๊ฑด์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก
์ ์ํ์์ผ๋ 3.1.1์ ์ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ ์๋ ์ ์ฉํ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด ์๋ ฅ ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐํ์ผ๋ก ์๋จ ํ๋์ง์ ์ทจ์ฝ๋ถ๋ฅผ ๋ฑ๊ฐ์ ์ ๋จ ํจ๋๋ก ์นํํ์ฌ
ํ๊ฐํ ์ ์๋ค.
Fig. 6 Equivalent shear panel model
Fig. 6๊ณผ ๊ฐ์ด ์จ๋ธ์ ํ๋์ง๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋๋ก ์นํํ์ฌ(์ด 3๊ฐ์ ์ ๋จ ํจ๋) ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ฒฝ์ฒด๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ์ (4)์ ๊ฐ์ด ๊ฐ ์จ๋ธ ๋ฐ ํ๋์ง๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ํฉ์ผ๋ก ํํ๋๋ค. ์ (4)์์ $V_{W}$, $V_{CF}$, $V_{TF}$๋ ๊ฐ๊ฐ ์จ๋ธ(web), ์์ถ ํ๋์ง(compression flange), ์ธ์ฅ ํ๋์ง(tension
flange)๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค.
$V_{W}$, $V_{CF}$, $V_{TF}$๋ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋จ๋ฉด ํ์์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ (5)~(7)์ ํตํด ๊ฐ๊ฐ ๊ณ์ฐํ๋ค. $\tau_{W}$, $\tau_{CF}$, $\tau_{TF}$๋ ๊ฐ๊ฐ ์จ๋ธ, ์์ถ ํ๋์ง, ์ธ์ฅ ํ๋์ง๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ
์๋ ฅ์ ๋ํ๋ธ๋ค. $l_{w}$, $t_{w}$, $t_{f}$, $b_{eff}$๋ ์์๋๋ก ์ ์ฒด ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ธธ์ด, ์จ๋ธ ๋๊ป, ํ๋์ง ๋๊ป, ํ๋์ง
์ ํจํญ์ ์๋ฏธํ๋ค. ํ๋์ง ์ ํจ ํญ์ ํ์๋น 1.0 ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํด ๋ค์ํ ํ๋์งํญ์ ์์นํด์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฒฝ์ฒด ๋์ด์ ์ ๋ฐ ์์ค์ด ํ๋นํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋์๋ค($b_{eff}$=0.5$h_{w}$).
๋ฑ๊ฐ์ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์ ๋ฐํ์ผ๋ก ํ๊ดด ์์ ์์์ $\tau_{W}$, $\tau_{CF}$, $\tau_{TF}$๋ฅผ ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค.
3.3 ๋ฑ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ
๋ฑ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์ด ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ ์๋ ฅ($\tau_{W}$, $\tau_{CF}$, $\tau_{TF}$)์ ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํด ์์ ์์ถ์ฅ์ด๋ก (MCFT,
Vecchio and Collins 1986)์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ๊ฐ ํจ๋์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๊ฐ ํ์๋ค. ์ ๋จ ํจ๋์ compression softening ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์ํด ๋ค์ํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋์ ์์ถ
๊ฑฐ๋ ํ๊ฐ์ ์ ํฉํ Thorenfeldt et al. (1987)์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ชจ๋ธ์ ์์ ํ compression softening ๋ชจ๋ธ(Vecchio and Collins 1993)์ ํ์ฉํ์๋ค. Tension stiffening ํจ๊ณผ๋ Vecchio and Collins(1986)์ ๊ฒฝํ์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ทธ๋๋ก ์ ์ฉํ์๋ค.
3.1์ ์ ๋ ๊ฐ์ง ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ๋ชจ๋ ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋๋ก Fig. 6๊ณผ ๊ฐ์ด ์ธ ํจ๋์ ๋ํ ๋ณํ๋ฅ ์ ํฉ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ์ ํ์๋ค.
1) ์จ๋ธ ๊ท ์ด๋ฉด ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ (Fig. 4(a)): ์ธ ํจ๋์ ๋์ผํ ์ ๋จ ๋ณํ ๊ฐ์ . ์ฆ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ ๊น์ง ์ธ ํจ๋์ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ ๋์ผํ๋ค($\gamma_{W}$=$\gamma_{CF}$=$\gamma_{TF}$).
2) ์จ๋ธ ๊ท ์ด๋ฉด ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ํ(Fig. 5(a)): ์จ๋ธ ๊ท ์ด๋ฉด์ ๋ฐ๋ผ ๊ตญ๋ถ์ ์ผ๋ก ๋ฏธ๋๋ฌ์ง์ด ๋ฐ์ํ๋ฏ๋ก $\gamma_{CF}$=$\gamma_{TF}$>$\gamma_{W}$ ๊ฐ์ . ์ด ๋ ์์ถ
๋ฐ ์ธ์ฅ ํ๋์ง์ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ ํ๋์ง ์ค ๋จผ์ ์ต๋ ๊ฐ๋์ ๋๋ฌํ ํจ๋์ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ๋ก ์ ์ํ์๋ค.
3.4 ๊ณ์ฐ ์ ์ฐจ
์จ๋ธ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ์๋จ ํ๋์ง์ ๊ฐํด์ง๋ ์ถ๋ ฅ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ๋ณํ๋ฏ๋ก ๊ฐ๋ ๊ณ์ฐ ์ ์ด ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํด์ผ ํ๋ค. 3.1์ ๋ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์ํด์
๋ฎ์ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ๋ถํฐ ์ ์ฐจ์ ์ผ๋ก ๋ณํ์ ์ฆ๊ฐ์์ผ๊ฐ๋ฉฐ ํด์์ ์ํํ์๋ค. ๊ณ์ฐ ์ ์ฐจ๋ฅผ Fig. 7์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Fig. 7 Numerical procedure
1) ์
๋ ฅ ๊ฐ ๊ฒฐ์
ํด์์ ์ํํ๊ธฐ์ ์์, ๋์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ์ค๊ณ ์ ๋ณด๊ฐ ๊ฒฐ์ ๋์ด์ผ ํ๋ค. ๋ฒฝ์ฒด์ ํ์ ๊ด๋ จํ์ฌ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋์ด($h_{w}$), ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ธธ์ด($l_{w}$),
์จ๋ธ ๋๊ป($t_{w}$), ํ๋์ง ํญ($b_{f}$), ํ๋์ง ๋๊ป($t_{f}$) ์ ๋ณด๊ฐ ํ์ํ๋ค. ๋ํ ํจ๋์ ์๋ต์ ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํด ์จ๋ธ์ ์ํ,
์์ง ์ฒ ๊ทผ๋น($\rho_{h}$, $\rho_{v}$) ๋ฐ ํ๋์ง์ ์ํ, ์์ง ์ฒ ๊ทผ๋น($\rho_{Fh}$, $\rho_{Fv}$), ์ถ๋ ฅ์ ์ ๋ฌด๋ฅผ
์๊ณ ์์ด์ผ ํ๋ค. ์ด ๋, ํ๋์ง์ ๋ฉด์ธ๋ฐฉํฅ ์ํ ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ง ์ฒ ๊ทผ๋ง ๊ณ ๋ คํ๋ฉฐ, ํํ ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ํํ ์ฒ ๊ทผ์ด ์ํ
์ฒ ๊ทผ์ ์ญํ ์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณผ ์ ์์ผ๋ฏ๋ก ์ํ ์ฒ ๊ทผ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ๋ค. ํจ๋์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ๋ด๊ธฐ ์ํด ์ฌ๋ฃ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํด์ผ ํ๋๋ฐ, ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฒฝ์ฐ bilinear
model์ ์ ์ฉํ์๊ณ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ ๋ฐ ์ธ์ฅ ๊ฑฐ๋์ 3.3์ ์์ ์ค๋ช
ํ ๋๋ก ์์ถ ์๋ต์ ๋ค์ํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋์ ๋ํด ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ Vecchio and Collins(1993)์ compression softening model, ์ธ์ฅ ์๋ต์ Vecchio and Collins(1986)์ tension stiffening model์ ์ ์ฉํ์๋ค.
2) ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ๊ฐ์ (Step 1)
์ธ ํจ๋ ์ค ๊ฐ์ฅ ๋จผ์ ์ทจ์ฑ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ํจ๋๋ก๋ถํฐ ๋ฒฝ์ฒด์ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ํ๋จํ๊ธฐ ์ํด ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ ์์ ๊ฐ๋ถํฐ ์ ์ฐจ์ ์ผ๋ก ๋ณํ์ ์ฆ๊ฐ์์ผ๊ฐ๋ฉฐ
ํด์์ ์ํํ๋ค.
3) ์จ๋ธ ํจ๋์ ์๋ต ๊ณ์ฐ(Step 2)
์จ๋ธ ์ ๋จ ํจ๋์ ์๋ต์ MCFT(Vecchio and Collins 1986)์ ํ์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐํ ์ ์์ผ๋ฉฐ ๋ณํ๋ฅ ์ ํฉ์กฐ๊ฑด๊ณผ ํ์ ํํ์กฐ๊ฑด์ ๋ง์กฑํ๋ ๋ณํ๋ฅ ๊ฐ(์ํ ๋ฐ ์์ง ์ฒ ๊ทผ ๋ณํ๋ฅ , ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ฃผ์ธ์ฅ ๋ฐ ์ฃผ์์ถ ๋ณํ๋ฅ )์
๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํจ๋์ ์ ๋จ ๊ฑฐ๋ ํ๊ฐ๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. 2)์์ ๊ฐ์ ํ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํ ์จ๋ธ ํจ๋์ ์ ๋จ ์๋ ฅ($\tau_{W}$)์ ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค. MCFT๋
๊ท ์ด ์ฌ์ด์ ํ๊ท ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํ ํ์ ํํ์กฐ๊ฑด๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๊ท ์ด๋ฉด์์์ ํ์ ํํ์กฐ๊ฑด๋ ๋ง์กฑํด์ผ ํ๋ฏ๋ก ๋ฒฝ์ฒด ํ๊ดด ๋ชจ๋ ๊ธฐ์ค์ด ๋๋ ๊ท ์ด๋ฉด์์ ์ฒ ๊ทผ์
ํญ๋ณต ์ฌ๋ถ๋ฅผ ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค.
4) ํ๋์ง ํจ๋์ ๊ฐํด์ง๋ ์ถ๋ ฅ ๊ณ์ฐ(Step 3)
3)์์ ๊ณ์ฐ๋ ์จ๋ธ์ ์ ๋จ ์๋ ฅ($\tau_{W}$)์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ์์ถ ํ๋์ง์ ์ธ์ฅ ํ๋์ง์ ๊ฐํด์ง๋ ์ถ๋ ฅ($\sigma_{CF}$, $\sigma_{TF}$)์
๊ณ์ฐํ๋ค. Fig. 4(c), (d)์ ์ถ๋ ฅ ๋ถํฌ๋ก๋ถํฐ ์๋จ ํ๋์ง์ ์ทจ์ฝ๋ถ์ ๊ฐํด์ง๋ ์ถ๋ ฅ์ ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค. ์จ๋ธ์ ์ฃผ์ ๋๊ฐ ๊ท ์ด์ ๋ฐ๋ผ ๊ตญ๋ถ ์ ๋จ ๋ณํ์ด ์ง์ค๋๋ ์์ถ ํ๋์ง์
์ทจ์ฝ๋ถ๋ ๋ฒฝ์ฒด ๋ฐ๋ฅ์ผ๋ก๋ถํฐ 0.5$t_{f}$๋์ด, ์ธ์ฅ ํ๋์ง์ ์ทจ์ฝ๋ถ๋ ๋ฒฝ์ฒด ๋ฐ๋ฅ์ผ๋ก๋ถํฐ $h_{w}$-0.5$t_{f}$์ ์์นํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๊ฐ ํ๋์ง์ ๋ฑ๊ฐ ํจ๋์ ๊ฐํด์ง๋ ์ถ๋ ฅ์ ํฌ๊ธฐ๋ ์ ํ ๋ถํฌ ๊ฐ์ ์ผ๋ก๋ถํฐ ์ (8), (9)๋ฅผ ํตํด ๊ณ์ฐํ ์ ์๋ค. ๋ฒฝ์ฒด์ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐํด์ง๋ ๊ฒฝ์ฐ ํด๋น ์ถ๋ ฅ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ (8), (9)์์ ํจ๊ป ๊ณ ๋ คํ๋ค.
์ (8), (9)๋ ํ๋์ง ํจ๋์ ์ ๋จ ์๋ต ๊ณ์ฐ ์ 2)์์ ๊ฐ์ ํ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ๊ณผ ํจ๊ป ์ด๊ธฐ๊ฐ์ผ๋ก ๊ณ์ฐ๋๋ค.
5) ํ๋์ง ํจ๋์ ์๋ต ๊ณ์ฐ(Step 4)
ํ๋์ง ํจ๋์ ์๋ต์ 3)๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก MCFT๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ๊ณ์ฐํ๋๋ฐ ์ด ๋ ๊ฐ๊ฐ ์์ถ ๋ฐ ์ธ์ฅ ์๋ ฅ์ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํ๋ค. ์ถ๋ ฅ์ ์ํฅ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ํ๊ดด๊ฐ
๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ ๊น์ง๋ ์์ถ ํ๋์ง์ ์ ๋จ ์๋ ฅ์ด ํญ์ ์ธ์ฅ ํ๋์ง์ ์ ๋จ ์๋ ฅ๋ณด๋ค ํฌ๋ค($\tau_{CF}$>$\tau_{TF}$). ์ฆ, ํ๋์ง ๋ฒฝ์ฒด์์
ํก๋ ฅ์ ๋ํ ์์ถ ํ๋์ง์ ์ ๋จ ๊ธฐ์ฌ๊ฐ ์ธ์ฅ ํ๋์ง๋ณด๋ค ํฌ๋ค.
6) ํ๊ดด ๋ชจ๋ ํ๊ฐ(Step 5)
2)์์ ๊ฐ์ ํ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ ๋ํด ์ธ ํจ๋์ ์๋ต์ ํ๊ฐํ๋ค. Rankine ํ๊ดด ๊ธฐ์ค์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ ํจ๋์ ํ๊ดด๋ ์ฃผ์์ถ์๋ ฅ์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ ์ํ์๋ค.
์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต์ ์ํ ์ธ์ฅ ํ๊ดด๋ ์ฐ์ฑ ๊ฑฐ๋์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ์๋ค. ์ธ ํจ๋ ๋ชจ๋ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ 2)์ ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ฆ๊ฐ์ํจ ํ์ 3)~6)์
ํด์ ์ ์ฐจ๋ฅผ ๋ฐ๋ณตํ๋ค. ๊ฐ์ฅ ๋จผ์ ์ทจ์ฑ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ ํจ๋์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๋ฒฝ์ฒด์ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ค.
Fig. 8์ ๊ฐ ํจ๋์ ์ทจ์ฑ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ์ ์ํ์๋ค. ๋๊ฐ ์ธ์ฅ(diagonal tension) ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ ์จ๋ธ์ ์ฒ ๊ทผ
ํญ๋ณต(์ฐ์ฑ)์ดํ ์์ถ ํ๋์ง์ ์์ถ-์ ๋จ ํ๊ดด(์ทจ์ฑ)๋ก ์ ์๋๋ค. ๋ณต๋ถ ์์ถ(web crushing) ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ ์๋จ ํ๋์ง์ ํญ๋ณต ์ ์จ๋ธ ์ ๋จ
ํจ๋์ ์์ถ ํ๊ดด(์ทจ์ฑ)๋ก ์ ์๋๋ค.
Fig. 8 Failure modes in the proposed model
7) ์ต๋ ๊ฐ๋ ๊ฒฐ์ (Step 6)
Fig. 8์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๋ฒฝ์ฒด์ ํ๊ดด ๋ชจ๋๊ฐ ๊ฒฐ์ ๋๋ฉด ํด๋น ์ ๋จ ๋ณํ๋ฅ ์ํ์์์ ๊ฐ ํจ๋์ ์ ๋จ ์๋ ฅ์ ํตํด ํ๋์ง ๋ฒฝ์ฒด๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ค(์
(4)~(7)).
4. ํด์ ๋ชจ๋ธ ๊ฒ์ฆ
4.1 ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ๋จ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ํ๊ดด ๋ชจ๋ ์์ธก
์ ์ํ ๋ฑ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ ๋จ ๋ณํ์ ์ ์ฐจ์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐ์์ผ ๊ฐ๋ฉฐ ํด์์ ์ํํ๋ฏ๋ก(Fig. 7) ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฑฐ๋์ ์์ธกํ ์ ์๋ค. Fig. 9์ Kim and Park(2022)์ ์คํ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฑ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํตํ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค. Fig. 9(a), (b)๋ ๊ฐ๊ฐ ๋ณต๋ถ์์ถํ๊ดด ๋ฐ ๋๊ฐ์ธ์ฅํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ์ฒด๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๊ฐ ๊ทธ๋ฆผ์์ ์ผ์ชฝ ์ฌ์ง์ ์คํ์์ ๊ด์ธก๋ ํ๊ดด ๋ชจ๋, ๊ฐ์ด๋ฐ ๊ทธ๋ํ๋
์ ๋จ ๋ณํ-ํ์ค ๊ทธ๋ํ, ์ค๋ฅธ์ชฝ ๊ทธ๋ํ๋ ๋ฑ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํตํด ์์ธก๋ ์จ๋ธ ๋ฐ ํ๋์ง์ ์ ๋จ(์๋ ฅ) ๊ธฐ์ฌ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๋ณต๋ถ์์ถํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ
Fig. 9(a) ์คํ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์ด๋ฐ ๊ทธ๋ํ์์ ์ ์ ์๋ฏ์ด ์ต๋๊ฐ๋ ๋๋ฌ๊น์ง ์จ๋ธ์ ์ํ ๋๋ ์์ง ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต(โโโ ๋๋ โโณโ)์ ๋ฐ์ํ์ง ์์์ผ๋ฉฐ ์ต๋๊ฐ๋
๋๋ฌ ์งํ ๋ณต๋ถ์์ถํ๊ดด(โ*โ)๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ธก๋์๋ค. ์ค๋ฅธ์ชฝ ๊ทธ๋ํ์ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ์์๋ ์จ๋ธ(์ค์ )๊ฐ ๋ณต๋ถ์์ถํ๊ดด๋ก ์ธํด ๊ธ๊ฒฉํ ํ์ค ์ ํ๊ฐ
๋ฐ์ํ์์์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ฉด ๋๊ฐ์ธ์ฅํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ Fig. 9(b)์ ๊ฒฝ์ฐ ์จ๋ธ ๊ท ์ด๋ฉด์ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต ์ดํ ์์ถ ํ๋์ง์ ์ทจ์ฑ ์์ถํ๊ดด๊ฐ ๊ด์ฐฐ๋์๋ค. ํด์ ๋ชจ๋ธ์์๋ ์์ง ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต(โโณโ) ์ดํ ์์ถ ํ๋์ง์ ํ๊ดด๋ก
์ต๋๊ฐ๋๊ฐ ๊ฒฐ์ ๋๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ธก๋์๋ค. ์ค๋ฅธ์ชฝ ๊ทธ๋ํ์์ ์์ถ ํ๋์ง์ ํ๊ดด ์ดํ ๊ฐ๋ ์์ค๋ก ์ธํด ์ต๋ ๊ฐ๋๊ฐ ๊ฒฐ์ ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
Fig. 9 Shear response prediction (a) web crushing failure (b) diagonal tension failure
๋ ์คํ์ฒด ๋ชจ๋ ์์ถํ๋์ง์ ์ ๋จ ๊ฐ๋ ๊ธฐ์ฌ๊ฐ ์ธ์ฅ ํ๋์ง๋ณด๋ค ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋๋ฐ ์ด๋ ์ถ๋ ฅ์ ํจ๊ณผ๋ก ์ธํด ์์ถ ํ๋์ง์์ ์ ๋จ ๊ฐ๋๊ฐ ์ธ์ฅ ํ๋์ง๋ณด๋ค
๋ ํฌ๊ฒ ๋ฐํ๋์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ฑ๊ฐ ์ ๋จ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํตํ ์ต๋ ๊ฐ๋ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ($V_{test}$/$V_{pred.}$)๋ ๊ฐ๊ฐ 1.03, 1.17๋ก
์คํ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ ์ ํ ์์ธกํ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
4.2 ์ต๋ ๊ฐ๋ ์์ธก
๊ฐ๋ ํ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ํ๋น์ฑ์ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํด ๋ฒฝ์ฒด ์คํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์์งํ๊ณ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ฅผ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํ์๋ค. ์ ๋จ ํ๊ดด๋ ์ด 180๊ฐ์
๋ฐ๋ฒจํ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ ์๋ฃ๋ฅผ ์์งํ์๋ค. ์คํ ๋ฐ์ดํฐ๋ Gulec and Whittaker(2009) ๋ฐ Baek(2017)์ ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ์๋ค(Kim 2022). ์์ง๋ ์๋ฃ ์ค์์ 1๋จ ๋ฐฐ๊ทผ๋ ๋๊ป 70 mm ์ดํ์ ๋ฒฝ์ฒด(๋๊ป ๋ฐฉํฅ ์ชผ๊ฐ์ง ํ๊ดด ๋ชจ๋)์ ACI349 ๋๋ ACI318์ ๋ด์ง ๋ฒฝ์ฒด ์ค๊ณ ๊ธฐ์ค์ธ
์ต์ ์ฒ ๊ทผ๋น(0.25 %)์ ํ์ ํ ๋ฏธ๋ฌ๋๋ ์ฒ ๊ทผ๋น 0.2 % ๋ฏธ๋ง์ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ์ฒด๋ ์ ์ธํ์๋ค. Table 1์ ์์งํ ์คํ ๋ฐ์ดํฐ์ ์ค๊ณ ๋ฒ์๋ฅผ ์์ฝํ์๋ค.
์ ์ํ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ํตํด ์์ธกํ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ์คํ ๊ฐ๋๋ฅผ Fig. 10์ ๋น๊ตํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ์์ x์ถ์ ์์ธก ๊ฐ๋ y์ถ์ ์คํ ๊ฐ๋๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ฉฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ ๊ฐ๋๋ก ์ ๊ทํ(normalize)ํ์ฌ ํ์ํ์๋ค. ํ์ โรโ์
โโณโ๋ ํ์๋น๊ฐ 1.0 ์ดํ์ธ ๋ฐ๋ฒจํ(BAR) ๋ฐ ํ๋์ง(FLG)ํ ๋ฒฝ์ฒด๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค. ํ์๋น๊ฐ 1.0 ์ด์์ธ ๋ฐ๋ฒจํ(nsBAR) ๋ฐ ํ๋์งํ(nsFLG)
๋ฒฝ์ฒด๋ ๊ฐ๊ฐ โโ โ์ โโผโ๋ก ๋ํ๋ด์์ผ๋ ์ฌ๊ธฐ์ ์ํ๋ ์คํ์ฒด๋ ๋ชจ๋ ํ์๋น๊ฐ 2.0 ์ด์์ด์๋ค. ๋ง์ง๋ง์ผ๋ก โ๏ฝฅโ ํ์์ ์์ธก ์ ๋จ๊ฐ๋๊ฐ ํจ ๊ฐ๋๋ณด๋ค
ํฐ ๊ฒฝ์ฐ(FLX, $V_{pred.}$>$V_{f}$)๋ก ์ด๋ฌํ ์คํ์ฒด์ ๋ํด์๋ ์์ธก ์ ๋จ ๊ฐ๋๋ฅผ ํจ ๊ฐ๋๋ก ์ ํํ์๋ค.
Table 1 Design variables of existing test results
Design variables
|
Min.
|
Max.
|
Web thickness, $t_{W}$ (mm)
|
70
|
203
|
Wall length, $l_{w}$ (mm)
|
400
|
4,572
|
Wall height, $h_{w}$ (mm)
|
800
|
3,960
|
Aspect ratio, $h_{w}$/$l_{w}$
|
0.21
|
2.50
|
Concrete compressive strength, $f_{c}^{'}$ (MPa)
|
13.7
|
130.8
|
Re-bar yield strength, $f_{y}$ (MPa)
|
272
|
809
|
Web horizontal reinforcement ratio, $\rho_{h}$ (%)
|
0.20
|
2.80
|
Web vertical reinforcement ratio, $\rho_{v}$ (%)
|
0.20
|
2.80
|
Flange vertical reinforcement ratio, $\rho_{Fv}$ (%)
|
0.33
|
14.35
|
Axial load ratio, $P/A_{g}f_{c}^{'}$ (%)
|
0
|
27.3
|
Fig. 10 Predictions of peak shear strength
ํ์๋น๊ฐ 1.0 ์ดํ์ธ ๋ฐ๋ฒจํ(โรโ) ๋ฐ ํ๋์งํ(โโณโ) ๋ฒฝ์ฒด์ ์ต๋ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ์ ์ํ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ํตํด ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ์์ธก ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค(Table 2). ๋ฐ๋ฒจํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ธก ๊ฐ๋ ๋น($\tau_{test}$/$\tau_{pred.}$)์ ํ๊ท ์ 0.982, ํ์คํธ์ฐจ๋ 0.171, ๋ณ๋๊ณ์
0.174, ์ต์๊ฐ 0.717, ์ต๋๊ฐ 1.496์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ธก ๊ฐ๋ ๋น($\tau_{test}$/$\tau_{pred.}$)์
ํ๊ท ์ 1.130, ํ์คํธ์ฐจ๋ 0.172, ๋ณ๋๊ณ์ 0.152, ์ต์๊ฐ 0.844, ์ต๋๊ฐ 1.545๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ๋ชจ๋ ๋ฒฝ์ฒด
๊ฐ๋๋ฅผ ์ง๋์น๊ฒ(1.5๋ฐฐ ์ด์) ๊ณผ๋ ํ๊ฐํ๊ฑฐ๋ ๊ณผ์ํ๊ฐ ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์์ด ๋์ฒด๋ก ๊ท ์ผํ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
๋ฐ๋ฉด ํ์๋น๊ฐ 2.0 ์ด์์ธ ๋ฐ๋ฒจํ(โโ โ) ๋ฐ ํ๋์งํ(โโผโ) ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ํ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ด ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ณผ๋ํ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค($\tau_{pred.}$>$\tau_{test}$).
๊ทธ ์ด์ ๋ 3.2์ ์ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์จ๋ธ ๋ฒฝ์ฒด๊ฐ ์์ ์ ๋จ ์๋ ฅ๋ง์ ๋ถ๋ดํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ๊ณ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ํ์๋น๊ฐ 2.0 ์ด์์ ์ธ์ฅํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ
์ ๋จ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ํจ์ ์ํ ์ถ๋ฐฉํฅ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ด ์จ๋ธ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐํด์ง๋ฏ๋ก compression softening ํจ๊ณผ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์ํด ์จ๋ธ๊ฐ ๋ฐํํ๋ ์ ๋จ๊ฐ๋๊ฐ
๊ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํ์๋น๊ฐ ๋์ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ด ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉํ๊ณ ์ ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ํจ์ ์ํด ๊ฐ ์จ๋ธ์ ํ๋์ง์ ๋ฐ์ํ๋ ์ถ๋ ฅ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ํ๊ท ์ถ๋ ฅ์ผ๋ก
๋ฑ๊ฐ ํจ๋ ๋ชจ๋ธ์์ ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋ค. ์ธ์ฅํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ ํจ์ ์ํ ์ธ์ฅ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต ํ ์์ถ๋๋ฅผ ํตํด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ ๋จ ์ ํญ์ด ๋ฐํ๋๋ฏ๋ก Kang et al.(2009)์ ๋ชจ๋ธ์ ํ์ฉํ๊ฑฐ๋, Eom et al.(2010)๋ชจ๋ธ๊ณผ ๊ฐ์ด ํจ์ ์ํ ์จ๋ธ์ ์ธ์ฅ ์ฒ ๊ทผ์ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ถ๊ฐ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์จ๋ธ์ ์ ๋จ ๊ฐ๋ ์ ํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง ์ ๋จ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ธ์ฅํ
๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์คํ์ฒด ์๊ฐ ์ถฉ๋ถํ์ง ์์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒ์ฆ์ ํ๊ณ๊ฐ ์์ผ๋ฏ๋ก ์ด๋ฒ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ ์ํ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ํ์๋น๊ฐ
1.0 ์ดํ์ธ ๋ฐ๋ฒจํ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ํํ์ฌ ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
Table 2 Shear strength predictions
$\tau_{test}$/$\tau_{pred.}$
|
Total
|
Barbell wall
|
Flanged wall
|
Mean
|
1.021
|
0.982
|
1.130
|
Std.
|
0.182
|
0.171
|
0.172
|
CoV
|
0.178
|
0.174
|
0.152
|
Min
|
0.717
|
0.717
|
0.844
|
Max
|
1.545
|
1.496
|
1.545
|
Fig. 11์ ์์ธก ๊ฐ๋ ๋น($\tau_{test}$/$\tau_{pred.}$)๋ฅผ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ฃผ์ ์ค๊ณ ๋ณ์์ ๋ํ์ฌ ๋ํ๋ด์๋ค. ํ์์ Fig. 10๊ณผ ๋์ผํ๋ฉฐ ์์ธก ๊ฐ๋๋ฅผ (a) ํ์๋น, (b) ๋ฒฝ์ฒด ๋๊ป/๊ธธ์ด ๋น, (c) ์ ๊ทํ๋ ์จ๋ธ ์ํ์ฒ ๊ทผ๋น, (d) ์ ๊ทํ๋ ์จ๋ธ ์์ง์ฒ ๊ทผ๋น, (e) ์จ๋ธ๋จ๋ฉด์
๋๋น ํ๋์ง ๋จ๋ฉด์ ๋น, (f) ์ถ๋ ฅ๋น์ ๋ํด ๋ํ๋ด์๋ค.
ํ์๋น๊ฐ 1.0 ๋ฏธ๋ง์ธ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํด ๋ฒฝ์ฒด์ ํ์๊ณผ ๊ด๋ จ๋ ํน์ ๋ณ์์ ๋ํ ํธํฅ ์์ด ๋์ฒด๋ก ๊ท ์ผํ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค(Fig. 11(a), (b), (e)). ๋ฒฝ์ฒด์ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์ถ๋ ฅ์ ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์๋(Fig. 11(f)) ์ถ๋ ฅ์ ํฌ๊ธฐ์ ๊ด๊ณ์์ด ๋์ฒด๋ก ์ผ์ ํ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. ํ์ง๋ง ์จ๋ธ์ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ(Fig. 11(c), (d)) ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ์ ํธ์ฐจ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ด ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ํฅ์ผ๋ก ์ธํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ฒซ์งธ๋ ์จ๋ธ ์ฒ ๊ทผ๋์ด ๊ฐ์ํจ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฒฝ์ฒด ์ ๋จ๊ฐ๋์
๋ํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋๋ ์ฒ ๊ทผ ๋๋น ๊ฐ๋์ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ํฌ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋์ ๋ถํ์ค์ฑ์
๊ฐ๋ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ถํ์ค์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํจ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๋ ํ๋์ ์ด์ ๋ ํด์ ๋ชจ๋ธ์์ ์ ์ฉํ compression softening ๋ชจ๋ธ์ ๋ณด์์ฑ์ผ๋ก
์ธํ ๊ฒ์ด๋ค. ์ ์ ๋ชจ๋ธ์์ ์ ์ฉํ compression softening ๋ชจ๋ธ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ ๊ฐ๋๋ ์ฃผ์ธ์ฅ ๋ณํ๋ฅ (principal tensile
strain)์ ๋ฐ๋น๋กํ์ฌ ๊ฐ์ํ๊ฒ ๋๋๋ฐ ์ด ๋ ์ฒ ๊ทผ๋์ด ์ ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋๊ฐ ๊ณผ์ํ๊ฐ ๋๋ ๊ฒฝํฅ์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด๋ฅผ
๋ชจ๋ ํฌํจํ ์์ธก ๊ฐ๋ ๋น์ ํ๊ท ์ 1.021, ๋ณ๋ ๊ณ์๋ 0.178๋ก ๋ํ๋ ์์ ํธ์ฐจ๋ก ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ ์์ธกํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ ์
๋ชจ๋ธ์ ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๊ฐํ๋๋ฐ ์ ํฉํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 11 Shear strength predictions: (a) wall aspect ratio, (b) wall thickness-to-length ratio, (c) normalized horizontal reinforcement ratio, (d) normalized vertical reinforcement ratio, (e) ratio of sectional area of flange to web, and (f) axial force ratio
๊ฐ๋ฐ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ๋ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํํ ์ค๊ณ ๋ฐ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ ์๊ณผ ๋น๊ตํ์๋ค. Fig. 12์ ํ์๋น๊ฐ 2.0 ๋ฏธ๋ง์ธ ๋ฐ๋ฒจํ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ ๊ทํ๋ ์จ๋ธ ์ํ์ฒ ๊ทผ๋น์ ๋ฐ๋ผ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ฐ๋ฐ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ๋ ์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ๋
ํํ ACI ์ค๊ณ ๊ธฐ์ค ๋ฐ ์ง์ง์ทจ์ฝ๋ํ๊ฐ์์ ํ์ฉํ๋ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ(ASCE/SEI 43-05 ๋๋ Gulec and Whittaker(2011))๋ณด๋ค ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ ์์ธกํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. Gulec and Whittaker(2011)์ ๊ฒฝํ ์์ด ํํ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ ์ค์์๋ ๊ฐ์ฅ ์์ ํธ์ฐจ๋ฅผ ๋ํ๋ด์์ผ๋ ์ธ ๋ชจ๋ธ ๋ชจ๋ ๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ณผ์ํ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
๋ฐ๋ฉด ์ ์ ๋ชจ๋ธ(Fig. 12(d))์ ์ค์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋๋ฅผ ๋์ ์ ํ๋๋ก ์์ธกํ์๋ค. ํ์ง๋ง ๊ฐ๋จํ ๊ฐ๋ ์์ ํตํด ๊ฐ๋๋ฅผ ์์ธกํ๋ ํํ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ ์ ์ ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ๋ฌ ์ฐจ๋ก์ ๋ฐ๋ณต
๊ณ์ฐ์ด ์๊ตฌ๋๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ค๋ฌด์ ์ธ ํ์ฉ์ ์ํด์๋ ์ ์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ๊ฐ๋จํ ๋จ์ ์์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ๋ค.
Fig. 12 Comparison of shear strength predictions (a) ACI 318-19, (b) ASCE/SEI 43-05, (c) Gulec and Whittaker (2011), and (d) present study
5. ๊ฒฐ ๋ก
๋ค์ํ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ํ๋์ง์ ์ํด ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐ๋ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค. ํ์ง๋ง ํํ ์ค๊ณ ์์ด๋ ๊ฐ๋
์ ๊ธฐ๋ฐ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ์์ ํ๋์ง์ ์ํฅ์ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ง ๋ชปํ์ฌ ํ๊ฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ํ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ํฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด๋ฅผ ๊ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์
๊ฐ๋ ํ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ๊ณ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ต๋ฅผ ํตํด ํ๋น์ฑ์ ๊ฒํ ํ์๋ค. ์ฃผ์ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
1) ์ฌ๋ฌ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์คํ์์ ๊ณตํต์ ์ผ๋ก ๊ด์ฐฐ๋ ํ๊ดด ๋ชจ๋๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ ๋จ๊ฐ๋ ํ๊ฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ํ์๋ค. ์ ์ ๋ชจ๋ธ์ ์จ๋ธ์ ํ๋์ง๋ฅผ ๋ฑ๊ฐ์ ์ ๋จ
ํจ๋๋ก ์นํํ์ฌ ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๊ฐํ๋ฏ๋ก ๊ฐ ์์์ ๊ธฐ์ฌ๋๋ฅผ ๋
๋ฆฝ์ ์ผ๋ก ํ๊ฐํ ์ ์๋ค.
2) ์ ์ํ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ํ์๋น๊ฐ 1.0 ์ดํ์ธ ๋ฐ๋ฒจ ๋ฐ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ํ๊ดด๋ชจ๋ ๋ฐ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ฅผ ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ์์ธกํ์๋ค. ์์ธก ๊ฐ๋ ๋๋น ์คํ
๊ฐ๋ ๋น์ ํ๊ท ์ 1.02, ๋ณ๋๊ณ์๋ 0.18๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์์ ์ ํ์๋น๊ฐ ๋ฎ์ ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๊ฐํ๋๋ฐ ํ์ฉํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก
๊ธฐ๋๋๋ค.
3) ๋ฐ๋ฉด ํ์๋น๊ฐ 1.0 ์ด์์ธ ๋ฒฝ์ฒด์ ๋ํด ์ ๋จ ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ณผ๋ํ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ํ์๋น๊ฐ ๋์ ๋ฒฝ์ฒด์ ํจ ์ธ์ฅ์ ์ํ ์ ๋จ ๊ฐ๋ ์ ํ ํจ๊ณผ๋ฅผ
๊ณ ๋ คํ์ง ๋ชปํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.
4) ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ๋ฒฝ์ฒด์ ํก๋ ฅ์ด ๊ฐํด์ง๋ ๊ฒฝ์ฐ ์จ๋ธ์ ๋ฐ์ํ๋ ์ ๋จ๋ ฅ์ ์ํด ์๋จ ํ๋์ง์ ์๋ก ํฌ๊ธฐ๊ฐ ๋ฐ๋์ธ ์ถ๋ ฅ์ด ๋ฐ์ํ๋ค. ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ
์จ๋ธ์ ์ ๋จ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ์๋จ ํ๋์ง๋ ๋ฉด์ธ ๋ฐฉํฅ ๋ณํ์ ์ง์ ์ ํญํ์ฌ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฐ๋์ ๊ธฐ์ฌํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด ๋ ์ถ๋ ฅ์ ์ํฅ์ผ๋ก ์ธํด
์์ถ ํ๋์ง์ ์ ๋จ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ์ธ์ฅ ํ๋์ง๋ณด๋ค ํฌ๊ฒ ํ๊ฐ๋์๋ค.
์ ์ํ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์์ ์์ถ์ฅ์ด๋ก (MCFT)์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ๋ฒฝ์ฒด์ ์๋ต์ ๋ณํ์ ์ฆ๊ฐ์์ผ๊ฐ๋ฉด์ ๋จ๊ณ์ ์ผ๋ก ํ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฌ๋ฌ ์ฐจ๋ก์ ๋ฐ๋ณต ๊ณ์ฐ์ด ์๊ตฌ๋๋ค.
ํ๋์งํ ๋ฒฝ์ฒด ์ ๋จ ๊ฐ๋๋ฅผ ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ์์ธกํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ ๊ณ์ฐ ์ ์ฐจ๊ฐ ๋ณต์กํ๋ฏ๋ก ์ค๋ฌด์ ์ธ ํ์ฉ์ ์ ํ๋ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ด์ง์ค๊ณ ๋ฐ ๋ด์ง์ฑ๋ฅํ๊ฐ์์
ํ์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ค๋ฌด์ ์ผ๋ก ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ ๋จ์(closed form) ๊ฐ๋ ์์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ๋ค. ๋ํ, ์ ์ํ ๊ฐ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํ์๋น๊ฐ
๋ฎ์ ๋ฒฝ์ฒด์ ๊ฐ๋ ํ๊ฐ์ ์ด์ ์ ๋๊ณ ์์ผ๋ฏ๋ก ํ์๋น๊ฐ ๋์ ๋ฒฝ์ฒด๋ก ์ ์ฉ ๋ฒ์๋ฅผ ํ์ฅํ๊ธฐ ์ํด์๋ ํจ์ ์ํ ๋ฒฝ์ฒด์ ์ ๋จ ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋
๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ์ ์ด ์๊ตฌ๋๋ค.
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ฐ์
ํต์์์๋ถ(MOTIE)์ ํ๊ตญ์๋์ง๊ธฐ์ ํ๊ฐ์(KETEP)์ ์ง์์ ๋ฐ์ ์ํํ ์ฐ๊ตฌ ๊ณผ์ ์
๋๋ค(No. 20201510100020).
References
ACI Committee 318 , 2019, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI
318-19) and Commentary, Farmington Hills, MI; American Concrete Institute (ACI), pp.
322-323
ACI Committee 349 , 2013, Code Requirements for Nuclear Safety- Related Concrete Structures
(ACI 349-13) and Commentary, Farmington Hills, MI; American Concrete Institute (ACI).
196.
ASCE , 2005, Seismic Design Criteria for Structures, Systems, and Components in Nuclear
Facilities (ASCE/SEI 43-05), Reston, VA; American Society of Civil Engineers (ASCE).
15.
Baek J. W., 2017, Shear Strength and Shear-Friction Strength of RC Walls with Grade
550 MPa Reinforcing Bars, Ph.D. Thesis. Seoul National University.
Barda F., Hanson J. M., Corley W. G., 1977, Shear Strength of Low-Rise Walls with
Boundary Elements, Reinforced Concrete Structures in Seismic Zones, SP-53, Farmington
Hills, MI; American Concrete Institute (ACI), pp. 149-202
Eom T. S., Park H. G., Kim J. Y., 2010, Evaluation of Deformation Capacity of Slender
Reinforced Concrete Walls with Thin Web, Journal of the Korea Concrete Institute,
Vol. 22, No. 1, pp. 59-68
Grant F., Hardy G., Short S., 2018, Seismic Fragility and Seismic Margin Guidance
for Seismic Probabilistic Risk Assessments (3002012994), EPRI, CA
Gulec C. K., Whittaker A. S., 2009, Performance-Based Assessment and Design of Squat
Reinforced Concrete Walls, Technical Report MCEER-09-0010, University at Buffalo,
pp. 139-182
Gulec C. K., Whittaker A. S., 2011, Empirical Equations for Peak Shear Strength of
Low Aspect Ratio Reinforced Concrete Walls, ACI Structural Journal, Vol. 108, No.
1, pp. 80-89
Kang S. P., Choi K. K., Park H. G., 2009, Strain-Based Shear Strength Model for Prestressed
Beams, Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 21, No. 1, pp. 75-84
Kim J. H., 2022, Shear Strength Model for Squat Walls in NPP and Application in Seismic
Fragility Analysis, Ph.D. Thesis. Seoul National University (in press)
Kim J. H., Park H. G., 2020, Shear and Shear-Friction Strengths of Squat Walls with
Flanges, ACI Structural Journal, Vol. 117, No. 6, pp. 269-280
Kim J. H., Park H. G., 2022, Shear Strength of Flanged Squat Walls with 690 MPa Reinforcing
Bars, ACI Structural Journal (in press)
Thorenfeldt E., Tomaszewicz A., Jensen J. J., 1987, Mechanical Properties of High-Strength
Concrete and Application in Design, Proceedings of Symposium Utilization of High-
Strength Concrete. Norway
Vecchio F. J., Collins M. P., 1986, The Modified Compression Field Theory for Reinforced
Concrete Elements Subjected to Shear, ACI Structural Journal, Vol. 83, No. 2, pp.
219-231
Vecchio F. J., Collins M. P., 1993, Compression Response of Cracked Reinforced Concrete,
Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 119, No. 12, pp. 3