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  1. ๊ฒฝ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต ๊ฑด์„คํ™˜๊ฒฝ์—๋„ˆ์ง€๊ณตํ•™๋ถ€ ๋ถ€๊ต์ˆ˜ (Associate Professor, School of Architecture, Civil, Environmental, and Energy Engineering, Kyungpook National University, Daegu 41566, Rep. of Korea)
  2. ๊ฒฝ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต ๊ฑด์„คํ™˜๊ฒฝ์—๋„ˆ์ง€๊ณตํ•™๋ถ€ ๋ฐ•์‚ฌ๊ณผ์ • (Graduate Student, School of Architecture, Civil, Environmental, and Energy Engineering, Kyungpook National University, Daegu 41566, Rep. of Korea)



์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ, ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ, ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™, ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ
fiber-reinforced concrete, tension stiffening effect, tensile behavior, probabilistic distribution

1. ์„œ ๋ก 

๊ท ์—ด ํ›„ ์ทจ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด์ด๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์•ฝ์ ์„ ๋ณด์™„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฐฐํ•ฉ ์‹œ ์„ฌ์œ ๋ฅผ ํ˜ผ์ž…ํ•˜๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๊ด€ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ํ™œ๋ฐœํžˆ ์ง„ํ–‰๋˜์–ด ์™”๋‹ค. ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์˜ ์ธ๋ฐœ ์ž‘์šฉ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ์ดํ›„์—๋„ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๊ฐ€ ์—ฐ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ฐœํœ˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์žฅ์ ์ด ์žˆ๋‹ค. ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์€ ํ˜ผ์ž…๋œ ์„ฌ์œ ์˜ ์ข…๋ฅ˜, ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…๋Ÿ‰, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฐฐํ•ฉ ํŠน์„ฑ ๋“ฑ์— ๋”ฐ๋ผ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฐ›๋Š”๋‹ค. ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์€ Fig. 1์—์„œ ๋ณด๋Š” ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด ํฌ๊ฒŒ ๋‘ ๊ฐ€์ง€๋กœ ๊ตฌ๋ถ„๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(Naaman and Reinhardt 2003; Parra- Montesinos 2005; Fischer and Li 2006; Lee et al. 2010). ์ฆ‰, ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ๋กœ ์ธํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋งคํŠธ๋ฆญ์Šค์˜ ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„๋ณด๋‹ค ์ž‘์„ ๊ฒฝ์šฐ ๊ท ์—ด ํ•˜๋‚˜์— ๋ณ€ํ˜•์ด ์ง‘์ค‘๋˜๋Š” ์ธ์žฅ์—ฐํ™”๊ฑฐ๋™(tension sofetening behavior)์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ฒƒ๊ณผ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด ํด ๊ฒฝ์šฐ ๋‹ค์ค‘ ๋ถ„์‚ฐ ๊ท ์—ด๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ๋ณ€ํ˜•๊ฒฝํ™”๊ฑฐ๋™(strain hardening behavior)์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ตฌ๋ถ„๋œ๋‹ค.

์ด ์ค‘์—์„œ ์ธ์žฅ์—ฐํ™”๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด์ด๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฅผ ๊ตฌ์กฐ์žฌ๋กœ ํ™œ์šฉํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด, ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๋ชจ์‚ฌํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ๋งŽ์ด ์ง„ํ–‰๋˜์–ด ์™”๋‹ค(Marti et al. 1999; Voo and Foster 2003; Leutbecher and Fehling 2008; Stroeven 2009). ์ด๋“ค ์—ฐ๊ตฌ์ž๋“ค์€ ์ฃผ๋กœ ๋‹จ์ผ ์„ฌ์œ ์˜ ์ธ๋ฐœ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ถ€์ฐฉ ๊ฑฐ๋™์œผ๋กœ ๋‹จ์ˆœํ™”ํ•˜๊ณ  ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด ์„ฌ์œ ์˜ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•จ์œผ๋กœ์จ, ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ-๊ท ์—ดํญ ๊ด€๊ณ„์— ๋Œ€ํ•œ ๋ชจ๋ธ๋“ค์„ ์ œ์‹œํ•ด ์™”๋‹ค. ์ดํ›„ ์—”๋“œํ›„ํฌ(end-hooked) ํ˜•ํƒœ์˜ ๊ฐ•์„ฌ์œ ๊ฐ€ ํ˜ผ์ž…๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋Œ€ํ•ด, ์„ฌ์œ ์˜ ๋ถ€์ฐฉ ๊ฑฐ๋™๊ณผ ์—”๋“œํ›„ํฌ ๋ถ€๋ถ„์˜ ์ €ํ•ญ ์„ฑ๋Šฅ์„ ๊ฐ๊ฐ ๊ณ ๋ คํ•จ์œผ๋กœ์จ, ๋ณด๋‹ค ํ•ฉ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๋ชจ์‚ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ชจ๋ธ๋“ค์ด ์ œ์‹œ๋œ ๋ฐ” ์žˆ๋‹ค(Lee et al. 2011a, 2011b, 2013a).

์ด์™€ ๋ณ„๋„๋กœ, ๋ณ€ํ˜•๊ฒฝํ™”๊ฑฐ๋™๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ๋‹ค์ค‘ ๋ถ„์‚ฐ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๋ชจ์‚ฌํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํ•ด์„์  ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์ผ๋ถ€ ์ˆ˜ํ–‰๋œ ๋ฐ” ์žˆ๋‹ค(Shin et al. 2015; Choi et al. 2019). ์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด ๊ท ์ผํ•˜์ง€ ์•Š์€ ์„ฌ์œ  ๋ถ„ํฌ๋กœ ์ธํ•ด ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ตœ๋Œ€ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋˜๋ฉฐ, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ๊ฐ€์žฅ ์ž‘์€ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ ๋ณ€ํ˜•์ด ์ง‘์ค‘๋˜๊ณ  ๋ถ€์žฌ์˜ ๋‚ดํ•˜๋ ฅ์ด ๊ฒฐ์ •๋˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…๋Ÿ‰์ด ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋”๋ผ๋„ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด ๋น„๋ก€ํ•ด์„œ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š” ๊ธฐ์กด ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ(Oh 2011; Lee et al. 2016)๋ฅผ ๋ฐ˜์˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์žฅ์ ์ด ์žˆ๋‹ค.

ํ•œํŽธ, ์ธ์žฅ์—ฐํ™”๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด์ด๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ๊ท ์—ด ํ›„ ์ถฉ๋ถ„ํ•œ ๊ตฌ์กฐ ์„ฑ๋Šฅ์„ ํ™•๋ณดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ฒ ๊ทผ์ด ํ•จ๊ป˜ ๋ฐฐ๊ทผ๋˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ผ๋ฐ˜์ ์ด๋‹ค. ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฅด๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ๋Š” ๊ธฐ์กด์˜ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์— ๋น„ํ•ด ๋ณด๋‹ค ๋ถ„์‚ฐ๋œ ๊ท ์—ด๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ๊ท ์—ด๊ฐ„๊ฒฉ ๋ฐ ๊ท ์—ดํญ์ด ์ž‘๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚จ์œผ๋กœ์จ, ๊ท ์—ด ์ œ์–ด์— ํšจ๊ณผ์ ์ธ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์•Œ๋ ค์ ธ ์žˆ๋‹ค(Deluce and Vecchio 2013). Lee et al.(2013b)์€ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๋ฐ›๋Š” ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋Œ€ํ•ด ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ(tension stiffening behavior) ๋ชจ๋ธ์„ ์ œ์‹œํ•จ์œผ๋กœ์จ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์— ๋Œ€ํ•œ ํ•ด์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•œ ๋ฐ” ์žˆ๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ, ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์„ฌ์œ ์˜ ํšจ์œจ์„ฑ์ด ๋–จ์–ด์ง€๋Š” ๊ธฐ์กด์˜ ์—ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ(Shin et al. 2015; Lee et al. 2016; Choi et al. 2019)๋ฅผ ๋ฐ˜์˜ํ•˜์ง€ ๋ชปํ•จ์œผ๋กœ์จ, ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…๋Ÿ‰์ด ํด ๊ฒฝ์šฐ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๊ณผ๋Œ€ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋Š” ๊ฒฝํ–ฅ์ด ์žˆ๋‹ค.

์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด๋‹ค ํ•ฉ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ธกํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํ•ด์„ ๊ธฐ๋ฒ•์„ ์ œ์•ˆํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ์œ„ํ•ด ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์— ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด์—์„œ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์˜ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ํ•ด์„์— ๋ฐ˜์˜ํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์— ๋Œ€ํ•œ ๊ธฐ์กด ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ์™€์˜ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ œ์•ˆ ํ•ด์„ ๊ธฐ๋ฒ•์„ ๊ฒ€์ฆํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค.

Fig. 1 Tensile behavior of fiber reinforced concrete (from Lee et al. 2010)
../../Resources/KCI/JKCI.2023.35.3.335/fig1.png

2. ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™

์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์€ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ํ›„ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ ๋ฐœ์ƒ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ๊ฑฐ๋™ ํŠน์„ฑ์ด ๊ธฐ์กด ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚œ๋‹ค. Fig. 2(Noghabai 2000; Bischoff 2003; Deluce and Vecchio 2013; Lee et al. 2013b)์—์„œ ๋ณด๋Š” ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด, ๊ธฐ์กด ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ํ›„ ๊ฐ•์„ฑ์ด ์ ์ฐจ์ ์œผ๋กœ ๊ฐ์†Œํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ, ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ๋กœ ์ธํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ฒŒ ๋˜๋ฉฐ, ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐ€ํ•จ์— ๋”ฐ๋ผ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ๊ฐ€ ๊ฐ์†Œํ•˜๊ฒŒ ๋˜๊ณ , ์ฒ ๊ทผ ํ•ญ๋ณต ์ดํ›„์—๋Š” ๊ฑฐ์˜ ๋ฌด์‹œํ•  ์ •๋„๋กœ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ๊ฐ€ ์ž‘๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด์— ๋ฐ˜ํ•ด, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ๊ท ์—ด ๊ฐ„๊ฒฉ์ด ์ž‘์•„์ง์— ๋”ฐ๋ผ ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„์ด ์ž‘๊ฒŒ ๋˜์ง€๋งŒ, ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ์ฒ ๊ทผ ํ•ญ๋ณต ์ดํ›„์—๋„ ๊ธฐ์กด ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ณด๋‹ค ๋†’์€ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๋ฐœํœ˜ํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค.

Fig. 3(Lee et al. 2013b)์€ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๋ฐ›๋Š” ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ ๋‚ด์˜ ์žฌ๋ฃŒ ์š”์†Œ๋ณ„ ์ธ์žฅ๋ ฅ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ์—์„œ ๋ณด๋Š” ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด, ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ 0์œผ๋กœ ๊ณ ๋ ค๋˜๋ฉฐ, ๋ถ€์žฌ์— ๊ฐ€ํ•ด์ง„ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์„ฌ์œ ๊ฐ€ ๋ถ€๋‹ดํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ ๋ฉ€์–ด์งˆ์ˆ˜๋ก ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์„ฌ์œ ์˜ ๋ถ€์ฐฉ์œผ๋กœ ์ธํ•ด, ์ฒ ๊ทผ ์ธ์žฅ๋ ฅ ์ผ๋ถ€์™€ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋กœ ์ „๋‹ฌ๋˜๋ฉฐ, ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ท ์—ด๊ณผ ๊ท ์—ด ์‚ฌ์ด์—์„œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด ์กด์žฌํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค.

Fig. 2 Tensile behavior of RC and R/FRC (from Lee et al. 2013b)
../../Resources/KCI/JKCI.2023.35.3.335/fig2.png
Fig. 3 Distribution of tensile forces between cracks in a R/FRC member (from Lee et al. 2013b)
../../Resources/KCI/JKCI.2023.35.3.335/fig3.png

3. ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™ ํ•ด์„ ๊ธฐ๋ฒ• ๊ฐœ๋ฐœ

์ด ์žฅ์—์„œ๋Š” ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํ•ฉ๋ฆฌ์ ์ธ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™ ์˜ˆ์ธก์„ ์œ„ํ•ด, ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™ ํ•ด์„ ๊ธฐ๋ฒ•์„ ์ œ์•ˆํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค. ์ œ์•ˆ๋œ ํ•ด์„ ๊ธฐ๋ฒ•์—์„œ๋Š” ์„ฌ์œ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ฒ ๊ทผ ๋“ฑ 3๊ฐ€์ง€ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ์ธ์žฅ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„์„ ๊ฐ๊ฐ ์‚ฐ์ •ํ•œ๋‹ค. ํŠนํžˆ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ๋ ฅ ์‚ฐ์ • ์‹œ ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์— ๋”ฐ๋ฅธ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค.

3.1 ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ

์—”๋“œํ›„ํฌ ํƒ€์ž…์˜ ๊ฐ•์„ฌ์œ ๊ฐ€ ํ˜ผ์ž…๋˜์–ด ์ธ์žฅ์—ฐ์„ฑ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด์ด๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋Œ€ํ•ด, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ($f_{f}$)์€ Simplified Diverse Embedment Model(SDEM)(Lee et al. 2013a)์— ๊ทผ๊ฑฐํ•˜์—ฌ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(1)
$f_{f}=f_{st}+f_{eh}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $f_{st}$ ๋ฐ $f_{eh}$๋Š” ์„ฌ์œ  ๋ถ€์ฐฉ ๋ฐ ์—”๋“œํ›„ํฌ์— ์˜ํ•ด ๋ฐœํœ˜๋˜๋Š” ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์„ ๊ฐ๊ฐ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์„ฌ์œ  ๋ถ€์ฐฉ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ฃผ์–ด์ง„ ๊ท ์—ดํญ($w_{cr}$)์— ๋Œ€ํ•ด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •๋œ๋‹ค.

(2)
$f_{st}=\alpha_{f}V_{f}K_{st}\tau_{f,\: \max}\dfrac{l_{f}}{d_{f}}\left(1-\dfrac{2w_{cr}}{l_{f}}\right)^{2}$
(3)
$K_{st}=\begin{cases} \dfrac{\beta}{3}\dfrac{w_{cr}}{s_{f}}&{for}{w}_{{cr}}\le{s}_{{f}}\\ 1-\sqrt{\dfrac{{s}_{{f}}}{{w}_{{cr}}}}+\dfrac{\beta}{3}\sqrt{\dfrac{{s}_{{f}}}{{w}_{{cr}}}}&{for}{w}_{{cr}}>{s}_{{f}} \end{cases}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $\alpha_{f}$๋Š” ์„ฌ์œ ๋ถ„ํฌ๊ณ„์ˆ˜(fiber orientation factor), $V_{f}$๋Š” ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž… ์ฒด์ ๋น„, $s_{f}= 0.01{mm}$, $\beta =0.6$, $\tau_{f,\: \max}= 0.396\sqrt{f_{c}'}$, $l_{f}$๋Š” ์„ฌ์œ ๊ธธ์ด, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  $d_{f}$๋Š” ์„ฌ์œ  ๋‹จ๋ฉด ์ง€๋ฆ„์ด๋‹ค.

์—”๋“œํ›„ํฌ์— ์˜ํ•œ ์ €ํ•ญ๋ ฅ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ฃผ์–ด์ง„ ๊ท ์—ดํญ($w_{cr}$)์— ๋Œ€ํ•ด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •๋œ๋‹ค.

(4)
$f_{eh}=\alpha_{f}V_{f}K_{eh}\tau_{eh,\: ma x}\dfrac{2\left(l_{i}- 2 w_{cr}\right)}{d_{f}}$
(5)
$K_{eh}=\begin{cases} \gamma\left[\dfrac{2}{3}\dfrac{w_{cr}}{s_{eh}}-\dfrac{1}{5}\left(\dfrac{w_{cr}}{s_{eh}}\right)^{2}\right] \\ &{for}{w}_{{cr}}\le{s}_{{eh}} \\ 1+\left(\dfrac{7\gamma}{15}-1\right)\sqrt{\dfrac{{s}_{{eh}}}{{w}_{{cr}}}}-\dfrac{2\left(\sqrt{{w}_{{cr}}}-\sqrt{{s}_{{eh}}}\right)^{2}}{{l}_{{f}}-{l}_{{i}}} \\ &{for}{w}_{{cr}}>{s}_{{eh}} \end{cases}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $s_{eh}= 0.1{mm}$, $\gamma =0.8$, $\tau_{e h,\: \max}= 0.429\sqrt{f_{c}'}$, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  $l_{f}$๋ฐ $l_{i}$๋Š” ์„ฌ์œ ๊ธธ์ด ๋ฐ ์—”๋“œํ›„ํฌ ์‚ฌ์ด์˜ ๊ธธ์ด๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ ์‚ฐ์ • ์‹œ ๊ณ ๋ ค๋˜๋Š” ์„ฌ์œ ๋ถ„ํฌ๊ณ„์ˆ˜๋Š” ์„ฌ์œ ์˜ ๊ธธ์ด์™€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‹จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฐ›๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ฆ‰, ์„ฌ์œ  ๊ธธ์ด ๋Œ€๋น„ ๋‹จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์ž‘์„์ˆ˜๋ก ์„ฌ์œ ๋ถ„ํฌ๊ณ„์ˆ˜๋Š” ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ๋‹จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์„ฌ์œ  ๊ธธ์ด๋ณด๋‹ค ํฐ ์ง์‚ฌ๊ฐํ˜• ๋‹จ๋ฉด์— ๋Œ€ํ•ด ์„ฌ์œ ๋ถ„ํฌ๊ณ„์ˆ˜๋Š” Lee et al. (2015)์ด ์ œ์•ˆํ•œ ๋‹ค์Œ์˜ ์‹์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(6)
$\alpha_{f}=\dfrac{0.13}{\left(bh/l_{f}^{2}\right)}+0.087\left[\left(\dfrac{l_{f}}{b}\right)^{1.12}+\left(\dfrac{l_{f}}{h}\right)^{1.12}\right]+ 0.5$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $b$์™€ $h$๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‹จ๋ฉด์˜ ์žฅ๋ณ€ ๋ฐ ๋‹จ๋ณ€์„ ๊ฐ๊ฐ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

3.2 ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ

์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ์ด์ „์—๋Š” ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ๊ฑฐ๋™์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ฐ„๋‹จํžˆ ๊ณ„์‚ฐ๋œ๋‹ค. ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ์ดํ›„ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋งคํŠธ๋ฆญ์Šค ์ž์ฒด์˜ ์—ฐํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ๊ฒƒ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ๊ฒƒ ๋“ฑ ๋‘ ๊ฐ€์ง€๋กœ ๊ณ ๋ ค๋œ๋‹ค.

์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์—ฐํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ฃผ์–ด์ง„ ๊ท ์—ดํญ์— ๋Œ€ํ•ด ๋‹ค์Œ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(Voo and Foster 2003).

(7)
$f_{ct,\: soft}=f_{cr}e^{-aw_{cr}}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $f_{cr}$์€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„, $a$๋Š” ๊ตต์€ ๊ณจ์žฌ๋ฅผ ํฌํ•จํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋Œ€ํ•ด 15์ด๋‹ค.

ํ•œํŽธ, ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ท ์—ด ๊ฐ„๊ฒฉ์€ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ์„ฌ์œ ๊ฐ€ ํ˜ผ์ž…๋˜์ง€ ์•Š์€ ์ผ๋ฐ˜ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์— ๋น„ํ•ด ๊ท ์—ด ๊ฐ„๊ฒฉ์ด ์ž‘๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์—์„œ์˜ ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ผ๋ฐ˜ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์— ๋น„ํ•ด ๊ฐ์†Œํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์—์„œ์˜ ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์— ๋Œ€ํ•ด Lee et al.(2013b)์ด ์ œ์‹œํ•œ ๋ชจ๋ธ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด ๋ชจ๋ธ์—์„œ๋Š” ์ฃผ์–ด์ง„ ํ‰๊ท  ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ($\varepsilon_{1}$)์— ๋Œ€ํ•ด ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์„ ๋‹ค์Œ์˜ ์‹์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(8)
$f_{ct,\: TS}=\dfrac{f_{cr}}{1+\sqrt{3.6 c_{f}M\varepsilon_{1}}}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $c_{f}$์™€ $M$์€ ๊ฐ๊ฐ ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ๊ณผ ๊ฐ•์„ฌ์œ ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜๋Š” ๊ณ„์ˆ˜๋กœ์„œ, ๋‹ค์Œ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐ๋œ๋‹ค.

(9)
$M=\dfrac{A_{c}}{\sum d_{b}\pi}$
(10)
$c_{f}= 0.6 +\dfrac{1}{0.034}\left(\dfrac{l_{f}}{d_{f}}\right)\dfrac{V_{f}^{1.5}}{M^{0.8}}$

์‹ (8)์— ์˜ํ•ด ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์„ ์‚ฐ์ •ํ•  ๋•Œ์—๋Š” ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์ฒ ๊ทผ ํ•ญ๋ณต์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ฆ‰, ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๊ฐ€ ๋ถ€๋‹ดํ•˜๋Š” ์ธ์žฅ๋ ฅ์€ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ชจ๋‘ ๋ถ€๋‹ดํ•˜๊ฒŒ ๋˜๋ฉฐ, ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์ฒ ๊ทผ ์‘๋ ฅ์ด ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๋ฅผ ์ดˆ๊ณผํ•  ์ˆ˜ ์—†์œผ๋ฏ€๋กœ, ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ๋‹ค์Œ ์‹๊ณผ ๊ฐ’์ด ์ƒํ•œ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๊ฒŒ ๋œ๋‹ค.

(11)
$f_{ct,\: TS}\le\rho_{s}\left(f_{sy}- f_{s,\: avg}\right)$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $f_{sy}$๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๋ฅผ, $f_{s,\: avg}$๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ํ‰๊ท  ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

ํ•œํŽธ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๋น„์„ ํ˜• ๊ตฌ์กฐํ•ด์„์—์„œ๋Š” Vecchio(2000, 2001)์—์„œ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋“ฏ์ด ๋‘ ๊ฐ’ ์ค‘ ํฐ ๊ฐ’์„ ์„ ํƒํ•จ์œผ๋กœ์จ ํ•ด์„์— ๋ฐ˜์˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

3.3 ์ฒ ๊ทผ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ

์ฒ ๊ทผ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์™„์ „ ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™ ๋˜๋Š” ์ฒ ๊ทผ ํ•ญ๋ณต ํ›„ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”๊ฑฐ๋™(strain hardening behavior)์„ ์ถ”๊ฐ€๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ ์ฃผ์–ด์ง„ ํ‰๊ท  ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ($\varepsilon_{1}$)์— ๋Œ€ํ•ด ๊ฐ„๋žตํžˆ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์™„์ „ ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•  ๋•Œ ์ฒ ๊ทผ ์‘๋ ฅ($f_{s}$)-๋ณ€ํ˜•๋ฅ ($\varepsilon_{s}$) ๊ด€๊ณ„๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ํ‘œํ˜„๋œ๋‹ค.

(12)
$f_{s}=\begin{cases} E_{s}\varepsilon_{s}&{for}&\varepsilon_{{s}}\le\varepsilon_{{y}}\\ {f}_{{y}}&{for}&\varepsilon_{{s}}>\varepsilon_{{y}} \end{cases}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $E_{s}$๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜, $f_{y}$๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„, $\varepsilon_{y}$๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ํ•ญ๋ณต๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด๋‹ค.

3.4 ๋‹ค์ˆ˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์„ ๊ณ ๋ คํ•œ ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ๋ถ€์žฌ ์ธ์žฅ๋ ฅ

3.4.1 ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ ์ธ์žฅ๋ ฅ

์ฃผ์–ด์ง„ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์— ๋Œ€ํ•ด ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ($P$)์€ ์„ฌ์œ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ฒ ๊ทผ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ๋“ค์˜ ํ•ฉ์œผ๋กœ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(13)
$P=A_{c}\left(\alpha_{e}f_{f}+ f_{c}\right)+ A_{s}f_{s}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $f_{f}$๋Š” ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์œผ๋กœ์„œ ์‹ (1)๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐ๋œ๋‹ค. $f_{c}$๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์œผ๋กœ์„œ ์‹ (7)์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์—ฐํ™”ํšจ๊ณผ ๋ฐ ์‹ (8)์— ์˜ํ•œ ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ๊ฐ’ ์ค‘ ํฐ ๊ฐ’์„ ์„ ํƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. $f_{s}$๋Š” ์‹ (12)๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด๋ฉฐ, $A_{c}$ ๋ฐ $A_{s}$๋Š” ๊ฐ๊ฐ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฐ ์ฒ ๊ทผ์˜ ๋‹จ๋ฉด์ ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, $\alpha_{e}$๋Š” ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ์‹œ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ๋ฐ˜์˜ํ•˜๋Š” ๊ณ„์ˆ˜๋กœ์„œ, ๋‹ค์Œ ์ ˆ์— ์ƒ์„ธํžˆ ์„ค๋ช…๋œ๋‹ค.

3.4.2 ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์—์„œ์˜ ๋‹ค์ˆ˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ํšจ๊ณผ

์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์„ ์‚ฐ์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ œ์‹œ๋œ ๊ธฐ์กด๋ชจ๋ธ์ธ SDEM์€ ๋‹จ์ผ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋Œ€ํ•ด ๊ฐœ๋ฐœ๋œ ๋ชจ๋ธ๋กœ์„œ, ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ๊ฒฝ์šฐ ๊ทธ์— ๋Œ€ํ•œ ์˜ํ–ฅ์„ ์ถ”๊ฐ€๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ๋Š” ๋ถ€์žฌ ๋‚ด ์„ฌ์œ ์˜ ๋ถˆ๊ท ๋“ฑํ•œ ๋ถ„ํฌ๋กœ ์ธํ•ด ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์— ๊ฑธ์ณ์žˆ๋Š” ์„ฌ์œ ์˜ ์ˆ˜ ๋˜ํ•œ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด๋กœ ์ธํ•ด, ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋ฉฐ, ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋ถ€์žฌ ์ „์ฒด์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ์ตœ๋Œ€๊ฐ’์€ ๊ฐ€์žฅ ์ทจ์•ฝํ•œ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์— ์˜ํ•ด ์ง€๋ฐฐ๋œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ๋‹ค์ˆ˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ์‹œ์—๋Š” ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ์ถ”๊ฐ€๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ์•ผ ํ•œ๋‹ค.

Choi et al. (2019)์€ ๋‹ค์ค‘๋ถ„์‚ฐ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๊ณ ์„ฑ๋Šฅ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฅผ ๋Œ€์ƒ์œผ๋กœ, ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜๊ณ , SDEM์— ๊ทผ๊ฑฐํ•˜์—ฌ ๋‹ค์ค‘๋ถ„์‚ฐ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๊ณ ์„ฑ๋Šฅ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๊ธฐ๋ฒ•์„ ์ œ์•ˆํ•œ ๋ฐ” ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋ฏ€๋กœ, ๋‹ค์ˆ˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ์œ ์‚ฌํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ๊ท ์—ด๋ฉด์— ๊ฑธ์ณ์žˆ๋Š” ์„ฌ์œ ์˜ ์ˆ˜์— ๋น„๋ก€ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ, ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋Š” ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์— ๊ฑธ์ณ ์žˆ๋Š” ์„ฌ์œ ์˜ ์ˆ˜์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋”ฐ๋ฅด๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์—”๋“œํ›„ํฌ ํƒ€์ž…์˜ ์„ฌ์œ ๊ฐ€ ํ˜ผ์ž…๋œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์— ๋Œ€ํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‹จ๋ฉด ๋‚ด ์„ฌ์œ ์˜ ์ˆ˜๋ฅผ ์ธก์ •ํ•œ ๊ธฐ์กด ๋ฌธํ—Œ(Lee et al. 2014, 2015)์— ์˜ํ•˜๋ฉด, ๋ถ€์žฌ ๋‚ด ์„ฌ์œ ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ์— ๋Œ€ํ•ด ๋ณ€๋™๊ณ„์ˆ˜(CoV)๊ฐ€ 0.2์ธ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ๊ท ์—ด ๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ ๋˜ํ•œ ๋ณ€๋™๊ณ„์ˆ˜๊ฐ€ 0.2์ธ ์ •๊ทœ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋”ฐ๋ฅด๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

Fig. 4๋Š” ๋ฐœ์ƒ ๊ท ์—ด ์ˆ˜์— ๋”ฐ๋ฅธ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์˜ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜๋Š” ๊ณ„์ˆ˜ $\alpha_{e}$์˜ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์ฐธ๊ณ ๋กœ, $\alpha_{e}$์˜ ๊ฐ’์€ ํ‰๊ท ์ด 1, ๋ณ€๋™๊ณ„์ˆ˜๊ฐ€ 0.2์ธ ์ •๊ทœ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ํ† ๋Œ€๋กœ, ์ฃผ์–ด์ง„ ๊ท ์—ด ์ˆ˜์™€ ๋™์ผํ•œ ๊ฐฏ์ˆ˜์˜ ๋‚œ์ˆ˜๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•œ ํ›„ ๊ฐ€์žฅ ์ž‘์€ ๊ฐ’์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ $\alpha_{e}$ ๋˜ํ•œ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ๊ฐ€์ง€๋ฏ€๋กœ, 100,000๋ฒˆ์˜ ๋ฐ˜๋ณต ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•œ Monte-Carlo simulation์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ $\alpha_{e}$์˜ ํ‰๊ท  ๋ฐ ํ‘œ์ค€ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ์‚ฐ์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ์—์„œ ๋ณด๋Š” ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด ๊ท ์—ด ์ˆ˜๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ• ์ˆ˜๋ก $\alpha_{e}$๊ฐ€ ๊ฐ์†Œํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ์ด๋Š” ์„ฌ์œ ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋กœ ์ธํ•ด ๋ถ€์žฌ ๋‚ด ๋ฐœ์ƒ ๊ท ์—ด ์ˆ˜๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ• ์ˆ˜๋ก ์ œ์ผ ์ทจ์•ฝํ•œ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ ์ฐจ ์ž‘์•„์งˆ ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์ด ํฌ๊ฒŒ ๋˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์ฐธ๊ณ ๋กœ, ์ผ์ถ• ์ธ์žฅ์„ ๋ฐ›๋Š” ๋ถ€์žฌ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ท ์—ด ์ˆ˜๋Š” ๋ถ€์žฌ์˜ ๊ธธ์ด๋ฅผ ํ‰๊ท  ๊ท ์—ด ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆ”์œผ๋กœ์จ ๊ฐ„๋žตํžˆ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋กœ๋ถ€ํ„ฐ Fig. 4๋ฅผ ํ†ตํ•ด $\alpha_{e}$๋ฅผ ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

Fig. 4 The coefficient $\alpha_{e}$ considering the number of cracks
../../Resources/KCI/JKCI.2023.35.3.335/fig4.png

3.4.3 ๊ท ์—ด ๊ฐ„๊ฒฉ

์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ฃผ์–ด์ง„ ํ‰๊ท  ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์— ๋Œ€ํ•ด ๊ณ„์‚ฐ๋˜๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด, ์—ฐํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋งคํŠธ๋ฆญ์Šค ๋ฐ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์€ ์ฃผ์–ด์ง„ ๊ท ์—ดํญ์— ๋Œ€ํ•ด ๊ณ„์‚ฐ๋œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ํ•ด์„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” ํ‰๊ท  ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ๊ณผ ๊ท ์—ดํญ ์‚ฌ์ด์˜ ๊ด€๊ณ„๊ฐ€ ์ •์˜๋˜์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๊ท ์—ดํญ์€ ํ‰๊ท  ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ๊ณผ ํ‰๊ท  ๊ท ์—ด๊ฐ„๊ฒฉ์„ ๊ณฑํ•จ์œผ๋กœ์จ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํ‰๊ท  ๊ท ์—ด๊ฐ„๊ฒฉ์€ Deluce et al. (2014)์ด ์ œ์‹œํ•œ ๋‹ค์Œ์˜ ์‹์„ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(14)
$s_{cr}= 2\left(c +\dfrac{s_{b}}{10}\right)k_{3}+\dfrac{k_{1}k_{2}}{s_{mi}}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $c$๋Š” ๊ตต์€๊ณจ์žฌ ์ตœ๋Œ€์น˜์ˆ˜์˜ 1.5๋ฐฐ, ์ดํ˜•์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์ง์ ‘ ์ธ์žฅ์„ ๋ฐ›๋Š” ๋ถ€์žฌ์˜ ๊ฒฝ์šฐ $k_{1}= 0.4$, $k_{2}= 0.25$, $s_{b}$๋Š” ์ฒ ๊ทผ์˜ ์ตœ๋Œ€ ๊ฐ„๊ฒฉ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, $k_{3}$ ๋ฐ $s_{mi}$๋Š” ์ฃผ์–ด์ง„ ์ฒ ๊ทผ๋น„($\rho_{s}$) ๋ฐ ์„ฌ์œ ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ ๋‹ค์Œ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐ๋œ๋‹ค.

(15)
$k_{3}= 1-\dfrac{\min\left(V_{f,\: }0.015\right)}{0.015}\left\{1-\min\left(\dfrac{50}{l_{f}/ d_{f}},\: 1.0\right)\right\}$
(16)
$s_{mi}=\dfrac{\rho_{s}}{d_{b}}+\dfrac{\alpha_{f}V_{f}}{d_{f}}\max\left(\dfrac{l_{f}/ d_{f}}{50,\:}1.0\right)$

4. ์ œ์•ˆ ๋ชจ๋ธ ๊ฒ€์ฆ

4.1 ๊ธฐ์กด ์‹คํ—˜ ์š”์•ฝ

์ œ์•ˆ๋œ ํ•ด์„ ๊ธฐ๋ฒ•์˜ ๊ฒ€์ฆ์„ ์œ„ํ•ด, Fig. 5์— ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด 1 m ๊ธธ์ด๋ฅผ ๊ฐ–๋Š” ์ด 47๊ฐœ์˜ ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์— ๋Œ€ํ•œ ์ง์ ‘์ธ์žฅ์‹คํ—˜์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•œ Deluce et al. (2013)์˜ ์‹œํ—˜์ฒด๋“ค์„ ํ•ด์„ ๋Œ€์ƒ์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค. Deluce et al. (2013)์ด ์ˆ˜ํ–‰ํ•œ ์‹คํ—˜์—์„œ๋Š” ๊ฐ๊ฐ ์„ธ ๊ฐ€์ง€์˜ ์„ฌ์œ  ํ˜•์ƒ๋น„($l_{f}/ d_{f}$), ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…๋ฅ (์ฒด์ ๋น„ 0.5, 1.0, 1.5 %), ์ฒ ๊ทผ ์ง€๋ฆ„(11.3, 19.5, 29.9 mm)๊ณผ ๋‹ค์„ฏ ๊ฐ€์ง€์˜ ์ฒ ๊ทผ๋น„(1.33, 1.56, 1.75, 3.00, 4.00 %)๋ฅผ ์‹คํ—˜ ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ๋ชจ๋“  ์‹œํ—˜์ฒด์—์„œ ์—”๋“œํ›„ํฌ ํ˜•ํƒœ์˜ ๊ฐ•์„ฌ์œ ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ์‹คํ—˜๊ฒฐ๊ณผ์™€์˜ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์„ ํ™•๋ณดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋™์ผ ์‹คํ—˜ ๋ณ€์ˆ˜์— ๋Œ€ํ•ด ๊ธฐ๋ณธ์ ์œผ๋กœ 2๊ฐœ์˜ ์‹œํ—˜์ฒด๋ฅผ ์ œ์ž‘ํ•˜์—ฌ ์‹คํ—˜์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค.

์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋ณด๋‹ค ๋ช…ํ™•ํžˆ ๋ถ„์„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๊ธฐ์กด ์‹œํ—˜์ฒด ์ค‘ ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…๋ฅ ์ด 1.5 %๋กœ์„œ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ๊ธฐ์—ฌ๋„๊ฐ€ ํฐ ์‹œํ—˜์ฒด๋“ค์„ ํ•ด์„ ๋Œ€์ƒ์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ์‹คํ—˜ ์ค‘ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด ์ž˜๋ชป ์ธก์ •๋œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋˜๋Š” FRC4-200/30 ์‹œํ—˜์ฒด๋ฅผ ํ•ด์„ ๋Œ€์ƒ์—์„œ ์ œ์™ธํ•˜์˜€๋‹ค. ํ•ด์„ ๋Œ€์ƒ์—์„œ ๊ณ ๋ ค๋œ ์ด 21๊ฐœ์˜ ์‹œํ—˜์ฒด๋ฅผ ์š”์•ฝํ•˜๋ฉด Table 1๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

Fig. 5 Direct tension specimen, as tested by Deluce et al. (2013)
../../Resources/KCI/JKCI.2023.35.3.335/fig5.png
Table 1 Summary of the specimens for validating, as tested by Deluced et al. (2013)

Specimen

$f_{c}'$ (MPa)

$\rho_{s}$(%)

$d_{b}$(mm)

$V_{f}$(%)

$l_{f}$(mm)

$d_{f}$(mm)

$f_{fu}$(MPa)

FRC3-

50/10

52.3

4.00

11.3

1.5

30

0.38

2,300

FRC3-

80/10

52.9

1.56

11.3

FRC3-

100/20

62.0

3.00

19.5

FRC3-

150/20

62.0

1.33

19.5

FRC3-

150/30

46.0

3.11

29.9

FRC3-

200/30

63.1

1.75

29.9

FRC4-

150/20

52.8

1.33

19.5

30

0.55

1,100

FRC4-

150/30

32.5

3.11

29.9

FRC5-

150/20

78.8

1.33

19.5

50

1.05

1,000

FRC5-

150/30

77.0

3.11

29.9

FRC5-

200/30

70.3

1.75

29.9

4.2 ๊ธฐ์กด ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ํ•ด์„ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต

์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ ์ธ์žฅ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ์™€ ์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์ œ์•ˆํ•œ ํ•ด์„ ๋ฐฉ์•ˆ์— ์˜ํ•ด ์˜ˆ์ธก๋œ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ Fig. 6์— ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ๋‹ค. ์ฐธ๊ณ ๋กœ ์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์ œ์•ˆํ•œ ํ•ด์„ ๋ฐฉ์•ˆ์—์„œ๋Š” ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ํ™•๋ฅ ๋ก ์ ์ธ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฏ€๋กœ, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ ์‚ฐ์ • ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ‰๊ท ๊ฐ’๊ณผ ํ‘œ์ค€ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ๊ฐ€๊ฐํ•œ ๊ฐ’์œผ๋กœ ๊ณ„์‚ฐํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ทธ๋ฆผ์— ๊ฐ™์ด ๋น„๊ตํ•˜์˜€๋‹ค. ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ ์‚ฐ์ • ์‹œ ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์— ๋”ฐ๋ฅธ ํšจ๊ณผ๋ฅผ ๋ฌด์‹œํ•œ ๊ธฐ์กด(Lee et al. 2013b)์˜ ํ•ด์„ ๋ฐฉ๋ฒ•์— ์˜ํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ ๋˜ํ•œ ๊ทธ๋ฆผ์— ํ•จ๊ป˜ ๋น„๊ตํ•˜์˜€๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ์—์„œ ๋ณด๋Š” ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด, ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์— ๋Œ€ํ•œ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์ง€ ์•Š์„ ๊ฒฝ์šฐ FRC4-150/30 ์‹œํ—˜์ฒด๋ฅผ ์ œ์™ธํ•œ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ์‹œํ—˜์ฒด์— ๋Œ€ํ•ด ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๋‹ค์†Œ ๊ณผ๋Œ€ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ์ด์— ๋ฐ˜ํ•ด, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์— ๋Œ€ํ•œ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์‹ค์ œ ์‹คํ—˜์—์„œ ์ธก์ •๋œ ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด๋‹ค ํ•ฉ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™ ํ•ด์„ ์‹œ ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ์•ผ ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

Fig. 6 Comparison of the test results and the analysis results
../../Resources/KCI/JKCI.2023.35.3.335/fig6.png

5. ๊ฒฐ ๋ก 

์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณด๋‹ค ํ•ฉ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ธกํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ํ•ด์„ ๋ฐฉ์•ˆ์ด ์ œ์‹œ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ์œ„ํ•ด ์ฃผ์–ด์ง„ ๋ถ€์žฌ ๋ณ€ํ˜•์— ๋Œ€ํ•ด ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ์„ฌ์œ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋งคํŠธ๋ฆญ์Šค, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ฒ ๊ทผ ๋“ฑ ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ์žฌ๋ฃŒ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๊ฐ๊ฐ ์‚ฐ์ •ํ•œ ํ›„ ์ด๋ฅผ ํ•ฉ์‚ฐํ•จ์œผ๋กœ์จ ๋ถ€์žฌ ์ „์ฒด์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜์˜€๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ, ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…์œผ๋กœ ์ธํ•ด ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๊ท ์—ด์ด ๋ถ„์‚ฐ๋˜์–ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ํŠน์„ฑ์œผ๋กœ ์ธํ•ด, ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์— ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ์ถ”๊ฐ€๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค. ์ œ์•ˆ๋œ ํ•ด์„ ๋ฐฉ์•ˆ์€ ๊ธฐ์กด ๋ฌธํ—Œ์—์„œ์˜ ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ์™€์˜ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด ์—ฐ๊ตฌ ์ˆ˜ํ–‰์„ ํ†ตํ•ด ํ™•๋ณด๋œ ์ฃผ์š” ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์š”์•ฝํ•˜๋ฉด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

1) ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ํ•ฉ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ธกํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„, ์ธ์žฅ์—ฐํ™”ํšจ๊ณผ ๋ฐ ์ฒ ๊ทผ ๋ถ€์ฐฉ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๊ฐ•ํ™”ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋งคํŠธ๋ฆญ์Šค์— ์˜ํ•œ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ฒ ๊ทผ์— ์˜ํ•œ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„ ๋“ฑ ์ด ์„ธ ๊ฐ€์ง€์˜ ์„ฑ๋ถ„์œผ๋กœ ๊ตฌ๋ถ„ํ•˜์—ฌ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ์‚ฐ์ •ํ•˜์˜€๋‹ค.

2) ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์—์„œ ์ฒ ๊ทผ ๋ฐ ์„ฌ์œ  ํ˜ผ์ž…์— ๋”ฐ๋ฅธ ๋‹ค์ˆ˜์˜ ๋ถ„์‚ฐ๋œ ๊ท ์—ด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋ฉฐ, ์ด์— ๋”ฐ๋ผ ๊ฐ ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ์˜ ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ฐ–๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํ•ด์„์—์„œ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค.

3) ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋Š” ์„ฌ์œ  ๋ถ„ํฌ์— ๋Œ€ํ•œ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋”ฐ๋ฅด๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ๊ฐ€์žฅ ์ž‘๊ฒŒ ๋ฐœํ˜„๋˜๋Š” ๊ท ์—ด๋ฉด์—์„œ ์ตœ๋Œ€ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ๊ฐ€์ง€๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํ•ด์„์—์„œ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด์— ๋”ฐ๋ผ ๋ถ€์žฌ ๋‚ด ๊ท ์—ด์˜ ์ˆ˜๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ• ์ˆ˜๋ก ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด ์ ์ฐจ์ ์œผ๋กœ ๊ฐ์†Œํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ณ ๋ คํ•˜์˜€๋‹ค.

4) ๊ธฐ์กด ๋ฌธํ—Œ์—์„œ์˜ ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ์™€ ๋น„๊ตํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์ง€ ์•Š์€ ๊ฒฝ์šฐ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ์‹œํ—˜์ฒด์— ๋Œ€ํ•ด ์ฒ ๊ทผ ๋ฐฐ๊ทผ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™์„ ๊ณผ๋Œ€ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ์ด์— ๋ฐ˜ํ•ด, ์„ฌ์œ ์— ์˜ํ•œ ์ธ์žฅ๋ ฅ์˜ ํ™•๋ฅ ๋ก ์  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•œ ์ œ์•ˆ๋œ ํ•ด์„ ๋ฐฉ์•ˆ์€ ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ „๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์ž˜ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค.

5) ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฅผ ๊ตฌ์กฐ์žฌ๋กœ์„œ ํ™œ์šฉ ์‹œ ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ๋งŽ์„ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ƒ๋œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ด ์—ฐ๊ตฌ์˜ ์ฃผ์š” ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ์„ฌ์œ ๋ณด๊ฐ• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ตฌ์กฐ ๊ฑฐ๋™ ์˜ˆ์ธก ๋ฐ ์„ค๊ณ„ ๋ฐฉ์•ˆ ๋งˆ๋ จ ๋“ฑ ๊ด€๋ จ ์—ฐ๊ตฌ์— ์œ ์šฉํ•  ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ธฐ๋Œ€๋œ๋‹ค.

6) ์ด ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์ œ์•ˆํ•œ ํ•ด์„๊ธฐ๋ฒ•์€ ํ›„ํฌ ํ˜•ํƒœ์˜ ๊ฐ•์„ฌ์œ ๊ฐ€ ํ˜ผ์ž…๋œ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€์žฌ์˜ ์‹คํ˜๊ฒฐ๊ณผ์™€์˜ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ฒ€์ฆ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฐฐํ•ฉ ๋ฐ ์„ฌ์œ  ์ข…๋ฅ˜์— ๋”ฐ๋ผ ์ธ์žฅ๊ฑฐ๋™ ํŠน์„ฑ์ด ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ, ์ด์™€ ๊ด€๋ จ๋œ ์ถ”๊ฐ€ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

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์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ์ •๋ถ€(๊ณผํ•™๊ธฐ์ˆ ์ •๋ณดํ†ต์‹ ๋ถ€) ์žฌ์› ํ•œ๊ตญ์—ฐ๊ตฌ์žฌ๋‹จ(NRF-2020R1I1A3073831) ๋ฐ ๊ฒฝ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต์˜ ์ง€์›์œผ๋กœ ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด์— ๊ฐ์‚ฌ๋“œ๋ฆฝ๋‹ˆ๋‹ค.

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