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Journal of the Korea Concrete Institute

J Korea Inst. Struct. Maint. Insp.
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  1. ์ •ํšŒ์›,์ฒญ์šด๋Œ€ํ•™๊ต ํ† ๋ชฉํ™˜๊ฒฝ๊ณตํ•™๊ณผ ๊ต์ˆ˜
  2. ์ •ํšŒ์›,์ „์ฃผ๋Œ€ํ•™๊ต ํ† ๋ชฉํ™˜๊ฒฝ๊ณตํ•™๊ณผ ๊ต์ˆ˜



FRP, ์ค‘๊ณตํ˜• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ถฉ์ „ FRP Tube ๋ง๋š, ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•, ๋ณตํ•ฉ์žฌ๋ฃŒ
FRP, Hollow concrete filled FRP tube pile, Strain compatibility method, Composite materials

1. ์„œ ๋ก 

๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ํ•˜์ค‘์„ ์•ˆ์ „ํ•˜๊ฒŒ ์ง€์ง€์ธต์— ์ „๋‹ฌํ•˜์—ฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์„ ์ง€์ง€ํ•˜๋Š” ์—ญํ• ์„ ํ•˜๋Š” ๋ง๋š์œผ๋กœ, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ๊ฐ•์„ ์œผ๋กœ ์ œ์ž‘๋˜๋Š” PHC (Prestressed High-strength Concrete)๋ง๋š๊ณผ ๊ฐ•์žฌ๋กœ ์ œ์ž‘๋˜๋Š” ๊ฐ•๊ด€๋ง๋š์ด ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค. PHC๋ง๋š์€ ์••์ถ•๊ฐ•๋„๊ฐ€ ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„์— ๋น„ํ•˜์—ฌ ๋งค์šฐ ํฌ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ˆ˜์งํ•˜์ค‘์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ์„ฑ์€ ์šฐ์ˆ˜ํ•˜๋‚˜, ์ˆ˜ํ‰ํ•˜์ค‘์— ์˜ํ•˜์—ฌ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ํœจ์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ์„ฑ์€ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์ทจ์•ฝํ•˜๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด, ๊ฐ•๊ด€๋ง๋š์€ ์••์ถ•๊ฐ•๋„์™€ ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„๊ฐ€ ๋™์ผํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ํœจ๊ฐ•๋„๊ฐ€ ์šฐ์ˆ˜ํ•˜์ง€๋งŒ, PHC๋ง๋š์— ๋น„ํ•ด์„œ ์ž์žฌ๋น„๊ฐ€ 3~4๋ฐฐ ์ •๋„ ๊ณ ๊ฐ€์ด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ฒฝ์ œ์„ฑ์ด ๋–จ์–ด์ง€๊ณ , ๋ถ€์‹์— ์˜ํ•œ ๋‹จ๋ฉด๊ฐ์†Œ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•  ์šฐ๋ ค๊ฐ€ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์••์ถ•๋ถ€์—์„œ ์ขŒ๊ตด์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ์šฐ๋ ค๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค.

์ตœ๊ทผ์—๋Š” ์ง€์ง„ํ•˜์ค‘ ๋“ฑ ์ˆ˜ํ‰ํ•˜์ค‘์— ๋Œ€ํ•œ ์ค‘์š”๋„๊ฐ€ ๋†’์•„์ง€๊ณ  ์žˆ๋Š” ์ถ”์„ธ์ด๋ฉฐ, PHC๋ง๋š๊ณผ ๊ฐ•๊ด€๋ง๋š์˜ ๋ฌธ์ œ์ ์„ ๋ณด์™„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ถฉ์ „ ๊ฐ•๊ด€๋ง๋š(Concrete Filled Steel Tube Pile, CFT๋ง๋š)์— ๋Œ€ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ํ™œ๋ฐœํžˆ ์ง„ํ–‰๋˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค. CFT๋ง๋š์€ ๊ฐ•๊ด€ ๋‚ด๋ถ€์— ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฅผ ์ถฉ์ „ํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ, ๊ฐ•๊ด€๋ง๋š์— ๋น„ํ•˜์—ฌ ๊ฐ•์žฌ ์‚ฌ์šฉ๋Ÿ‰์„ ์ค„์ผ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๊ฐ•๊ด€๋ถ€๊ฐ€ ๋‚ด๋ถ€์— ์ถฉ์ „๋˜๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๋ณ€ํ˜•์„ ๊ตฌ์†ํ•˜๋Š” ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ๋กœ ์ธํ•˜์—ฌ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์••์ถ•๊ฐ•๋„๊ฐ€ ์ปค์ง€๊ณ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ๊ฐ•๊ด€๋ถ€์˜ ์••์ถ•์˜์—ญ์—์„œ ๋ฐœ์ƒ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๊ตญ๋ถ€์ขŒ๊ตด์„ ์–ต์ œํ•จ์œผ๋กœ ์ธํ•˜์—ฌ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋‚˜ ๊ฐ•๊ด€ ๋‹จ์ผ ๊ตฌ์กฐ์— ๋น„ํ•˜์—ฌ ํœจ, ์••์ถ•, ์ „๋‹จ์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ์„ฑ์ด ๋›ฐ์–ด๋‚œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋ฐํ˜€์กŒ๋‹ค(Kang et al., 2011).

ํ•˜์ง€๋งŒ, CFT๋ง๋š์€ ์—ฌ์ „ํžˆ ๋ถ€์‹์— ์˜ํ•œ ์†์ƒ์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ์šฐ๋ ค๊ฐ€ ์žˆ๊ณ , CFT๋ง๋š์€ ๊ฒฝ์ œ์„ฑ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ ๊ฐ•๊ด€๋ง๋š๋ณด๋‹ค ๊ฐ•๊ด€๋ถ€์˜ ๋‘๊ป˜๊ฐ€ ์ž‘๊ฒŒ ์„ค๊ณ„๋˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋ถ€์‹์— ์˜ํ•œ ๋‹จ๋ฉด์ถ•์†Œ๊ฐ€ ๋”์šฑ ์‹ฌ๊ฐํ•œ ๊ฐ•๋„์ €ํ•˜๋ฅผ ์•ผ๊ธฐ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํŠนํžˆ, ์—ผํ•ด์ง€์—ญ์—์„œ๋Š” CFT๋ง๋š์˜ ๋‚ด๊ตฌ์„ฑ์ด ํ˜„์ €ํžˆ ๋–จ์–ด์งˆ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์šฐ๋ ค๋˜๋Š” ๋ฐ”์ด๋‹ค.

๊ฐ•์žฌ์˜ ๋‹จ์ ์„ ๋ณด์™„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” FRP ๊ณ„์—ด์˜ ์žฌ๋ฃŒ๋ฅผ ์ด์šฉํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ํ™œ๋ฐœํžˆ ์ง„ํ–‰๋˜์–ด ์˜ค๊ณ  ์žˆ๋‹ค. CFRP Sheet๋กœ ๊ฐ์‹ธ์„œ ๋ณด๊ฐ•ํ•œ ์›ํ˜• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•๋ถ€์žฌ์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ CFRP Sheet์˜ ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ์— ์˜ํ•œ ์••์ถ•๋‚ด๋ ฅ ํ–ฅ์ƒํšจ๊ณผ์— ๋Œ€ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ๊ณ (Moon et al., 2015), Mohamed and Masmoudi๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๊ฐ€ ์™„์ „ํžˆ ์ถฉ์ „๋œ ์›ํ˜• FRP Tube Beam์˜ ํœจ๊ฐ•๋„์™€ ๊ฑฐ๋™์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ ์ œ์‹œํ•˜์˜€๋‹ค(Mohamed and Masmoudi, 2010).

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” Mohamed and Masmoudi๊ฐ€ ์ œ์‹œํ•œ ๋ชจ๋ธ๋ณด๋‹ค ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฌผ๋Ÿ‰์„ ์ค„์ด๋ฉด์„œ ์ถฉ๋ถ„ํ•œ ํœจ๊ฐ•๋„๋ฅผ ๋ฐœํœ˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ๊ธฐ์กด PHC๋ง๋š๊ณผ ๊ฐ™์€ ์›์‹ฌ์„ฑํ˜•์— ์˜ํ•œ ์ œ์ž‘์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋ฉฐ, CFT๋ง๋š์˜ ๋‹จ์ ์ธ ๋ถ€์‹์— ๋Œ€ํ•œ ๋ฌธ์ œ์ ์„ ํ•ด๊ฒฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ชจ๋ธ๋กœ, FRP Tube ์•ˆ์ชฝ์— ๊ฐ•์„ ์„ ๋ฐฐ์น˜ํ•˜๊ณ  ์ค‘๊ณตํ˜•์œผ๋กœ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฅผ ์ถฉ์ „ํ•˜๋Š” ์ค‘๊ณตํ˜• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ถฉ์ „ FRP Tube ๋ง๋š(Hollow Concrete Filled FRP Tube Pile, HCFFT๋ง๋š)์„ ์ œ์‹œํ•˜์˜€๋‹ค.

Mohamed and Masmoudi๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๊ฐ€ ์™„์ „ํžˆ ์ถฉ์ „๋œ ์›ํ˜• FRP Tube Beam์˜ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์„ ์ œ์‹œํ•˜์˜€์œผ๋‚˜, ํƒ„์„ฑ๊ฑฐ๋™์„ ํ•˜๋Š” FRP Tube์˜ ์••์ถ•๋ ฅ๊ณผ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ ์‚ฐ์ • ์‹œ ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๋”ฐ๋ฅธ FRP Tube ๋‹จ๋ฉด์˜ ๋ณ€ํ™”์— ๋Œ€ํ•œ ๊ณ ๋ ค๋ฅผ ํ•˜์ง€ ์•Š์•˜์œผ๋ฏ€๋กœ, ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์˜ ์œ„์น˜์™€ ์••์ถ•/์ธ์žฅ๋ ฅ ๋ฐ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ ์‚ฐ์ •์‹์— ์˜ค๋ฅ˜๊ฐ€ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค(Mohamed and Masmoudi, 2010).

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์ฝ˜๋ฅด๋ฆฌํŠธ๊ฐ€ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™, ๊ฐ•์žฌ๊ฐ€ ํ•ญ๋ณต ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™, FRP๊ฐ€ ํƒ„์„ฑ ๊ฑฐ๋™์„ ํ•œ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ HCFFT๋ง๋š์˜ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์„ ์ ์šฉํ•˜์—ฌ ํ•ด์„ํ•˜์˜€๊ณ , ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๋”ฐ๋ฅธ FRP Tube ๋‹จ๋ฉด์˜ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ HCFFT๋ง๋š์˜ ์••์ถ•/์ธ์žฅ๋ ฅ๊ณผ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ ์‚ฐ์ •์‹์„ ๋„์ถœํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ๊ตฌ์กฐํ•ด์„ ํ”„๋กœ๊ทธ๋žจ ABAQUS๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์œ ํ•œ์š”์†Œ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๊ณ , ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์„ ํ†ตํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ’๊ณผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฑฐ๋™์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ ๊ทœ๋ช…ํ•˜์˜€๋‹ค.

2. ๋ณธ ๋ก 

2.1 ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” EUROCODE2์—์„œ ์ œ์‹œํ•˜๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๊ด€๊ณ„์‹๊ณผ ABAQUS์—์„œ ์ œ์‹œํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๋ชจ๋ธ์„ ํ™œ์šฉํ•˜์—ฌ HCFFT๋ง๋š์˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ํ•˜์˜€๋‹ค.

2.1.1 ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์˜ ์••์ถ•์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๊ด€๊ณ„

EUROCODE2์—์„œ ์ œ์‹œํ•˜๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๊ณก์„ ์€ Fig. 1๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

์••์ถ•๊ฐ•๋„ $f_{cm}$์˜ 0.4๋ฐฐ์˜ ์‘๋ ฅ๊ตฌ๊ฐ„๊นŒ์ง€ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ๊ฑฐ๋™ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์ด ๊ตฌ๊ฐ„์˜ ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜๋Š” $E_{cm}$์ด๋‹ค. EUROCODE2์—์„œ ์ œ์‹œํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•์‘๋ ฅ($\sigma_{c}$)๊ณผ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ($\epsilon_{c}$)์˜ ๊ด€๊ณ„์‹์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(1)
$\sigma_{c}=f_{cm}\dfrac{k\eta -\eta^{2}}{1+(k-2)\eta}$
(2)
$\eta =\dfrac{\epsilon_{c}}{\epsilon_{c1}}$
(3)
$k=1.05E_{cm}\dfrac{\epsilon_{c1}}{f_{cm}}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $\epsilon_{c1}$๋Š” ์ตœ๋Œ€์••์ถ•์‘๋ ฅ ๋ฐœ์ƒ ์‹œ์˜ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด๊ณ , $\epsilon_{c1}=0.7f_{cm}^{0.31}\le 2.8(hund)$์ด๋‹ค(EUROCODE2 Table 3.1).

Fig. 1 Stress-strain curve of concrete (EC2)
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig1.png

2.1.2 ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๋ชจ๋ธ

์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๋น„์„ ํ˜• ๊ฑฐ๋™์€ ๊ท ์—ด ๋“ฑ์— ์˜ํ•œ ์†์ƒ ๋ฐ ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์— ์˜ํ•˜์—ฌ ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ณ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์†์ƒ์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ฐ•๋„์™€ ๊ฐ•์„ฑ์˜ ์ €ํ•˜๋ฅผ ์•ผ๊ธฐํ•œ๋‹ค. Lubiner et al.์€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ๊ฐ•์„ฑ์˜ ์ €ํ•˜๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ด€๊ณ„์‹์„ ์ œ์‹œํ•˜์˜€๋‹ค(Lubiner et al., 1989).

์†์ƒ์„ ๊ณ ๋ คํ•œ ์••์ถ•์‘๋ ฅ($\sigma_{c}$)๊ณผ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ($\epsilon_{c}$)์˜ ๊ด€๊ณ„์‹ ๋ฐ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ($\sigma_{t}$)๊ณผ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ($\epsilon_{t}$)์˜ ๊ด€๊ณ„์‹์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค(Fig. 2 ์ฐธ์กฐ).

(4)
$\sigma_{c}=(1-d_{c})E_{0}(\epsilon_{c}-\epsilon_{c}^{pl})$
(5)
$\sigma_{t}=(1-d_{t})E_{0}(\epsilon_{t}-\epsilon_{t}^{pl})$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $d_{c}$์™€ $d_{t}$๋Š” ๊ฐ๊ฐ ์••์ถ•๊ณผ ์ธ์žฅ ์‹œ์˜ ์†์ƒ๊ณ„์ˆ˜, $E_{0}$๋Š” ์ดˆ๊ธฐ ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜, $\epsilon_{c}^{pl}$์™€ $\epsilon_{t}^{pl}$๋Š” ๊ฐ๊ฐ ์••์ถ•๊ณผ ์ธ์žฅ ์‹œ์˜ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด๋‹ค. ์†์ƒ๊ณ„์ˆ˜ $d_{c}$ ๋ฐ $d_{t}$๋Š” ์†์ƒ์— ์˜ํ•œ ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜์˜ ์ €ํ•˜๋ฅผ ํŠน์„ฑํ™”ํ•˜๋Š” ๊ณ„์ˆ˜๋กœ์„œ 0์—์„œ 1 ์‚ฌ์ด์˜ ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๋ฉฐ, 0์ผ ๋•Œ๋Š” ์†์ƒ์ด ์—†๋Š” ์ƒํƒœ, 1์ผ ๋•Œ์—๋Š” ์™„์ „ํžˆ ์†์ƒ๋œ ์ƒํƒœ๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

์†์ƒ์ด ์ง„ํ–‰๋˜๋Š” ์กฐ๊ฑด์—์„œ์˜ ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜(E)๋Š” ์••์ถ•๊ณผ ์ธ์žฅ์— ๋Œ€ํ•˜์—ฌ ๊ฐ๊ฐ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(6)
$E=(1-d_{c})E_{0}$
(7)
$E=(1-d_{t})E_{0}$

์†์ƒ์ด ๊ณ ๋ ค๋˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค๋ฉด ์‹ (4)๊ณผ ์‹ (5)๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ •๋ฆฌ๋œ๋‹ค.

(8)
$\sigma_{c}=E_{0}(\epsilon_{c}-\epsilon_{c}^{pl})$
(9)
$\sigma_{t}=E_{0}(\epsilon_{t}-\epsilon_{t}^{pl})$

์ด ๋•Œ, ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  $\epsilon_{c}^{pl}$ ๋ฐ $\epsilon_{t}^{pl}$์€ ๊ฐ•์„ฑ์˜ ์ €ํ•˜๊ฐ€ ์—†์„ ๋•Œ์˜ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  $\epsilon_{c}^{p}$ ๋ฐ $\epsilon_{t}^{p}$๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

๊ฐ•์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ์€ ๋น„๊ฐ€์—ญ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์˜ ์กด์žฌ ์—ฌ๋ถ€์— ๋”ฐ๋ผ ํƒ„์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ์†Œ์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ๋กœ ๋ถ„๋ฅ˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(Lubiner et al., 1989). ํƒ„์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ์€ ์ด ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ๊ณผ ๊ด€๋ จ๋˜์–ด ๊ฑฐ๋™ํ•˜๊ณ , ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•์€ ์กด์žฌํ•˜์ง€ ์•Š์Œ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค($\epsilon_{c}^{p}=\overline{\epsilon}_{c}^{p}=0$, $\epsilon_{t}^{p}=\overline{\epsilon}_{t}^{p}=0$, ์—ฌ๊ธฐ์„œ $\overline{\epsilon}_{c}^{p}$ ๋ฐ $\overline{\epsilon}_{t}^{p}$๋Š” ๊ฐ•์„ฑ ์ €ํ•˜์— ์˜ํ•œ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ). ๋”ฐ๋ผ์„œ, ํ•˜์ค‘์„ ์ œ๊ฑฐํ•˜๋ฉด ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๊ณก์„ ์€ ์›์ ์„ ํ†ต๊ณผํ•˜๊ณ , ์ด ๊ฒฝ์šฐ ์‹ (4)๊ณผ ์‹ (5)๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ •๋ฆฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(10)
$\sigma_{c}=(1-d_{c})E_{0}\epsilon_{c}$
(11)
$\sigma_{t}=(1-d_{t})E_{0}\epsilon_{t}$

Lubiner et al.์€ ํƒ„์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ์˜ ๊ฐœ๋…์ด ์ด ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ๊ด€๋ จ์ด ์žˆ์ง€๋งŒ ์†์ƒ ๊ธฐ์ค€์€ ํ•„์š”ํ•˜์ง€ ์•Š๋‹ค๊ณ  ๊ฐ•์กฐํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ํƒ„์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ์˜ ์•ฝ์ ์„ ๋ณด์™„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ, ์ด ๋ณ€ํ˜• ๋Œ€์‹ ์— ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•์„ ๊ฐ•์„ฑ ์ €ํ•˜์™€ ์—ฐ๊ด€์‹œํ‚ค๋Š” ์†Œ์„ฑ ์ €ํ•˜ ๋ชจ๋ธ์ด ๋„์ž…๋˜์—ˆ๋‹ค(Lubiner et al., 1989). ์ด๋Š” ์†์ƒ์ด ๋ฐœ์ƒํ•œ ํ›„์— ๋น„๊ฐ€์—ญ์  ๋ณ€ํ˜•, ์ฆ‰ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด ์กด์žฌํ•œ๋‹ค๋Š” ์˜๋ฏธ์ด๋‹ค($\overline{\epsilon}_{c}^{p}\ne 0$, $\overline{\epsilon}_{t}^{p}\ne 0$). ์ด ๊ฒฝ์šฐ ์‹ (4)๊ณผ ์‹ (5)์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ •๋ฆฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(12)
$\sigma_{c}=(1-d_{c})E_{0}(\epsilon_{c}-\overline{\epsilon}_{c}^{p})$
(13)
$\sigma_{t}=(1-d_{t})E_{0}(\epsilon_{t}-\overline{\epsilon}_{t}^{p})$
Fig. 2 Behavior of concrete under compressive stress (a) and tensile stress (b)
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig2.png

2.2 ๋ณตํ•ฉ๋ง๋š ๋‹จ๋ฉด์„ค๊ณ„๋ฒ•

2.2.1 ์†Œ์„ฑ์‘๋ ฅ๋ถ„ํฌ๋ฒ•

์†Œ์„ฑ์‘๋ ฅ๋ถ„ํฌ๋ฒ•์€ ๊ฐ•์žฌ๊ฐ€ ์ธ์žฅ๋ ฅ ๋˜๋Š” ์••์ถ•๋ ฅ์— ์˜ํ•˜์—ฌ ํ•ญ๋ณต์‘๋ ฅ์— ๋„๋‹ฌํ•˜์˜€์„ ๋•Œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋˜ํ•œ 0.85$f_{ck}$์˜ ์••์ถ•์‘๋ ฅ์— ๋„๋‹ฌํ•œ ์†Œ์„ฑ์‘๋ ฅ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋ณด์ด๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•˜๊ณ , ๋‹จ๋ฉด์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ํ•˜์ค‘์˜ ํ‰ํ˜•์กฐ๊ฑด์‹๋งŒ์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๋‹จ๋ฉด์˜ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ์‚ฐ์ •ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๋‹ค. ๊ฐ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ์†Œ์„ฑ๊ฐ•๋„๋งŒ ์ ์šฉ๋˜๊ณ , ์ „์ฒด ๊ฑฐ๋™์— ๋Œ€ํ•œ ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๊ด€๊ณ„๊ฐ€ ๊ณ ๋ ค๋˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค(Lee et al., 2013).

ํ•˜์ง€๋งŒ, ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” HCFFT๋ง๋š์˜ ์žฌ๋ฃŒ๋Š” ๊ฐ•์„ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ FRP๊ฐ€ ํฌํ•จ๋˜๊ณ , FRP๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ œ์ž‘๋œ Tube๊ฐ€ ์ธ์žฅ์žฌ์˜ ์—ญํ• ์„ ํ•œ๋‹ค. FRP Tube๋Š” ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์„ ๊ฑฐ์˜ ์ผ์œผํ‚ค์ง€ ์•Š๊ณ , ํƒ„์„ฑ ๊ฑฐ๋™ ํ›„ ๋ฐ”๋กœ ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ์ผ์–ด๋‚˜๋Š” ์ทจ์„ฑํŒŒ๊ดด์˜ ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฏ€๋กœ, ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์„ ๊ฐ€์ •ํ•˜๋Š” ์†Œ์„ฑ์‘๋ ฅ๋ถ„ํฌ๋ฒ•์œผ๋กœ๋Š” ๋‹จ๋ฉด์„ค๊ณ„๊ฐ€ ๋ถˆ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค.

2.2.2 ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•

๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์€ ๋ถ€์žฌ์˜ ๋‹จ๋ฉด์— ๋”ฐ๋ผ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด ์„ ํ˜•์œผ๋กœ ๋ถ„ํฌํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•˜๊ณ , ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์— ๋Œ€์‘ํ•˜๋Š” ๊ฐ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ์‘๋ ฅ์„ ๊ตฌํ•˜์—ฌ ๋‹จ๋ฉด์˜ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ์‚ฐ์ •ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๋‹ค. ์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ๊ฐ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๊ด€๊ณ„๋งŒ ์ •ํ™•ํ•˜๊ฒŒ ์ฃผ์–ด์ง€๋ฉด ์ ํ•ฉ์กฐ๊ฑด ๋ฐ ํ‰ํ˜•์กฐ๊ฑด์„ ๋งŒ์กฑ์‹œํ‚ค๊ฒŒ ๋˜๋ฏ€๋กœ, ์ •ํ•ด์— ๊ฐ€๊นŒ์šด ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ์–ป์–ด์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(Lee et al., 2013).

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฐ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์— ๋Œ€์‘ํ•˜๋Š” ํž˜๊ณผ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ๋ฅผ ์‚ฐ์ •ํ•˜์—ฌ HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„๋ฅผ ์‚ฐ์ •ํ•˜์˜€๋‹ค.

2.3 HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„๋ฅผ ์‚ฐ์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์„ ์ ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค(Fig. 3 ์ฐธ์กฐ). ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ๊ฐ•์„ ์€ ์†Œ์„ฑ๊ฑฐ๋™์„ ์ผ์œผํ‚ค์ง€๋งŒ FRP๋Š” ํƒ„์„ฑ๊ฑฐ๋™ ํ›„ ๋ฐ”๋กœ ํŒŒ๊ดด๋˜๋Š” ์ทจ์„ฑํŒŒ๊ดด์˜ ํ˜•ํƒœ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ๊ฐ•์„ ์€ ์†Œ์„ฑ์ƒํƒœ, FRP Tube๋Š” ํƒ„์„ฑ์ƒํƒœ๋ฅผ ๊ฐ€์ •ํ•˜์—ฌ ์ถ•๋ ฅ์„ ์‚ฐ์ •ํ•˜์˜€๊ณ , ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์€ ์‹ (14)์™€ ๊ฐ™์ด ์ธ์žฅ๋ ฅ๊ณผ ์••์ถ•๋ ฅ์˜ ํ‰ํ˜•์กฐ๊ฑด์œผ๋กœ ๋„์ถœํ•˜์˜€๋‹ค.

(14)
$C_{F}+C_{C}=T_{F}+T_{S}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $C_{F}$๋Š” ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube์˜ ์••์ถ•๋ ฅ, $C_{C}$๋Š” ์••์ถ•๋ถ€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์••์ถ•๋ ฅ, $T_{F}$๋Š” ์ธ์žฅ๋ถ€ FRP Tube์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ, $T_{S}$๋Š” ์ธ์žฅ๋ถ€ ๊ฐ•์„ ์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ์ด๋‹ค.

๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์— ์˜ํ•˜์—ฌ ์ž„์˜์˜ ๊ฐ $\theta$์—์„œ ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube์˜ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค(Fig. 4, Fig. 5 ์ฐธ์กฐ).

(15)
$\epsilon_{\theta}=\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta -\sin\theta_{f})}{r_{co}-y}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $\epsilon_{cc}$๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••๊ดด๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด๋‹ค.

FRP๋Š” ํƒ„์„ฑ๊ฑฐ๋™์„ ํ•˜๋ฏ€๋กœ, ์ž„์˜์˜ ๊ฐ $\theta$์˜ ๋ฏธ์†Œ๋ฉด์  $d A$์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube์˜ ์••์ถ•๋ ฅ์€ ๋‹ค์Œ ์‹๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(16)
$d C_{F}=E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta -\sin\theta_{f})}{r_{co}-y}d A$

$d A=t_{f}r_{f}d\theta$ ์ด๋ฏ€๋กœ, ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube ์ „์ฒด์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์••์ถ•๋ ฅ $C_{F}$๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ, $t_{f}$๋Š” FRP Tube์˜ ๋‘๊ป˜์ด๋‹ค.

(17)
$C_{F}=2\int_{\theta_{f}}^{\dfrac{\pi}{2}}E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta -\sin\theta_{f})}{r_{co}-y}t_{f}r_{f}d\theta \\ =E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{2t_{f}r_{f}^{2}}{r_{co}-y}[(\theta_{f}-\dfrac{\pi}{2})\sin\theta_{f}+\cos\theta_{f}]$

์ธ์žฅ๋ถ€์—์„œ๋Š” ์ž„์˜์˜ ๊ฐ $\theta$์—์„œ ์ธ์žฅ๋ถ€ FRP Tube์˜ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค(Fig. 4, Fig. 5 ์ฐธ์กฐ).

(18)
$\epsilon_{\theta}=\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)}{r_{co}-y}$

๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ธ์žฅ๋ถ€ FRP Tube ์ „์ฒด์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์ธ์žฅ๋ ฅ $T_{F}$๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(19)
$d T_{f}=E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)}{r_{co}-y}d A$
(20)
$T_{F}=2\int_{-\dfrac{\pi}{2}}^{\theta_{f}}E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)}{r_{co}-y}t_{f}r_{f}d\theta \\ =E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{2t_{f}r_{f}^{2}}{r_{co}-y}[(\theta_{f}+\dfrac{\pi}{2})\sin\theta_{f}+\cos\theta_{f}]$

์••์ถ•๋ถ€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์••์ถ•๋ ฅ $C_{C}$๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค(Fig. 5 ์ฐธ์กฐ).

(21)
$C_{c}=\dfrac{0.85f_{ck}}{2}[(\pi -2\theta_{co})r_{co}^{2}-2y b_{co}] \\ -\dfrac{0.85f_{ck}}{2}[(\pi -2\theta_{ci})r_{ci}^{2}-2y b_{ci}]$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $f_{ck}$๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์••์ถ•๊ฐ•๋„์ด๋‹ค.

๊ฐ•์„ ์˜ ์ธ์žฅ๋ ฅ์„ ์‚ฐ์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๊ฐ•์„ ์„ ํ™˜์‚ฐ ๋‘๊ป˜ $t_{s}$๋ฅผ ๊ฐ€์ง„ ๋ ์˜ ํ˜•ํƒœ๋กœ ๊ฐ€์ •ํ•˜์˜€๊ณ , ๋‹ค์Œ ์‹์œผ๋กœ ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(Chung and Paik, 2018).

(22)
$t_{s}=\dfrac{n A_{s}}{2\pi r_{s}}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $n$์€ ๊ฐ„์„ ์˜ ๊ฐœ์ˆ˜, $A_{s}$๋Š” ๊ฐ•์„  ํ•œ ๊ฐœ์˜ ๋‹จ๋ฉด์ ์ด๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ธ์žฅ๋ถ€ ๊ฐ•์„ ์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์ธ์žฅ๋ ฅ $T_{S}$๋Š” ๋‹ค์Œ ์‹๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค(Fig. 4 ์ฐธ์กฐ)

(23)
$T_{s}=t_{s}r_{s}f_{y}(\pi +2\theta_{s})$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $f_{y}$๋Š” ๊ฐ•์„ ์˜ ํ•ญ๋ณต์‘๋ ฅ์ด๋‹ค.

HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„๋Š” ๊ฐ ๊ตฌ์กฐ์š”์†Œ์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ์˜ ํ•ฉ์œผ๋กœ ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(24)
$M=M_{FC}+M_{FT}+M_{C}+M_{S}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $M_{FC}$๋Š” ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube์˜ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ, $M_{FT}$๋Š” ์ธ์žฅ๋ถ€ FRP Tube์˜ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ, $M_{C}$๋Š” ์••์ถ•๋ถ€ ์ฝ˜ํŠธ๋ฆฌํŠธ์˜ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ, $M_{S}$๋Š” ์ธ์žฅ๋ถ€ ๊ฐ•์„ ์˜ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ์ด๋‹ค.

FRP๋Š” ํƒ„์„ฑ๊ฑฐ๋™์„ ํ•˜๋ฏ€๋กœ, ์ž„์˜์˜ ๊ฐ $\theta$์—์„œ ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์••์ถ•์‘๋ ฅ์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(25)
$f_{\theta}=E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta -\sin\theta_{f})}{r_{co}-y}$

์ž„์˜์˜ ๊ฐ $\theta$์˜ ๋ฏธ์†Œ๋ฉด์  $d A$์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube์˜ ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ๋Š” ๋‹ค์Œ ์‹๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(26)
$d M_{FC}=r_{f}(\sin\theta -\sin\theta_{f})f_{\theta}d A \\ =E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{t_{f}r_{f}^{3}}{r_{co}-y}(\sin\theta -\sin\theta_{f})^{2}d\theta$

๋”ฐ๋ผ์„œ, ์••์ถ•๋ถ€ FRP Tube ์ „์ฒด์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ $M_{FC}$๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(27)
$M_{FC}=2\int_{\theta_{f}}^{\dfrac{\pi}{2}}E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{t_{f}r_{f}^{3}}{r_{co}-y}(\sin\theta -\sin\theta_{f})^{2}d\theta \\ =E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{t_{f}r_{f}^{3}}{r_{co}-y}[(\pi -2\theta_{f})\sin^{2}\theta_{f}-3\sin\theta_{f}\cos\theta_{f}-\theta_{f}+\dfrac{\pi}{2}]$

์ธ์žฅ๋ถ€์—์„œ๋Š” ์ž„์˜์˜ ๊ฐ $\theta$์—์„œ ์ธ์žฅ๋ถ€ FRP Tube์˜ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์ด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(28)
$f_{\theta}=E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{r_{f}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)}{r_{co}-y}$

๋”ฐ๋ผ์„œ, ์ธ์žฅ๋ถ€ FRP Tube ์ „์ฒด์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ $M_{FT}$๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‚ฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(29)
$d M_{FT}=r_{f}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)f_{\theta}d A \\ =E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{t_{f}r_{f}^{3}}{r_{co}-y}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)^{2}d\theta$
(30)
$M_{FT}=2\int_{-\dfrac{\pi}{2}}^{\theta_{f}}E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{t_{f}r_{f}^{3}}{r_{co}-y}(\sin\theta_{f}-\sin\theta)^{2}d\theta \\ =E_{f}\epsilon_{cc}\dfrac{t_{f}r_{f}^{3}}{r_{co}-y}[(2\theta_{f}+\pi)\sin^{2}\theta_{f}-3\sin\theta_{f}\cos\theta_{f}+\theta_{f}+\dfrac{\pi}{2}]$

์••์ถ•๋ถ€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ $M_{C}$๋Š” ๋‹ค์Œ ์‹๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(31)
$M_{C}=0.85f_{ck}b_{co}[(r_{co}-y^{2})-\dfrac{b_{co}^{2}}{3}] \\ -0.85f_{ck}b_{ci}[(r_{ci}-y^{2})-\dfrac{b_{ci}^{2}}{3}]$

์ธ์žฅ๋ถ€ ๊ฐ•์„ ์— ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ $M_{S}$๋Š” ๋‹ค์Œ ์‹๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค(Chung and Paik, 2018).

(32)
$M_{S}=2t_{s}r_{s}f_{y}b_{s}$
Fig. 3 HCFFT pile cross section and strain, stress distribution
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig3.png
Fig. 4 Geometry of HCFFT pile section for FRP tube and rebars
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig4.png
Fig. 5 Geometry of HCFFT pile section for concrete
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig5.png

2.4 ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” HCFFT๋ง๋š์˜ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ถ„์„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์œ ํ•œ์š”์†Œํ•ด์„ํ”„๋กœ๊ทธ๋žจ ABAQUS๋ฅผ ํ™œ์šฉํ•˜์—ฌ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜์˜€๊ณ , ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™๊ณผ ๋ณตํ•ฉ์žฌ๋ฃŒ ํŒŒ๊ดด๊ธฐ์ค€์„ ์ ์šฉํ•˜์—ฌ ํ•ด์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค. HCFFT๋ง๋š์˜ ์™ธ๊ฒฝ์€ 500mm, FRP Tube์˜ ๋‘๊ป˜ 23mm, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‘๊ป˜ 57mm, ๊ฐ•์„ (9EA)์˜ ์ง€๋ฆ„ 9mm๋กœ ์„ค๊ณ„๋˜์—ˆ๋‹ค(Fig. 6).

์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™ ํ•ด์„์—๋Š” KSD 14 20 10์„ ์ ์šฉํ•˜์—ฌ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•๊ฐ•๋„ 80MPa, ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜ 37,500MPa์„ ์ ์šฉํ•˜์˜€๊ณ , EUROCODE2 Table 3.1์—์„œ ์ œ์‹œํ•œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ตœ๋Œ€ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ 4.8MPa, ์ตœ๋Œ€ ์••์ถ•์‘๋ ฅ ๋ฐœ์ƒ ์‹œ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  0.0028์„ ์ ์šฉํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ACI ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••๊ดด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  0.003์„ ์ ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. FRP Tube์˜ ๋ฌผ์„ฑ์น˜๋Š” ACI 440์˜ ๊ธฐ์ค€์„ ์ ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์˜ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ๋ฐ ์‹ค๋ฌผ์‹คํ—˜์—์„œ ์ ์šฉํ•œ FRP Tube๋Š” ์งง์€ ์„ฌ์œ ๊ฐ€ ๋ชจ์ฒด์— ์„ž์—ฌ ๋“ค์–ด๊ฐ€ ์žˆ๋Š” ํ˜•ํƒœ๋กœ ์„ฌ์œ  ๋ฐฉํ–ฅ์„ฑ์ด ์—†์œผ๋ฏ€๋กœ, ์ข…๋ฐฉํ–ฅ๊ณผ ํšก๋ฐฉํ–ฅ ๋ฌผ์„ฑ์น˜๋ฅผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ ๊ฐ€์ •ํ•˜์—ฌ ํ•ด์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค.

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ 2.3์ ˆ์—์„œ ์ œ์•ˆํ•œ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์„ ์ ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ณ„์‚ฐํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์˜ ์œ„์น˜(y) 109.9mm, ํœจ๊ฐ•๋„ 770.3 kNยทm๋กœ ๊ณ„์‚ฐ๋˜์—ˆ๋‹ค.

Fig. 7์€ ํŒŒ๊ดด ์‹œ์˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ถ€๋ถ„ ์†์ƒ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ํ•ด์„๊ทธ๋ฆผ์œผ๋กœ์„œ, ํ•˜์ค‘์ด ๊ฐ€ํ•ด์ง€๋Š” ๊ณณ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ํฐ ์†์ƒ์ด ๋ฐœ์ƒํ–ˆ์Œ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. Fig. 8์€ ์ธ์žฅ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ์ „์˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ถ•๋ฐฉํ–ฅ ์‘๋ ฅ ๋ถ„ํฌ, Fig. 9๋Š” ์ธ์žฅ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ํ›„์˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ถ•๋ฐฉํ–ฅ ์‘๋ ฅ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ทธ๋ฆผ์œผ๋กœ์„œ, ์†Œ์„ฑ๊ฑฐ๋™์ด ์ง„ํ–‰๋˜๋ฉด์„œ ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์ด ์ƒ์Šนํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. Fig. 8, Fig. 9๋Š” HCFFT๋ง๋š ์ค‘์•™๋‹จ๋ฉด์˜ ์‘๋ ฅ์ƒํƒœ๋ฅผ ํ™•์ธํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์ „์ฒด ๋ชจ๋ธ์„ ์ ˆ๋ฐ˜์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆˆ ํ˜•์ƒ์ด๋‹ค. Fig. 10์€ ํŒŒ๊ดด ์‹œ์˜ FRP Tube ์ถ•๋ฐฉํ–ฅ ์‘๋ ฅ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ทธ๋ฆผ์œผ๋กœ์„œ, HCFFT๋ง๋š์ด ํŒŒ๊ดด๋˜์–ด ๋” ์ด์ƒ ํœจ์— ๋Œ€ํ•ด ์ €ํ•ญํ•˜์ง€ ๋ชปํ•  ๋•Œ๊นŒ์ง€ FRP Tube ์ž์ฒด๋Š” ํŒŒ๊ดด๋˜์ง€ ์•Š์€ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค.

์ˆ˜์น˜ํ•ด์„์„ ํ†ตํ•˜์—ฌ ๊ฐ ๋ณ€์œ„์— ๋Œ€ํ•œ ๋ฐ˜๋ ฅ๊ฐ’์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜์—ฌ ํœจ ๊ฐ•๋„ 816.8 kNยทm์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์–ป์—ˆ๋‹ค.

Fig. 6 Analysis model of HCFFT pile
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig6.png
Fig. 7 Concrete damage at flexural failure
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig7.png
Fig. 8 Axial stress distribution of concrete before tensile cracking
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig8.png
Fig. 9 Axial stress distribution of concrete after tensile cracking
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig9.png
Fig. 10 Axial stress distribution of FRP tube at flexural failure
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig10.png

2.5 ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜ ๋ฐ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ถ„์„

์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์€ Fig. 11, Photo 1๊ณผ ๊ฐ™์ด 4Point Bending์œผ๋กœ ์ด3ํšŒ ์‹ค์‹œํ•˜์˜€๊ณ (Fig. 11์˜ ๋‹จ์œ„๋Š” mm), ํœจ ๊ฑฐ๋™ ๋ถ„์„์„ ํ†ตํ•˜์—ฌ ๊ฐ๊ฐ ํœจ๊ฐ•๋„ 789.0 kNยทm, 764.2 kNยทm, 785.1 kNยทm (ํ‰๊ท  779.4 kNยทm)์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์–ป์—ˆ๋‹ค.

Fig. 12๋Š” ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜ ๋ฐ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„์„ ํ†ตํ•˜์—ฌ ์–ป์–ด์ง„ ํœจํ•˜์ค‘-์ค‘์•™๋ถ€ ๋ณ€์œ„ ๊ณก์„ ์ด๊ณ , Table 1์€ 2.3์ ˆ์—์„œ ์ œ์‹œํ•œ HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ณ„์‚ฐ๋œ ํœจ๊ฐ•๋„, ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„๊ณผ ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์„ ํ†ตํ•˜์—ฌ ๋„์ถœ๋œ ํœจ๊ฐ•๋„๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์ •๋ฆฌํ•œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๋„์ถœ๋œ ํœจ๊ฐ•๋„์˜ ํ‰๊ท ๊ฐ’์ด ์‚ฐ์ •์‹์œผ๋กœ ๊ณ„์‚ฐ๋œ ํœจ๊ฐ•๋„๋ณด๋‹ค ์•ฝ๊ฐ„ ๋†’์•˜์œผ๋‚˜ ์œ ์‚ฌํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ’์„ ๋ณด์ด๊ณ  ์žˆ๊ณ , ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์–ป์€ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ’์€ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์•ฝ๊ฐ„ ํฌ๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ์‹œํ—˜๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ํ•ด์„๊ฒฐ๊ณผ์™€ ๋น„๊ตํ•ด ๋ณด๋ฉด ์ œ์•ˆํ•œ HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์„ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

Table 1 Results of flexural strength

Flexural strength (kNยทm)

Equation

Analysis

Test1

Test2

Test3

Test ave.

770.3

816.8

789.0

764.2

785.1

779.4

Fig. 11 Experimental model for flexural behavior of HCFFT piles
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig11.png
Fig. 12 Experiment and analysis results on the flexural behavior of HCFFT piles
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/fig12.png
Photo 1 Flexural strength test
../../Resources/ksm/jksmi.2022.26.6.204/pho1.png

3. ๊ฒฐ ๋ก 

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” FRP Tube ์•ˆ์ชฝ์— ๊ฐ•์„ ์„ ๋ฐฐ์น˜ํ•˜๊ณ  ์ค‘๊ณตํ˜•์œผ๋กœ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ฅผ ์ถฉ์ „ํ•˜๋Š” ์ค‘๊ณตํ˜• ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์ถฉ์ „ FRP Tube ๋ง๋š(HCFFT๋ง๋š)์˜ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์„ ์ œ์‹œํ•˜์˜€๊ณ , ํœจ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ถ„์„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ๋ชจ๋ธ์„ ๊ฐœ๋ฐœํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์„ ํ†ตํ•˜์—ฌ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹๊ณผ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ๋ชจ๋ธ์˜ ํƒ€๋‹น์„ฑ์„ ๊ฒ€์ฆํ•˜์—ฌ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์€ ๊ฒฐ๋ก ์„ ๋„์ถœํ•˜์˜€๋‹ค.

(1) ์ฝ˜๋ฅด๋ฆฌํŠธ์˜ ์†์ƒ ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™, ๊ฐ•์žฌ์˜ ํ•ญ๋ณต ์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™, FRP์˜ ํƒ„์„ฑ ๊ฑฐ๋™์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์ ํ•ฉ๋ฒ•์„ ์ ์šฉํ•˜๊ณ , ์ค‘๋ฆฝ์ถ•์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๋”ฐ๋ฅธ FRP Tube์˜ ๋‹จ๋ฉด ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ HCFFT๋ง๋š์˜ ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์„ ์ œ์•ˆํ•˜์˜€๋‹ค. ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„๊ณผ ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ์™€ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ํƒ€๋‹น์„ฑ์„ ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€๋‹ค.

(2) HCFFT๋ง๋š์˜ ๊ฑฐ๋™์„ ๋ถ„์„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ๋น„์„ ํ˜• ์œ ํ•œ์š”์†Œ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ๋ชจ๋ธ์„ ๊ฐœ๋ฐœํ•˜์˜€๊ณ , ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜๊ณผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์ ์ •์„ฑ์„ ํŒŒ์•…ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ์ƒ์˜ ํœจ๊ฐ•๋„๊ฐ€ ์‚ฐ์ •์‹ ๋ฐ ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์˜ ํœจ ๊ฐ•๋„๋ณด๋‹ค ์•ฝ๊ฐ„ ๋†’๊ฒŒ ๋‚˜์™”๋Š”๋ฐ, ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ์ƒ์œผ๋กœ FRP Tube์˜ ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ๊ฐ€ ๋ฐ˜์˜๋˜์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ธ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

(3) ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์„ ํ†ตํ•˜์—ฌ ๋„์ถœ๋œ ํ‰๊ท  ํœจ๊ฐ•๋„๋Š” ์‚ฐ์ •์‹์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐ๋œ ํœจ๊ฐ•๋„๋ณด๋‹ค๋Š” ์•ฝ๊ฐ„ ๋†’๊ฒŒ ๋‚˜์™”๊ณ , ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ์ƒ์˜ ํœจ๊ฐ•๋„๋ณด๋‹ค๋Š” ๋‚ฎ๊ฒŒ ๋‚˜์™”๋‹ค. ์‚ฐ์ •์‹์—๋Š” ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ๊ฐ€ ๋ฐ˜์˜๋˜์ง€ ์•Š์•˜์œผ๋ฏ€๋กœ, ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ๋กœ ์ธํ•˜์—ฌ ์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ’์ด ์‚ฐ์ •์‹๋ณด๋‹ค ๋†’๊ฒŒ ๋‚˜์˜จ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด์—, FRP๋Š” ๋ถˆ๊ท ์งˆ ์žฌ๋ฃŒ์ด๋ฏ€๋กœ ์‹ค์ œ ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ๊ฐ€ ํ•ด์„ ์ƒ์˜ ํšจ๊ณผ๋ณด๋‹ค ์ž‘๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋ณด์ด๊ณ , ์ด์— ๋”ฐ๋ผ ์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ’์ด ํ•ด์„ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ’๋ณด๋‹ค ์ž‘๊ฒŒ ๋‚˜์˜จ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

(4) HCFFT๋ง๋š์ด ํŒŒ๊ดด๋˜์–ด ๋” ์ด์ƒ ํœจ์— ๋Œ€ํ•ด ์ €ํ•ญํ•˜์ง€ ๋ชปํ•  ๋•Œ๊นŒ์ง€ FRP Tube ์ž์ฒด๋Š” ํŒŒ๊ดด๋˜์ง€ ์•Š์€ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค. ์‚ฐ์ •์‹ ๊ณ„์‚ฐ, ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„, ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜ ๋ชจ๋‘ FRP Tube๊ฐ€ ๊ทนํ•œ๊ฐ•๋„๋‚˜ ํ•œ๊ณ„๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์— ๋‹ค๋‹ค๋ฅด๊ธฐ ์ „์— ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜์˜€๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์ œ์•ˆํ•œ HCFFT๋ง๋š์˜ ํŒŒ๊ดด๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ์ง€๋ฐฐํ•จ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ํ–ฅํ›„ ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋ฌผ์„ฑ์น˜์˜ FRP Tube์™€ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ œ์›์˜ HCFFT๋ง๋š ์ตœ์  ์„ค๊ณ„ ๋ฐ ๊ฑฐ๋™๋ถ„์„์— ๊ธฐ์ดˆ์ž๋ฃŒ๋กœ ํ™œ์šฉ๋  ์ˆ˜ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. ๊ท ์งˆ์žฌ๋ฃŒ์ธ ๊ฐ•์žฌ์— ๋น„ํ•˜์—ฌ ๋น„๊ท ์งˆ์žฌ๋ฃŒ์ธ FRP์˜ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์„ ํ™•๋ณดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” ์ œ์ž‘ ๊ณผ์ •์˜ ํ’ˆ์งˆ ๊ด€๋ฆฌ๊ฐ€ ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•  ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. FRP๋Š” ๋ฐฉํ–ฅ์„ฑ์„ ๊ฐ€์ง€๋ฏ€๋กœ, ์„ฌ์œ  ๋ฐฐ์—ด์— ๋”ฐ๋ฅธ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์กฐ๊ฑด์˜ ํ•ด์„๋ชจ๋ธ๊ณผ ์ถ”๊ฐ€ ์‹ค๋ฌผ์‹œํ—˜์— ์˜ํ•œ ๊ฒ€์ฆ์ด ํ•„์š”ํ•˜๊ณ , ๊ตฌ์†ํšจ๊ณผ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜๋Š” ํœจ๊ฐ•๋„ ์‚ฐ์ •์‹์— ๋Œ€ํ•œ ์ถ”๊ฐ€ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค๊ณ  ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

๊ฐ์‚ฌ์˜ ๊ธ€

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ๋Š” ์ฒญ์šด๋Œ€ํ•™๊ต 2022ํ•™๋…„๋„ ํ•™์ˆ  ์—ฐ๊ตฌ ์กฐ์„ฑ๋น„ ์ง€์›์„ ๋ฐ›์•„ ์ˆ˜ํ–‰๋˜์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ์—ฐ๊ตฌ๋น„ ์ง€์›์— ๊ฐ์‚ฌ๋“œ๋ฆฝ๋‹ˆ๋‹ค.

References

1 
Kang, H. K., Lee, C. H., and Rha, C. S. (2011), Flexural Strength of Concrete-filled Steel Tubular Members Subjected to Pure Bending Moment, Journal of Architectural Institute of Korea, 27(4), 11-21.URL
2 
Chung, H. J., and Paik, K. H. (2018), Analysis on Flexural Behavior of Hollow Prestressed Concrete Filled Steel Tube Piles, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 22(2), 133-140.DOI
3 
Moon, K. T., Park, S. Y., and Kim, M. K. (2015), Strengthening Effect of Axial Circular Concrete Members Wrapped by CFRP sheet, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 19(5), 10-21.DOI
4 
Mohamed, H. M., and Masmoudi, R. (2010), Flexural strength and behavior of steel and FRP-reinforced concrete-filled FRP tube beams, Enjineering Structures, 32, 3789-3800.DOI
5 
Lee, C. H., Kang, K. Y., Kim, S. Y., and Koo, C. H. (2013), Review of Structural Design Provisions of Rectangular Cocrete Filled Tubular Columns, Journal of Korean Society of Steel Construction, 25(4), 389-398.DOI
6 
Sumer, Y., and Aktas, M. (2015), Defining parameters for concrete damage plasticity model, Challenge Journal of Strctural Mechanics, 1(3), 149-155.DOI
7 
Lubiner, J., Oliver, J., Oller, S., and Onate, E. (1989), A plastic-damage model for concrete, International Journal of Solids and Structures, 25(3), 299-326.DOI
8 
Tao, Y., and Chen, J. (2015), Concrete damage plasticity model for modeling FRP-to-concrete bond behavior, Journal of Composites for Construction, 19(1).URL
9 
Yoo, S. W., and Kang, G. R. (2017), Influence of Various Parameter for Nonlinear Finite Element Analysis of FRP-Concrete Composite Beam Usimg Concrete Damaged Plasticity Model, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 18(2), 697-703.DOI
10 
Shin, E. S. (2014), Mechanics & Applications of Composite Materials, Chonbuk National University Press, chapter 6, 1-9.URL
11 
KDS 14 20 10, Korea Construction Standards Center.Google Search
12 
ACI 440, American Concrete Institute.Google Search
13 
Abaqus for Windows, Simulia.Google Search
14 
EUROCODE2, European Committee for Standardization.Google Search