Upload
dju
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
์ 32๊ถ ์ 6Aํธ ยท 2012๋ 11์ โ 327 โ
๊ตฌ ์กฐ ๊ณต ํ๋ ํ ํ ๋ชฉ ํ ํ ๋ ผ ๋ฌธ ์ง
์ 32๊ถ ์ 6Aํธยท2012๋ 11์
pp. 327 ~ 336
๊ธฐํํ์ ํน์ฑ์ด ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
Effects of Geometric Characteristics on the Ultimate Behaviorof Steel Cable-stayed Bridges
๊น์น์ค*ยท์ ๋ํ**ยท์ต๋ณํธ***ยท๊ฐ์์ข ****
Kim, SeungjunยทShin, Do HyoungยทChoi, Byung HoยทKang, Young Jong
ยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยท
Abstract
This study presents the effects of various geometric properties on the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges. In gen-
eral, cable-stayed bridges are well known as a very efficient structural system, because of those geometric characteristics, but at
the same time, the structure also shows complex structural behavior including various nonlinearities which significantly affect
to the ultimate behavior of the structure. In this study, the effects of various geometric properties of main members on the ulti-
mate behavior under specific live load cases, which had been studied in previous studies, were investigated using a rational
analytical method. In this parametric study, sectional dimensions of main members were considered as main geometric param-
eters. For the rational ultimate analysis under specific live load cases, the 2-step analysis method, which contains initial shape
analysis and live load analysis, was used. As the analysis model, 920.0 m long steel cable-stayed bridges were used and two
different types of cable arrangement were considered to study the effect of the cable arrangement types. Through this study, the
effects of various geometric properties on the characteristics of the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges were inten-
sively investigated.
Keywords : steel cable-stayed bridge, nonlinear analysis, equivalent truss element, beam-column effect, ultimate behavior
ยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยท
์ ์ง
๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์ ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ธฐํํ์ ํน์ฑ์ด ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ๋ถ์ํ๋ค. ์ฌ์ฅ๊ต๋ ๊ตฌ์กฐํ์์ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ผ
๋งค์ฐ ํจ์จ์ ์ธ ๊ตฌ์กฐ์ฒด๋ก ์๋ ค์ ธ ์์ง๋ง, ์ด๋ฌํ ๊ตฌ์กฐ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ผ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๋ค์ํ ๋น์ ํ์ฑ๊ณผ
ํจ๊ป ๋ณต์กํ ๊ตฌ์กฐ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ธ๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ์ฃผํ์ ๋จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ, ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น ํ์ ๋ฐ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ๋ณํ์ ๋ฐ
๋ฅธ ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํด ๋ค๋ฃฌ๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ๋์ถ๋ ๊ทนํ๊ฑฐ๋์ ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ํํ์ค์ ๋ํด ๊ฐ ์ธ์์ ๋ณ
ํ์ ๋ํ ๋งค๊ฐ๋ณ์์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค. ํํ์ค์ ๋ํ ์์ฑ๊ณ ์ฌ์ฅ๊ต์ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ํด์์ ์ํด ์ด๊ธฐํ์ํด์-ํํ์คํด์์ ๊ฑฐ
์น๋ 2๋จ๊ณ ํด์๋ฒ์ ํตํด ๊ทนํ ํด์์ ์ํํ์๋ค. ํด์์ ๊ณ ๋ ค๋ ์ฌ์ฅ๊ต ๋ชจ๋ธ์ ์ด 920.0 m์ ์ง๊ฐ์ฅ์ ๊ฐ๋ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต
์ด๊ณ ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฑฐ๋๋ถ์์ ์ํด ๋ฐฉ์ฌํ ์ฌ์ฅ๊ต์ ํฌ ํ ์ฌ์ฅ๊ต ๋ชจ๋ธ์ ์ด์ฉํ์๋ค. ๋ณธ ํด์ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ๊ฐ
๊ธฐํํ์ ํน์ฑ ์ธ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ๊ฑฐ๋ ๋ณํ ํน์ฑ์ ๋์ถํ์๋ค.
ํต์ฌ์ฉ์ด : ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต, ๋น์ ํํด์, ๋ฑ๊ฐ ํธ๋ฌ์ค์์, ๋ณด-๊ธฐ๋ฅํจ๊ณผ, ๊ทนํ๊ฑฐ๋
ยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยท
1. ์ ๋ก
๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ๋, ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ๋ ๋ฐ ์์ถ๊ฐ๋ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ผ์ด๋ธ
์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ ๊ฒฐํฉ๋ ์ฌ์ฅ๊ต๋ ๋ฐ์ด๋ ๊ตฌ์กฐ ํจ์จ์ฑ์ ๋ฐ๋ผ
์ฅ์ง๊ฐ ๊ต๋์ ์ฃผ๋์ ์ผ๋ก ์ ์ฉ๋์ด์๋ค. ์ตํ ์๋ ค์ง ๋ฐ์
๊ฐ์ด ์ฌ์ฅ๊ต๋ ๊ฐ๊ธฐ ๋ค๋ฅธ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด๋ ์ฃผ์ ๋ถ์ฌ์ ๊ฒฐํฉ
์ฒด๋ผ๋ ๊ตฌ์กฐ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ผ ๋งค์ฐ ๋ณต์กํ ๊ตฌ์กฐ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด๊ฒ
๋๋ค. ํนํ ์ด๋ฌํ ๋ณต์กํ ๊ตฌ์กฐ ๊ฑฐ๋์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ์ฌ์ฅ๊ต
์ ๋ค์ํ ๋น์ ํ์ฑ๊ณผ ํจ๊ป ๋ํ๋๊ฒ ๋๋ค.
ยท ์ฌ๋ฃ์ ๋น์ ํ์ฑ
ยท ์ผ์ด๋ธ์ ์๊ทธ ํจ๊ณผ
ยท ์ฃผํ๊ณผ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด-๊ธฐ๋ฅํจ๊ณผ
ยท ๋๋ณ์ ํจ๊ณผ
ยท ์ฃผํ-๊ฑฐ๋-์ผ์ด๋ธ ๊ฐ ์ํธ์์ฉ ํจ๊ณผ
์ฌ์ฅ๊ต๋ ์ฌ๋ฃ์ ๋น์ ํ์ฑ๊ณผ ํจ๊ป ์์ถ๋ ฅ์ ๋ฐ๋ ์ฃผํ๊ณผ
๊ฑฐ๋์ ๋ณด-๊ธฐ๋ฅ ํจ๊ณผ ๋ฐ ์ธ์ฅํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํน์ฑ์ธ ๋๋ณ์ ํจ
๊ณผ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ผ์ด๋ธ ๋ฌด๊ฒ์ ์ํ ์๊ทธ ํจ๊ณผ ๋ฑ์ ๋ค์ํ ๊ธฐํ
ํ์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ธ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ๋ํ์ฌ ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ์ ๊ฒฝ์ฌ
*์ ํ์ยทTexas A&M Univ. Texas Transportation Instituteยท๊ณ ๋ ค๋ํ๊ต ๊ฑด์ถ์ฌํํ๊ฒฝ๊ณตํ๊ณผ, Ph.D (E-mail : [email protected])
**์ ํ์ยท์ธํ๋ํ๊ต ์ฌํ๊ธฐ๋ฐ์์คํ ๊ณตํ๋ถ ๊ต์ยท๊ณตํ๋ฐ์ฌ (E-mail : [email protected])
***์ ํ์ยท๊ตญ๋ฆฝํ๋ฐญ๋ํ๊ต ๊ฑด์คํ๊ฒฝ๊ณตํ๊ณผ ๊ต์ยท๊ณตํ๋ฐ์ฌ (E-mail : [email protected])
****์ ํ์ยท๊ต์ ์ ์ยท๊ณ ๋ ค๋ํ๊ต ๊ฑด์ถ์ฌํํ๊ฒฝ๊ณตํ๊ณผ ๊ต์ยท๊ณตํ๋ฐ์ฌ (E-mail : [email protected])
โ 328 โ ๋ํํ ๋ชฉํํ๋ ผ๋ฌธ์ง
์ง ์ผ์ด๋ธ๋ก ์ง์ ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฃผํ-๊ฑฐ๋-์ผ์ด๋ธ
๊ฐ ์ํธ ์์ฉํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ค์ํ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ฐ
์ฌ์ฅ๊ต์ ๋ณต์กํ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์ผ๊ธฐํ๋๋ฐ, ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ทนํ
๊ฑฐ๋์ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ด๋ฌํ ๋ชจ๋ ๋น์ ํ์ฑ์ด ํฉ๋ฆฌ์
์ผ๋ก ๊ณ ๋ ค๋ ๊ทนํํด์์ด ์ํ๋์ด์ผ ํ๋ค.
๊ทธ๋์ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ์ฌ ๋ค์ํ ์ฐ๊ตฌ๋ค์ด ์
์๋ค. ๋จผ์ , Shu and Wang(2001), Tang ๋ฑ(2001)์ ํ์ฑ
๊ณ ์ ์นํด์์ ํตํด ๊ธฐํํ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์์ฑ๊ณ ์ฌ
์ฅ๊ต์ ์ข๊ตด๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋
๊ณ ์ ํ์ค์ ๋ํ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ๊ณ ๋ ค๊ฐ ๋์ง ์์์ผ๋ฉฐ, ํ์ฑ๊ณ ์
์น ํด์๋ฒ์ ์ํ ์ข๊ตด ํด์์ด ์ํ๋์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฌ์ฅ๊ต์
์ฃผ์ํ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ์ง ๋ชปํ์๋ค. ๊ฒฝ์ฉ์ ๋ฑ
(2005)๊ณผ ์ต๋ํธ ๋ฑ(2005)์ ๊ณ ์ ์น ํด์๋ฒ์ ์ ์ ํ์ฑ๊ณ์๋ฅผ
์ ์ฉํ ๋นํ์ฑ์ข๊ตด ๊ณ ์ ์น ํด์๋ฒ์ ํตํด ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ์ฃผํ์ ์
ํจ์ข๊ตด ๊ธธ์ด ์ฐ์ ๋ฒ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํํ์์ผ๋ ์ด ์ญ์ ๊ธฐ
๋ณธ์ ์ผ๋ก๋ ๊ณ ์ ์น ํด์์ ๊ทผ๊ฐ์ผ๋ก ํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฃผ์ํ ๊ธฐ
ํํ์ ๋น์ ํ์ฑ์ด ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ ค๋์ง๋ ๋ชปํ์๋ค.
๊น์น์ค ๋ฑ(2010)๊ณผ ๊น์น์ค ๋ฑ(2011b)์ ๊ธฐํ๋น์ ํํด์์
ํตํด ํํ์ค์ ๋ํ ์์ฑ๊ณ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ตฌ์กฐ์์ ์ฑ์ ์ฐ๊ตฌํ
์๊ณ , ๊น์น์ค ๋ฑ(2011a)๋ ํํฉ ์ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ตฌ์กฐ์์ ์ฑ์
์ฐ๊ตฌํ์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ค์์๋ ์ด๊ธฐํ์ํด์์ ํตํด ์ฌํ์ค์
๋ํ ๊ณ ๋ ค๋ฅผ ํ์์ง๋ง, ์ฌ๋ฃ์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์ ํ
์ฑ์ข๊ตด๊ฑฐ๋์๋ง ๊ตญํ๋์๋ค๋ ํ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ๋๋ค.
Ren(1999)๋ ๋น์ ํํด์์ ํตํด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ๊ฑฐ
๋์ ๋ํด ๋ถ์ํ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ด๊ธฐํ์ํด์
๋ฑ์ ์ํ ์ฌํ์ค ์ํ์ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ๊ณ ๋ ค๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง์ง ์์
ํ๊ณ๊ฐ ์๋ค.
Song and Kim(2007)์ ์์ฑ๊ณ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํํด์๊ธฐ๋ฒ์
๋ํด ์ ์ํ์๊ณ , ํนํ ํํ์ค์ ๊ฒํ ๋ฅผ ์ํด ์ด๊ธฐํ์ํด์-
ํํ์คํด์์ ๋จ๊ณ์ ํด์๋ฒ์ ์ ์ํ์๋ค.
Kim(2009)์ ๋น์ ํํด์์ ํตํ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ํด์๊ธฐ
๋ฒ์ ์ ์ํ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ์ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก ์ ํต
ํด ํ์ ๋ ๋ชจ๋ธ์ ๊ทนํ๊ฑฐ๋ ๋ถ์์๋ง ๊ตญํ๋์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋น์ ํํด์์ ํตํด ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ์ฃผ์
ํ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํด ๋ถ์ํ์๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ๋ค์์ ๋์ถ๋ ์ฃผ
์ํ ํํ์ค ํํ์ ๋ํ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ถ์ํ๋
๋ฐ, ํํ์ค์ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ๊ณ ๋ ค๋ฅผ ์ํด ์ด๊ธฐํ์ํด์์ ๋จผ์ ์
ํํ๊ณ ๊ทธ ํ ํํ์คํด์์ ํ๋ 2๋จ๊ณ ํด์๊ธฐ๋ฒ์ ํตํด ๊ทน
ํ ํด์์ ์ํํ์๋ค. ๋ณธ ํด์์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต๋ฅผ ์ด๋ฃจ๋
์ฃผ์๋ถ์ฌ๋ค์ ๊ธฐํํ์ ๋ฌผ์ฑ์น๊ฐ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ์ ๋ฏธ์น๋
์ํฅ์ ๋ํด ๋ฉด๋ฐํ ์ฐ๊ตฌํ์๋ค. ์ด ์ง๊ฐ์ฅ์ด 920.0 m์ธ ์
์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต๋ฅผ ํด์ ๋์ ๋ชจ๋ธ๋ก ๊ณ ๋ คํ๊ณ , ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ์
๋จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ, ์ผ์ด๋ธ์ ๋ฐฐ์น ํํ ๋ฐ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ๋ณํ์
๋ํ ์ฃผ์ํ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ๋ดํ๋ ฅ ๋ณํ๋ฅผ ํด์์ ์ผ๋ก ๋ถ์
ํ์๋ค.
2. ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ํด์
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋น์ ํํด์์ ํตํด ์์ฑ๊ณ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ
ํด์์ ์ํํ์๋ค. ์ฌ์ฅ๊ต์ ์ฃผ์ํ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์
ํด ๋น์ ํ ์ ํ์์ํด์๋ฒ์ ๊ทผ๊ฐ์ผ๋ก ๊ฐ๋ฐ๋ Kim(2009)์
๊ทนํ ํด์ ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ทนํ ํด์์ ์ํํ์๋ค. ๋ณธ
์ฅ์์๋ ๋ณธ ํด์ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ์ฉ๋ ๊ธฐํ ๋น์ ํ ์์, ์ฌ๋ฃ๋น
์ ํ ๊ณ ๋ ค ๊ธฐ๋ฒ, ์ฆ๋ถ-๋ฐ๋ณต ํด์ ๊ธฐ๋ฒ ๋ฑ์ ๋น์ ํ ํด์ ๊ธฐ
๋ฒ์ ๋ํด ๊ธฐ์ ํ๊ณ , ์ด์ด์ ํํ์ค์ ๋ํ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ
ํด์ ๊ธฐ๋ฒ์ ๋ํด ๊ธฐ์ ํ๋ค.
2.1 ๋น์ ํ ํด์ ๊ธฐ๋ฒ
๋ณธ ํด์์์๋ ์ถ๋ ฅ๊ณผ ํจ๋ชจ๋ฉํธ, ์ ๋จ๋ ฅ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋นํ๋ ฅ์ด
์์ฉํ๋ ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ์ ๋ชจ๋ธ๋งํ๊ธฐ ์ํ ๋น์ ํ ํ๋ ์์
์(๊ทธ๋ฆผ 1)์ ์ธ์ฅ๋ ฅ์ ๋ฐ๋ ์ผ์ด๋ธ์ ๋ชจ๋ธ๋งํ๊ธฐ ์ํ ๋น์
ํ ๋ฑ๊ฐ ํธ๋ฌ์ค ์์(๊ทธ๋ฆผ 2)๊ฐ ์ฌ์ฉ๋์๋ค. ์ (1)~(4)๋
๊ฐ ์์์ ์ ์ ๋ ฅ๊ณผ ์ ์ ๋ณ์ ๋ฒกํฐ๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ , ๊ฐ ์์์
ํ์ฑ ๋ฐ ๊ธฐํ ๊ฐ์ฑํ๋ ฌ์ ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Kim 2009, ๊น์น์ค ๋ฑ
(2010), ๊น์น์ค ๋ฑ(2012))์ ๋ํ๋์๋ค.
(1)
(2)
(3)
(4)
๋ฑ๊ฐ ํธ๋ฌ์ค ์์๋ผ ํจ์ ์ผ์ด๋ธ์ ๋ฌด๊ฒ, ์ํ ๊ธธ์ด, ์ฅ๋ ฅ
๋ฑ์ ํตํด ๊ณ์ฐ๋๋ ๋ฑ๊ฐ ํ์ฑ๊ณ์๋ฅผ ์ผ๋ฐ ํธ๋ฌ์ค ์์์
์ ์ฉํ์ฌ ์ผ์ด๋ธ์ ์๊ทธ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด๋ค ํจ์จ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ๋
์์์ด๋ค. ๊ธฐ๋ณธ์ ์ผ๋ก ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉํ ๋ฑ๊ฐ ํธ๋ฌ์ค ์
์์ ๋ฑ๊ฐ ํ์ฑ ๊ณ์๋ ํ์์ ์ ํ์ํจ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ ๋
๋์๋๋ฐ, ์ ๋๊ณผ์ ์์ hyperbolic sine/cosine ํจ์ ํญ๋ค์
Taylor์ ๊ธ์์ ์ํด ๊ฐ๋ตํ ๋์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ ๊ฐ๋ตํ
๊ณผ์ ์ ๊ฑฐ์น ๋ฑ๊ฐ ์์๋ ์ผ์ด๋ธ์ ์ฅ๋ ฅ์ด ํด ๊ฒฝ์ฐ ์ ํด์
๊ฑฐ์ ๊ฐ์ ํด๋ฅผ ์ป์ ์ ์์ง๋ง, ์ผ์ด๋ธ ์ฅ๋ ฅ์ด ํฌ๊ฒ ์ ํ
๋์ด ์ฒ์ง์ด ์ปค์ง๋ฉด ํฐ ์ค์ฐจ๋ฅผ ์ ๋ฐ ํ ์ ์๋ค(๊น์น์ค ๋ฑ,
2005; Kim, 2009). ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉํ ๋ฑ๊ฐ ํ์ฑ ๊ณ์๋
๋ณธ hyperbolic sine/cosine ํจ์๋ฅผ ์ด๋ ํ ๊ฐ๋ตํ ์์ด ๊ทธ๋
๋ก ์ ์ฉ๋ ์์ผ๋ก(๊น์ ํ ๋ฑ, 2005; Kim, 2009, ๊น์น์ค ๋ฑ
2012), ๋ณด๋ค ์ ํด์ ๊ฐ๊น์ด ํด๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋๋ก ํ์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ผ์ด๋ธ, ๊ฑฐ๋, ์ฃผํ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋น์ ํ์ฑ ๊ณ
๋ ค๋ฅผ ์ํด ๊ฐ์ ์์ฑํ์ง๋ฒ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ์์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๋น
์ ํํด์์์ ํจ์จ์ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ณ
f{ } fxa fya fzaMxaMyaMza fxb fyb fzbMxbMybMzb{ }=
u{ } uavawaฮธxaฮธyaฮธzaubvbwbฮธxbฮธybฮธzb{ }=
f{ } fxa fya fza fxb fyb fzb{ }=
u{ } uxauyauzauxbuybuzb{ }=
๊ทธ๋ฆผ 1. 2์ ์ 6์์ ๋ ๋น์ ํ ํ๋ ์์์์ ์ ์ ๋ ฅ ๋ฐ ์ ์ ๋ณ์
๊ทธ๋ฆผ 2. 2์ ์ 3์์ ๋ ๋น์ ํ ๋ฑ๊ฐ ํธ๋ฌ์ค์์์ ์ ์ ๋ ฅ ๋ฐ
์ ์ ๋ณ์
์ 32๊ถ ์ 6Aํธ ยท 2012๋ 11์ โ 329 โ
๋ คํ์๋ค. ๊ฐ์ ์์ฑํ์ง๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ฐ ์ฆ๋ถ-๋ฐ๋ณตํด์๋จ
๊ณ๋ง๋ค ์์์ ์์ฉํ๋ ์ถ๋ ฅ๊ณผ ํญ๋ณต ์ถ๋ ฅ, ํจ๋ชจ๋ฉํธ์ ์
์ฑ๋ชจ๋ฉํธ ๊ฐ์ ๋น์จ์ ํตํด ์ ์ง์ ์ธ ์ฌ๋ฃ์ ๋นํ์ฑํจ๊ณผ๋ฅผ
๊ณ ๋ คํ์๋ค. ๋จผ์ ์ถ๋ฐฉํฅ๋ถ์ฌ์ ์ถ๋ ฅ์ ์ํ ์ฌ๋ฃ์ ๋นํ
์ฑ ํจ๊ณผ๋ CRC์ ์ ํ์ฑ๊ณ์์์ ์ด์ฉํ ์ ์ ํ์ฑ๊ณ์
Et๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ (5), (6)๊ณผ ๊ฐ์ด ์์์ ์์ฉํ๋ ์ถ๋ ฅ
P์ ํญ๋ณต์๋ ฅ๊ณผ ๋จ๋ฉด์ ์ ๊ณฑ์ธ ํญ๋ณต๋ ฅ Py์ ๋น๋ฅผ ํตํด ๊ณ
๋ ค๋๋ค(Liew ๋ฑ, 1993; ์ต์ธํด์ ๊น์น์ต, 2002; ๊น์น์ต๊ณผ
๋ง์์, 2003; Song and Kim, 2007; Kim, 2009; ๊น์น์ค
๋ฑ, 2012).
(5)
(6)
์ถ๋ ฅ๊ณผ ํจ๋ชจ๋ฉํธ์ ์ํ ๋จ๋ฉด์ ์ ์ง์ ์ธ ์์ฑํ๋ ์ฐํ
์์ฑํ์ง์ ๋์ ์ ํตํด ๊ณ ๋ คํ ์ ์๋ค. ์ฆ ํ๋ ์ ์์์
๊ฒฝ์ฐ ์์ ์ ์ ํ์ฑ๊ณ์์ ์๋์ ์ฐํ์์ฑ ๋ณ์๋ฅผ ํ์ฑ๊ฐ
์ฑํ๋ ฌ์ ํจ๊ป ๋์ ํ์ฌ ๊ฐ์ฌ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋นํ์ฑํ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ
๋ค(์ต์ธํด์ ๊น์น์ต, 2002; ๊น์น์ต๊ณผ ๋ง์์, 2003; Song
and Kim, 2007; Kim, 2009; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2012).
(7)
(8)
์ฌ๊ธฐ์ ฮท๋ ์ฐํ์์ฑ ๋ณ์, ฮฑ๋ ํ๋ ์ ์์์์์ ๋จ๋ฉด
๋ ฅ๊ณผ ์ถ๋ฐฉํฅ ํญ๋ณต๊ฐ๋ ๋ฐ ์์ฑ๋ชจ๋ฉํธ์ ๋น๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง ํจ
์์ธ๋ฐ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ AISC-LRFD(1994)์ ๊ท์ ์์ ๋ฐ
๋๋ค.
์ผ ๋,
(9)
์ผ ๋,
(10)
์ฌ๊ธฐ์, Myp, Mzp : ๊ฐ ์ถ์ ๋ํ ์์ฑ๋ชจ๋ฉํธ
๋น์ ํ ํด์์ ์ํ ์ฆ๋ถ-๋ฐ๋ณตํด์ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ผ๋ฐํ๋ ๋ณ์
์ ์ด ๋ฐฉ๋ฒ(Yang and Kuo, 1994; Kim, 2009; ๊น์น์ค ๋ฑ,
2010, 2011a, 2011b; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2012)์ ์ด์ฉํ๋ค. ์ด ๋ฐฉ
๋ฒ์์๋ ๋งค ๋จ๊ณ๋ง๋ค ๋ฐ๋ก ์ ํด์ ๋จ๊ณ์์ ๊ณ์ฐ๋ ์ฆ๋ถ
๋ณ์๋ฒกํฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฆ๋ถํ์ค๊ณ์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์ด์
๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ฑ์ด 0์ ๊ฐ๊น์ด ์๊ณ ์ํ๋ ๊ทนํ ์ํ ๋ฐ ๋ถ ๊ฐ
์ฑ ๊ตฌ๊ฐ(Negative Stiffness Zone), ๊ฐ์ฑ์ ๋ถํธ๊ฐ ๋ฐ๋๋
๊ตฌ๊ฐ ๋ฑ์์๋ ์์น์ ์ผ๋ก ์์ ํ๊ฒ ๋น์ ํ ๋ฐ์ ์ถ์ ์ด ์ฉ
์ดํ๋ค. i-์ฆ๋ถ j-๋ฐ๋ณต ๊ณ์ฐ๋จ๊ณ์์์ ์ฆ๋ถํ์ค๊ณ์๋ฅผ ๋ผ
ํํํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ตฌํ ์ ์๋ค.
(j=1) (11)
(jโฅ2) (12)
์ฌ๊ธฐ์,
, ์ผ๋ฐํ๋ ๊ฐ์ฑ ๋ณ์
(Generalized Stiffness Parameter)
: i์ฆ๋ถํด์ ๋จ๊ณ ์ค j๋ฒ์งธ ๋ฐ๋ณตํด์ ์ํ ํ ๋ฐ์
ํ ์ฆ๋ถ๋ณ์ ์ฑ๋ถ
: i์ฆ๋ถํด์ ๋จ๊ณ์์ j-1 ๋ฐ๋ณตํด์ ๋จ๊ณ ํ ๊ตฌ์ฑ๋
๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ์ฑ ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ตฌํ ์ด ํ์ค
๋ฐฑํฐ ์ ๋ํ ๋ณ์์ฑ๋ถ
: i์ฆ๋ถํด์ ๋จ๊ณ์์ j-1 ๋ฐ๋ณตํด์ ๋จ๊ณ ํ ๊ตฌ์ฑ๋
๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ์ฑ ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ตฌํ j-1ํด์ ํ
๋ฐ์ํ ๋ถํ๊ท ํ์ค๋ฒกํฐ ์ ๋ํ ๋ณ์์ฑ๋ถ
2.2 ํํ์ค์ ๋ํ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ํด์ ์ ์ฐจ
๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ์ค๊ณ ๋ฐ ์๊ณต ํน์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ํํ์ค์ ๋ํ ๊ฐ
์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ํด์ํ๊ธฐ ์ํด ๋ณธ ํด์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ทธ๋ฆผ
3๊ณผ ๊ฐ์ด ์ด๊ธฐํ์ํด์-ํํ์ค์ ๋ํ ๋น์ ํ ํด์์ ์์๋ก ๊ทน
ํ ํด์์ ์ํํ์๋ค. ๋จผ์ , ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ์ด๊ธฐ๋ถ์ฌ๋ ฅ๋ฒ(Wang
๋ฑ, 1993; ์ค๊ตฐ์ง๊ณผ ์ด์์, 2001; Kim, 2009; ๊น์น์ค ๋ฑ,
2010; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2011a; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2011b)์ผ๋ก ์ด๊ธฐํ์ํด์์
์ํํ์๊ณ , ์ด๋ ํ์์ค์ฐจ๊ฒํ ๋ฅผ ์ํ ๊ธฐ์ค์น๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
ฮต : ํ์ ์ค์ฐจ,
: ์ค์์ง๊ฐ ์ค์๋ถ ์์ง ๋ณ์, Lc: ์ค์์ง๊ฐ๊ธธ์ด
์ดํ ํํ์ค์ ๋ํ ๋น์ ํ ํด์์ ์ํํ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์ด
ํด์์์๋ ์ผ์ด๋ธ์ ์๊ทธ ํจ๊ณผ, ์ฃผํ๊ณผ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด-๊ธฐ๋ฅ ํจ
๊ณผ, ๋๋ณ์ ํจ๊ณผ ๋ฑ์ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํ์ฑ๊ณผ ๊ฐ์ฌ์ ์ ์ง์
ํญ๋ณต ๋ฑ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋น์ ํ์ฑ์ ํจ๊ป ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์ผ์ด๋ธ์ ์ํด
๋์ ๋๋ ์์ถ๋ ฅ์ ์ํ ์ฃผํ ๋ฐ ๊ฑฐ๋์ ์ข๊ตด, ์ถ๋ ฅ ๋ฐ ํจ
๋ชจ๋ฉํธ์ ์ํ ๋จ๋ฉด ์์ฑํ, ์ผ์ด๋ธ ์ฅ๋ ฅ ๊ณผ๋ค์ ์ํ ์์ฑ
ํ ๋ฑ์ ํํ์ค์ ๋ํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ์ํ๋ฅผ ํด์ํ๊ฒ ๋๋ค.
๋ณธ ํด์์ฐ๊ตฌ์์์ ํด์ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ด๋ก ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ์ ์์ ๊ฐ๋ค.
๊ฐ ์์์ ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํํจ๊ณผ์ ๊ฐ๋ณ์ ๊ฒ์ฆ๊ณผ
๋น์ ํํด์์ ์ํ ์ฆ๋ถ-๋ฐ๋ณตํด์๊ธฐ๋ฒ ๋ฐ ์ด๊ธฐํ์ํด์ ๊ธฐ๋ฒ
์ ์์น์ ํ๋น์ฑ์ Kim(2009), ๊น์น์ค ๋ฑ(2010), ๊น์น์ค
๋ฑ(2011a, 2011b), ๊น์น์ค ๋ฑ(2012)์ ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฒ์ฆ๋๊ณ ์ธ
๊ธ๋ ๋ฐ ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์ ๋ณธ๋ฌธ์์๋ ์๋ตํ๋ค.
3. ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ถ์
๋ณธ ์ฅ์์๋ ์ฃผ์ํ ๊ธฐํํ์ ํน์ฑ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต
์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ๋ฅผ ํด์์ ์ผ๋ก ๋ถ์ํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 4์ ๊ฐ์ด
Et 1.0E= P 0.5Pyโค( )
Et 4P
Py
-----E 1P
Py
-----โโ โ โ โ= P 0.5Py>( )
ฮท 1 ฮฑ 0.5โค( )=
ฮท 4ฮฑ 1 ฮฑโ( ) ฮฑ 0.5>( )=
P
Py
-----2
9---My
Myp
--------- 2
9---Mz
Mzp
---------+โฅ
ฮฑP
Py
----- 8
9---My
Myp
---------8
9---Mz
Mzp
---------+ +=
P
Py
-----2
9---My
Myp
---------2
9---+Mz
Mzp
---------<
ฮฑP
2Py
---------My
Myp
---------Mz
Mzp
---------+ +=
ฮปj
i
ฮป1
iฮป1
1GSP
1 2โยฑ=
ฮปj
i { Uห1
i 1โ
โ }T
Ujโ{ }
{ Uห1
i 1โ
โ }T
Ujโ{ }----------------------------------------=
GSP{ U
ห1
1
โ }T{ U1
1
โ }
{ Uห1
i 1โ
โ }T{ U1โ }
-----------------------------------------=
{ U}j
iโ
{ Uji}โ
Kj 1โ
i[ ]
P[ ]
{ Uji}โ
Kj 1โ
i[ ]
Rj 1โ
i[ ]
ฮต Ucy Lc 105โ<โโ= ฮต 10
4โโค
Ucyโ
๊ทธ๋ฆผ 3. ๊ทนํ ํด์ ์ ์ฐจ
โ 330 โ ๋ํํ ๋ชฉํํ๋ ผ๋ฌธ์ง
์ด ์ง๊ฐ์ฅ์ด 920.0 m์ธ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ธ ๋ฐฉ์ฌํ ๋ฐ ํฌ ํ ์ฌ์ฅ
๊ต ๋ชจ๋ธ์ ๊ธฐ๋ณธ ํด์ ๋ชจ๋ธ๋ก ํ์๋ค. ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ์ฃผํ ๋จ๋ฉด ๋ด
์๋ ๊ตญ๋ถ ์ข๊ตด์ ๋ฐฉ์งํ ์ ์๋ ์ถฉ๋ถํ ๋ณด๊ฐ์ฌ๊ฐ ์ค์น๋
์๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ์ฌ ๊ตญ๋ถ ์ข๊ตด์ ๋ํ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ ํํ์ค์ ์ค์์ง๊ฐ์๋ง ์์ฉํ๋ ๋ฑ๋ถ
ํฌํ์ค์ผ๋ก, ์ด๋ ์ ํ์ฐ๊ตฌ(Kim, 2009; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2010;
๊น์น์ค ๋ฑ, 2011b; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2012)์์ ๋์ถ๋ ๋งค์ฐ ๋ฎ์
์๊ณ ํ์ค๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ์ฃผ์ํ ํ์คํํ์ด๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์
๋ A. ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด์ ํฌ๊ธฐ, B. ์ฃผํ์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ ๊ทธ๋ฆฌ
๊ณ C. ์ผ์ด๋ธ์ ๋จ๋ฉด์ ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ฃผ์
ํ ๊ธฐํํ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ก ์ค์ ํ์๋ค. ๊ฐ ๋งค๊ฐ๋ณ์์ ์ค์ ๋ฒ
์๋ ํ 1๊ณผ ๊ฐ๋ค.
3.1 ์ด๊ธฐ ํ์ํด์๊ฒฐ๊ณผ ๊ฒํ
๋ณธ ์ ์์๋ ์์์ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์ฌํ์ค์ ๋ํ ์ด๊ธฐํ์
ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ๋ตํ ๋ํ๋ธ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 5๋ ๋ฐ๋ณต๋ ์ด๊ธฐํ์ํด์์ ์ํ ๊ฐ ๋ชจ๋ธ ๋ณ ์ต๋
์์ง ์ฒ์ง์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋๋ฐ, ์ด 5ํ์ ๋ฐ๋ณตํด์ ๊ฒฐ๊ณผ,
๊ฑฐ๋์ ์ต๋ ์ฒ์ง์ ๋ฐฉ์ฌํ๊ณผ ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ์ ๋ํด ๊ฐ๊ฐ 3.59
cm, 4.5 cm(์ค์์ง๊ฐ์ฅ ๋๋น 0.0074%, 0.0095%)๊ฐ ๋ฐ์ํ
์๊ณ ์ด๋ ์ฃผํ ์ต์๋จ์ ์ํ๋ณ์๋ 0.18 cm, 0.37 cm๊ฐ
๋ฐ์ํ์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ ๋์ ์ธ ์งํ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก, ์ฌํ์ค์ ๋
ํ์ฌ ๋ณํ์ด ๊ฑฐ์ ์๋ ์ํ๋ฅผ ๋ชฉํํ์์ด๋ผ ํ ๋, ๋ณธ ํด
์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์ฌํ์ค ์ํ์ ์์ด์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ณํํ์์ด ๋ชฉํ
ํ์์ ๋ํด ๋ง์กฑํ๋ ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ผ๊ณ ํ๋จํ ์ ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ
๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ ๋ชจ๋ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ํํ์ค ์ฌํ ์ ์ ๋ชฉํํ
์์ ๋ง์กฑํ๊ฒ ํ๋ ์ด๊ธฐํ์ํด์์ ๋จผ์ ์ํํ์ฌ ์ฌํ์ค
ํ์์์ ๊ตฌ์กฐ ์ํ๋ฅผ ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์๋ค.
3.2 ํํ์ค์ ๋ํ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋
3.2.1 ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ
๋ณธ ์ ์์๋ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ณํ๋ฅผ
๋ถ์ํ๋ค. ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด ๋ณํ๋ ๊ทธ๋ฆผ 4(d)์ ๊ฑฐ๋์ ๋์ด๋ฅผ ๋ณ
ํ์ํค๋ฉฐ ๊ณ ๋ คํ์๋๋ฐ, ๋จ๋ฉด์ ๊ณผ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ, ์์ฑ๊ณ
์ ๋ฑ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ๊ทนํ ํ์ค ๊ณ์์ ๋ณํ
์ ์์์ ๋ถ์ํ์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 6์ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ํ์ค-๋ณ์๊ณก์ ๋ณ
ํ๋ฅผ ๊ฑฐ๋ ๋์ด ๋ณ๋ก ๊ตฌ๋ถํ์ฌ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด
ํฌ๊ธฐ ์ฆ๊ฐ๋ 1์ฐจ์ ์ผ๋ก ๊ฑฐ๋์ ์ถ๊ฐ์ฑ ๋ฐ ํจ๊ฐ์ฑ์ ์ฆ๋๋ฅผ
๊ฐ์ ธ์ค๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋จ๋ฉด ๋์ด๊ฐ ์ปค์ง์ ๋ฐ๋ผ ์ด๊ธฐ ํ์ค-๋ณ์๊ณก
์ ์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ์๊ณ , ์์ฉ ํ์ค์ ๋ํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ
์ ์ญ์ ํจ๊ป ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ํ์ค-๋ณ์๊ณก์ ์์์ 1์ฐจ ๊ทนํ์
์ ๋๋ฌํ ์ดํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ง์์ ์ธ ๋ณ์์ฆ๊ฐ ๋ฐ ํ์ค๊ณ์
๊ฐ์๋ฅผ ๋ณด์ด๋๋ฐ, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํ์ฑ๋ง ๊ณ ๋ คํ ์
ํ ์ฐ๊ตฌ(๊น์น์ค ๋ฑ, 2011b)์์๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ 1์ฐจ ์๊ณ์ํ ๋
๋ฌ ์ดํ ๊ฐ์ฑ ํ๋ณต ๋ฑ์ ํ์ข๊ตด ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์์ผ๋, ์ฌ๋ฃ์
๊ทธ๋ฆผ 4. ํด์ ๋์ ์ฌ์ฅ๊ต ๋ชจ๋ธ
ํ 1. ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ๋จ๋ฉด ์ ์ ๋ฐ ๋ฌผ์ฑ์น
Girder Mast Cable
E(kN/m2) 2.1ร108 2.1ร108 2.1ร108
A(m2) 0.62~0.75 0.19~0.45 0.02~0.14
I(m4) 0.04~1.45 0.39~5.437 -
ฮณ (kN/m3) 218.27 76.90 76.90
fy(MPa) 380.0 ํ์ฑ์ํ์ ์ง 1,800.0
๊ทธ๋ฆผ 5. ํ์ํด์ ๋จ๊ณ๋ณ ๊ฑฐ๋ ์ค์๋ถ ์์ง ๋ณ์ (๊ฑฐ๋ ๋์ด
Hg=3.0 m, ์ฃผํ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ Im=3.143 m4, ์ผ์ด๋ธ
๋จ๋ฉด์ Ac=0.02 m2์ธ ๋ชจ๋ธ)
๊ทธ๋ฆผ 6. ํํ์ค์ ๋ํ ํ์ค-๋ณ์ ๊ณก์ (์ค์์ง๊ฐ ์ค์๋ถ)
์ 32๊ถ ์ 6Aํธ ยท 2012๋ 11์ โ 331 โ
์์ฑํ๊น์ง ๊ณ ๋ คํ ๋ณธ ํด์์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ด๋ฌํ ํน์ฑ์ ๋ํ
๋์ง ์์๋ค. ์ด๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ณ์ ๋ฐ ๋ณํ์ด ์ฆ๋๋์ด ์ฃผ์
๋ถ์ฌ ๋จ๋ฉด์์ ์์ ํ ํญ๋ณต์ด ๋ฐ์, ๋ดํ๋ ฅ์ ์์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ธ
๊ฒ์ผ๋ก ํ์ด๋๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 7๊ณผ 8์ ๊ฐ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ทนํ์ํ ์ดํ์ ๋ณํํ์
์ ๋ํ๋ธ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 7(b)์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ธํ ๋ชจ๋ธ์ ๋ชจ๋ ์ค์
์ง๊ฐ์ ์์ฉํ๋ ์์ง ํ์ค์ ์ํด ์ค์๊ฒฝ๊ฐ์ ํํฅ, ์ธก๊ฒฝ๊ฐ
์ ์ํฅ์ ํจ๋ณํ์ด ์ง๋ฐฐ์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ํจ์ ์ ์ ์๋ค. ์ค์
๊ฒฝ๊ฐ์ ์์ฉํ๋ ์์งํ์ค์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ 1์ฐจ์ ์ผ๋ก ์ค์
๊ฒฝ๊ฐ์ ์์ง์ฒ์ง ๋ฐ ์ ์ฃผํ์ ์ํ ๋ณํ์ด ๋ฐ์ํ๊ณ , ์ด
์ํ ๋ณํ์ ์ํด ์ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ์๋ ์ด๊ธฐ ๋ค๋ฆผ์ด ๋ฐ์ํ๋ค. ์ด
ํ ํ์ค์ ๊ณ์์ ์ธ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ์ผ์ด๋ธ ์ฅ๋ ฅ์ ์ํ ์์ถ
๋ ฅ์ด ์ธก๊ฒฝ๊ฐ์ ํจ๋ณํ์ ์ฆํญ์ํค๋ ๋ณด-๊ธฐ๋ฅํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋
์ด์ ๊ฐ์ ๋ณํ ํํ๊ฐ ๋ํ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์
๋๋ณ์๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ ํ์ฐ๊ตฌ์์๋(Kim, 2009; ๊น์น์ค ๋ฑ,
2010; ๊น์น์ค ๋ฑ, 2011b) ์ด๋ฌํ ํํ์คํํ๊ฐ ์์ฉํ ๋,
ํ์ค์ด ์์ฉํ์ง ์๋ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ์ ํ์ฑ์ข๊ตด์ด ์ง๋ฐฐ์ ์ผ๋ก ๋ฐ
์ํ์๋๋ฐ, ๋ง์ฝ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ์์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๊ฑฐ๋
๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ฃผํ ์ญ์ ์ฆ๊ฐ๋ ์์ถ๋ ฅ์ ์ํด ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์
ํ๋ค๊ณ ์ธ๊ธํ๊ณ ์๋ค.
ํ 2์ ๊ฐ ํด์๋ชจ๋ธ์์ ๋์ถ๋ ์ฃผ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ์์์
๊ฐ๋ตํ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๋จผ์ , ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ๋งค์ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฑฐ
๋์ ์์ฑํ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด ์ญ์ ๋ฐ์ํจ์ ๊ธฐ์
ํ๊ณ ์๊ณ , ์ด๋์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ณํํ์์ ๊ทธ๋ฆผ 7(a)์ (b),
๊ทธ๋ฆผ 8(a)์ (b)์ ์ ๋ํ๋ ์๋ค. ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ๋
๊ฒฝ์ฐ, ๋ฐฉ์ฌํ ๋ชจ๋ธ์์ ๊ฑฐ๋์ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ์์ฑ๋จ๋ฉด์ ์ฃผํ๊ณผ
๊ต์ฐจํ๋ ๊ฑฐ๋ ๊ตฌ๊ฐ์ด์๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฑฐ๋์
๋จ๋ฉด์ด ํฐ ๋ชจ๋ธ์์๋ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๋จ๋ถ ๊ทผ์ฒ์์ ์์ฑ๋จ๋ฉด์ด ๋ฐ
์ํ๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฑฐ๋ ์ฐจ์ด๋ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด ์์ ๊ณผ ์ฐ๊ด์ง์ด
์๊ฐํ ์ ์๋ค. ๋ฐฉ์ฌํ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น์ ํน์ฑ์
์ํด ํฌ ํ ์ฌ์ฅ๊ต ๋ชจ๋ธ๋ณด๋ค ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ์ด ์์ฉํ๋ ์ฃผํ
์ ๊ตฌ๊ฐ์ด ๊ธธ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋์ผํ ์์ง ํ์ค์ด ์์ฉํ ๋ ์๋
์ ์ผ๋ก ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ์งํ๋๋ ์์ ์ด ๋ ์ด๋ฅด๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ
๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ๋์ด๊ฐ ์ปค์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ๊ฐ ํฐ ๊ฒฝ์ฐ, ์ธก๊ฒฝ
๊ฐ์ ๋ณด-๊ธฐ๋ฅํจ๊ณผ๊ฐ ์ถฉ๋ถํ ๋ํ๋๊ธฐ ์ ์ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ
์ํ๋ฉด ์ธก๊ฒฝ๊ฐ์ ๋ค์ ํํฅ์ ๋ณํ์ด ๋ฐ์ํ๋ค. ์ค์ ๋ก,
๊ทธ๋ฆผ 7(b)์ ์ ๋ํ๋๋ฏ์ด, ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ๊ทนํ์
์ดํ ํ์ค์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ตฌ๊ฐ์์ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๊ฑฐ๋๋ ๋ค์ ํํฅ์
๋ณํ ์ํ๋ฅผ ๋ณด์์ ์ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ฉด ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฝ์ฐ๋
์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฆ๊ฒ ์งํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ์
๋ณด-๊ธฐ๋ฅ ํจ๊ณผ๋ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด์ด ๋ถ๋ชจ๋ฉํธ์ ์ํ ์์ฑ
๋ชจ๋ฉํธ์ ๋๋ฌํ ๋๊น์ง ์ํฅ์ ๋ฏธ์ณ์ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ์์ฑ๋จ๋ฉด์ด
์ธก๊ฒฝ๊ฐ์ ๋จ๋ถ ๋ถ๊ทผ์์ ๋ฐ์ํ ๊ฒ์ด๋ค.
์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ์ง ์๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ฐฉ์ฌํ/ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ ๋ชจ
๋ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด์ด ๋งค์ฐ ์์ ๋๋ ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ ๋ฐ ๋ถ๋ชจ๋ฉํธ
๊ฐ ์์ฉํ๋ ์ฃผํ/๊ฑฐ๋๊ฐ ๊ต์ฐจ์ ์ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด์์ ๋จ๋ฉด์ด ํญ
๋ณตํ์๊ณ , ๋จ๋ฉด์ด ์ปค์ง ๊ฒฝ์ฐ, ์ ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๋จ๋ถ ๊ทผ์ฒ ๊ตฌ๊ฐ์์
๊ทธ๋ฆผ 7. ํ์ค ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฐฉ์ฌํ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๋ณํ ํ์
(Ac=0.02 m2, Scale factor : 2.0, ํ์ค๊ฐ์๊ตฌ๊ฐ)
๊ทธ๋ฆผ 8. ํ์ค ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ํฌ ํ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๋ณํ ํ์
(Ac=0.02 m2, Scale factor : 2.0, ํ์ค๊ฐ์๊ตฌ๊ฐ)
ํ 2. ์ฃผ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋(Ac=0.02 m2)
๋ชจ๋ธ
๋ฐฉ์ฌํ
Hg=0.5 m Im=0.390 m4 ์ฃผํ ์ข๊ตด, ์ฃผํ/๊ฑฐ๋ ๊ต์ฐจ์ ํญ๋ณต
Hg=3.0 mIm=0.390 m4 ์ฃผํ ์ข๊ตด, ์ฃผํ/๊ฑฐ๋ ๊ต์ฐจ์ ํญ๋ณต
Hg=0.5 m Im=3.143 m4 ์ฃผํ/๊ฑฐ๋ ๊ต์ฐจ์ ํญ๋ณต
Hg=3.0 mIm=3.143 m4 ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๋จ๋ถ ๊ทผ์ฒ์์ ํญ๋ณต
ํฌ ํ
Hg=0.5 m Im=0.390 m4 ์ฃผํ ์ข๊ตด, ์ฃผํ/๊ฑฐ๋ ๊ต์ฐจ์ ํญ๋ณต
Hg=3.0 mIm=0.390 m4 ์ฃผํ ์ข๊ตด, ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๋จ๋ถ ๊ทผ์ฒ ํญ๋ณต
Hg=0.5 m Im=3.143 m4 ์ฃผํ/๊ฑฐ๋ ๊ต์ฐจ์ ํญ๋ณต
Hg=3.0 mIm=3.143 m4 ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๋จ๋ถ ๊ทผ์ฒ์์ ํญ๋ณต
โ 332 โ ๋ํํ ๋ชฉํํ๋ ผ๋ฌธ์ง
๋ณด-๊ธฐ๋ฅํจ๊ณผ์ ์ํด ์ฆํญ๋ ๋ถ๋ชจ๋ฉํธ์ ์์ถ๋ ฅ์ ์ํด ์ฒซ ๋ฒ
์งธ ์์ฑ๋จ๋ฉด์ด ๋ฐ์ํ์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 9๋ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ๋ฌผ์ฑ์น ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค ๊ณ
์์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ์ ์ฆ
๊ฐ๋ ํจ๊ฐ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ๋ก ์ธํด 1์ฐจ์ ์ผ๋ก ๋์ผํ ํ์ ๋ํ ์
๋์ ์ผ๋ก ์์ ๋ณํ์ ์ ๋ฐํ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์์ฑ๊ณ์ ๋ฐ ์์ฑ
๋ชจ๋ฉํธ ์ฆ๊ฐํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์จ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ์ฆ๊ฐ๋ ํจ
๋ณํ ๊ฐ์์ ๋ฐ๋ฅธ P-ฮด ํจ๊ณผ์ ๊ฐ์ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ํจ๊ฐ๋ ์ฆ๊ฐ๋ฅผ
์ ๋ํ๋ฏ๋ก ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ฐ๋๋ ์ฆ๊ฐํ๊ฒ ๋๋ค.
ํ 2์์ ์ธ๊ธํ๋๋ก ๋ณธ ํด์ ๋ชจ๋ธ์ ์ฃผ์ํ ๊ทนํ ์ํ์ ์
์ธ์ด ์์ถ๋ ฅ๊ณผ ๋ถ๋ชจ๋ฉํธ์ ์ํ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด์ ์์ฑํ๋ผ๋ฉด ์ด๋ฌ
ํ ํจ๊ณผ๋ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ๋ํ๋๊ฒ ๋๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 9์ ๊ฐ์ด ๊ฑฐ๋์
๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ, ์์ฑ ๊ณ์ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ํ์ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ
๊ทนํ ํ์ค ๊ณ์ ๋ณํ๋ ์ด๋ฌํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 10์ ๊ฑฐ๋์ ํ์ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ฐ ์์ฑ๊ณ์์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ
๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ์ฆ๊ฐ์จ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ๊ฐ ๊ทธ๋ํ์ x, y์ถ
๊ฐ์ ๊ณ ๋ คํ ์ต์ด์ ๊ฐ(๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด ๋์ด๊ฐ 0.5 m ์ผ ๋) ๋ฐ
์ด๋ ๋์ถ๋ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๊ฐ์ ์ด๊ธฐ๊ฐ์ผ๋ก ๊ฐ์ฃผํ๊ณ , ๋ณธ ์ด
๊ธฐ๊ฐ ๋๋น ์ฆ๊ฐ์จ์ %๋ก ํํํ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ณธ ๊ทธ๋ํ์ ๊ฐ์ด
๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๋ ๊ฑฐ๋์ ํ์ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ฐ ์์ฑ๊ณ์
์ ๋น๋กํ์ฌ ์ฆ๊ฐํจ์ ์ ์ ์๋ค. ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ ๋ฐ๋ผ
๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ๋ฌผ์ฑ์น ์ฆ๊ฐ์ ๋ํ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ์ฆ๊ฐ์จ์
ํ๊ฒฉํ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค. ์ด๋ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด ์ญ์ ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทน
ํ ๊ฑฐ๋์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๋ฐ์ ๋น๋กฏ๋๋๋ฐ, ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ
์ฑ์ด ๋ถ์ถฉ๋ถํ์ฌ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์์ ์ฑ๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ดํ๋ ฅ์ ์ฃผ
์ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉดํฌ๊ธฐ ์์น์ ์ํ ๊ตฌ
์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ๊ฐ๋ ์์น์๋ ๋ช ํํ ํ๊ณ๊ฐ ์์์ ์๋ฏธํ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 11์ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ด ์ผ์ ํ ๋ ๊ฑฐ๋์
ํจ๊ฐ์ฑ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ด
๋๋ฐ, ๊ทนํ ํด์๊ฒฐ๊ณผ(Ultimate Analysis, U.A) ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ,
์ฌ๋ฃ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ์ง ์๊ณ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํ์ฑ๋ง์ ๊ณ
๋ คํ ๊ธฐํ ๋น์ ํํด์๊ฒฐ๊ณผ(Geometric Nonlinear Analysis,
G.N.A) ์ป์ ์๊ณ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ๋ฅผ ํจ๊ป ๋ํ๋ด์ด ์ฌ์ฅ๊ต์
๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ฃผ์ํ ์ง๋ฐฐ ์ธ์๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค. ๋จผ์ , ์ฃผ
ํ์ ์ข๊ตด๋ ํจ๊ป ๋ฐ์ํ๋ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ธ ๊ทธ๋ฆผ 11(a)์์๋
๊ธฐํ๋น์ ํ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ทนํ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์์
์ ์ ์๋ค. ์ด๋ ๊ฒฐ๊ตญ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ์ฃผํ์ ๋จ๋ฉด์ด ์์ ๊ฒฝ์ฐ
ํ์ฑ ์ข๊ตด์ด ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ธ์์์ ๋ํ
๋ธ๋ค. ์ด ๋ ๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค ๋๋ ์
๊ณ ํ์ค๊ณ์์ ์ฆ๊ฐ์จ์ ์ฃผํ์ ๊ฐ์ฑ์ด ์ถฉ๋ถํ ๊ฒฝ์ฐ๋ณด๋ค ํ
์ ํ ๋ฎ์๋ฐ, ์ด๋ ๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ํ๋ณด๋๋๋ผ๋ ์ฃผํ์ ํจ
๊ฐ์ฑ์ด ์์์ ์ ์ฒด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ๋ ์ฆ๊ฐ์๋ ํ๊ณ๊ฐ ์๋ค๋
EmIm Lmโ( )
EgIg Lgโ( )
๊ทธ๋ฆผ 9. ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ๋ฌผ์ฑ์น ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ
๊ทธ๋ฆผ 10. ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ๋ฌผ์ฑ์น ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ์ฆ๊ฐ์จ
์ 32๊ถ ์ 6Aํธ ยท 2012๋ 11์ โ 333 โ
๊ฒ์ ์๋ฏธํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 11(b)์ ๊ฐ์ด ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ์ง
์์ ๋งํผ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ํ๋ณด๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ค์ ๋งํด ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด
๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ง๋ฐฐ์ธ์๊ฐ ์๋ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ฆ
๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๊ทนํํด์๊ณผ ๊ธฐํ๋น์ ํํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ
์ ์ ์ ์๋ค. ์ด๋ ๊ฒฐ๊ตญ ๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ์ฑ ํ๋ณด์ ๋ฐ๋ผ ๊ธฐ
ํํ์ ์์ธ๋ณด๋ค๋ ์ฌ๋ฃ์ ์์ฑํ๊ฐ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์
๋ดํ๋ ฅ ๊ฒฐ์ ์ ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ์ธ์๊ฐ ๋จ์ ๋ํ๋ด๋ ์ฆ๊ฑฐ์ด๋ค.
๋ ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น ํ์์ ๋ํ ๋ดํ๋ ฅ ๋น๊ต์์, ์ฃผํ์ ์ข
๊ตด์์ ์ฑ์ด ํ๋ณด๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์นํ์์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ
์ค๊ณ์ ์ฐจ์ด๋ ํฌ์ง ์์๋ค. ์ด์ ๋ฌ๋ฆฌ, ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์์ ์ฑ
์ด ํ๋ณด๋์ง ๋ชปํ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์นํ์์ ๋ฐ๋ผ ์๋์ ์ผ
๋ก ํฐ ๋ดํ๋ ฅ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์๋๋ฐ, ๋์ผํ ๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ์ฑ ๋ฐ
์์ฑ๊ณ์๋ฅผ ๊ฐ์ ๋ ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ์ด ๋ฐฉ์ฌํ ๋ชจ๋ธ๋ณด๋ค ๋ ํฐ
๊ทนํํ์ค๊ณ์ ๋ฐ ์๊ณ ํ์ค๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋ฐฉ์ฌ
ํ ๋ชจ๋ธ์ ๋ชจ๋ ์ผ์ด๋ธ์ด ์ฃผํ์ ์ต์๋จ์ ๊ฑฐ์น๋์ด ์์ด์
์ฃผํ์ ๋ชจ๋ ๊ตฌ๊ฐ์์ ๋์ผํ ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ์ ๋ฐ๋๋ฐ ๋ฐํด,
ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ตํ๋จ ์ผ์ด๋ธ์ด ๊ฑฐ์น๋ ์ง์ ์ดํ์
๊ตฌ๊ฐ์์ ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ์ ๋ฐ๊ฒ ๋๋ค. ์ฆ, ๋์ผํ ์ธ๋ ฅ์ด ์
์ฉํ ๋(์์ง๋ ฅ), ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น์ ์๊ด์์ด ์ฃผํ์ ๊ฑฐ์ ๋์ผ
ํ ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ์ ๋ฐ์ง๋ง, ์ต๋ ์์ถ๋ ฅ์ด ๋ถํฌํ๋ ๋ฒ์์
์๋ ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์
ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น ํ์์ด ๊ทนํํ์ค๊ณ์
์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๊ฒ ๋๊ณ , ๋์ผํ ์์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐํด์ง ๊ฒฝ์ฐ,
๋ฐฉ์ฌํ ๋ชจ๋ธ๋ณด๋ค ํฌ ํ ๋ชจ๋ธ์ด ๋ ํฐ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๋ฅผ ๋ณด
์ธ ๊ฒ์ด๋ค.
3.2.2 ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ
๋ณธ ์ ์์๋ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ๊ทน
ํ ๊ฐ๋์ ๋ณํ๋ฅผ ๊ธฐ์ ํ๋ค.
์ ์ฑ์ ์ผ๋ก ์์ถ๋ ฅ์ ์ง๋ฐฐ์ ์ผ๋ก ๋ฐ๋ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ๋ถ
์กฑํ ๊ฒฝ์ฐ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ ๊ฒ์ด๊ณ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ต์ข ์ง
์ง๊ตฌ์กฐ์ธ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ์ํ๋ฅผ ์ด์ง์ํฌ ๊ฒ
์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ญ์ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ฐ
๊ทนํ ๊ฐ๋์ ์์ด์ ์ค์ํ ์ธ์ ์ค ํ๋์ด๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 12๋
์ผ์ด๋ธ๊ณผ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด์ด ์ผ์ ํ ๋ ์ฃผํ์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ
(Im) ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ด ๊ทธ๋ฆผ๊ณผ
๊ฐ์ด Im ๋ณํ์ ๋ํ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์์ ๋ณํ ์์์ ๊ทน๋ช ํ
๊ฒ ๊ตฌ๋ถ๋๋ค. ๊ฒํ ๋ Im์ ๋ฒ์์์, Im๊ฐ ์๋์ ์ผ๋ก ์์
๊ทธ๋ฆผ 11. ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ๋น(EgIg/Lg)/(EmIm/Km) ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ
๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ
๊ทธ๋ฆผ 12. ์ฃผํ์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์
๋ณํ (Ac=0.02 m2)
๊ทธ๋ฆผ 13. ์ฃผํ๊ณผ ๊ฑฐ๋ ๊ฐ ํจ๊ฐ์ฑ๋น((EmIm/Lm)/(EgIg/Lg)) ๋ณํ์
๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํํ์ค๊ณ์ ๋ณํ
โ 334 โ ๋ํํ ๋ชฉํํ๋ ผ๋ฌธ์ง
๊ตฌ๊ฐ์์๋ Im ๊ฐ์ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์
์ฆ๊ฐ์จ์ด ํฌ๊ฒ ๋ํ๋๋ ๋ฐ ๋ฐํด, Im ๊ฐ์ด ์ผ์ ๊ฐ์ ๋๋ฌํ
์ดํ๋ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ์ฆ๊ฐ์จ์ด ๊ธ๊ฒฉํ ์ ํ๋จ์ ์ ์ ์
๋ค. ์ด๊ฒ์ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ์์์ ๋ณํ์ ์ฐ๊ด ์ง์ด
์๊ฐ ํ ์ ์๋๋ฐ, ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ์ฃผ์
์ง๋ฐฐ ์ธ์์ผ ๋ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ฆ๊ฐ๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ํ์ค
๊ณ์์ ์ฆ๊ฐ์ ์ง์ ์ ์ธ ์ํฅ์ ์ค๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ
์ด ์ข๊ตด์ ๋ฐฉ์ง ํ ๋งํผ ์ถฉ๋ถํ ํ๋ณด๋ ์ดํ๋ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ
์ฑ ๋ณด๋ค๋ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด๊ฐ๋๊ฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์์ ์ฃผ
๋์ ์ผ๋ก ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๊ฒ ๋จ์ ์๋ฏธํ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 13์ ์ฃผํ๊ณผ ๊ฑฐ๋ ๊ฐ ํจ๊ฐ์ฑ๋น
๋ณํ(๊ฑฐ๋ ํจ๊ฐ์ฑ์ ๊ณ ์ )์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์(๊ทนํํด์๊ฒฐ
๊ฐ)์ ์๊ณ ํ์ค๊ณ์(๊ธฐํ๋น์ ํํด์๊ฒฐ๊ณผ)์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ
๋ค. ์ฃผํ๊ณผ ๊ฑฐ๋ ๊ฐ ๊ฐ์ฑ๋น๊ฐ ์๋์ ์ผ๋ก ๋งค์ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ,
๊ฐ์ฑ๋น ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ฐ ์๊ณ ํ์ค๊ณ์์ ๊ธ
๊ฒฉํ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๋ํ๋๋ค. ํนํ ์ด ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ๋ ํด์๊ธฐ๋ฒ ๊ฐ
์ ๋ดํ๋ ฅ ์ฐจ์ด๋ ํฌ์ง ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ฃผํ๊ณผ ๊ฑฐ๋ ๊ฐ ๊ฐ์ฑ
๋น๊ฐ ํน์ ๊ฐ(Hg=2.0 m ์ผ ๋ 1.84, Hg=3.0 ์ผ ๋ 0.79) ์ด
์ ์ฆ๊ฐํ ๋ ๋ ํด์ ๊ธฐ๋ฒ์ ๊ทน๋ช ํ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์์
ํ๋ค. ๊ฐ์ฑ๋น๊ฐ ์ ๊ฐ ์ด์์ด ๋๋ฉด ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ๊ธฐ
์ ์ ๊ฑฐ๋์ ์ฃผ์ ๋จ๋ฉด์์ ์์ ํญ๋ณต์ด ๋ฐ์ํ์ฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด
๊ทนํ ์ํ์ ๋ค๋ค๋ฅด๊ฒ ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๊ธฐํ๋น์ ํํด์์์๋
์ฌ๋ฃ์ ์์ฑํ๊ฐ ๊ณ ๋ ค๋์ง ์๋๋ฐ, ๊ธฐํ๋น์ ํํด์์ ํตํด
์ป์ ๊ฐ์ฑ๋น-์๊ณ ํ์ค๊ณก์ ์์์ ๋ถ๊ธฐ์ ์ ์ฃผํ์ ํ์ฑ์ข๊ตด
๋ณด๋ค ์ธก๊ฒฝ๊ฐ์ ํ์ฑ์ข๊ตด์ด ๋จผ์ ๋ฐ์ํ๋ ์์ ์์ ํ์ฑ
(Hg=2.0 m ์ผ ๋ 2.92, Hg=3.0 ์ผ ๋ 1.26)๋๋ค. ์ฆ, ๊ฐ์ฑ
๋น-๊ทนํ ํ์ค๊ณก์ ์์์ ๋ถ๊ธฐ์ ์ ์ฃผํ์ข๊ตด-๊ฑฐ๋ ์์ฑํ/๊ฑฐ๋
์์ฑํ์ ๊ตฌ๋ถ์ ์ด๊ณ , ๊ฐ์ฑ๋น-์๊ณ ํ์ค๊ณก์ ์์์ ๋ถ๊ธฐ์ ์
์ฃผํ-์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๊ฑฐ๋ ์ํธ์ข๊ตด/์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ ์ข๊ตด์ ๊ตฌ๋ถ์
์ด ๋๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 14๋ ์ฃผํ์ ์ธ์ฅ๋น ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณ
ํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๋ณธ ๊ทธ๋ฆผ์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์์ถ๋ถ์ฌ์ ์ข๊ตด๊ณก์ ๊ณผ
์ ์ฌํ ํํ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค. ๋ณธ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์์ ์ฃผํ ์ธ์ฅ๋น-๊ทนํ
๊ฐ๋๋ณํ ๊ณก์ ์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ์ ๋ถ๊ธฐ์ ์ ํ 3๊ณผ ๊ฐ์ด 75.0 ๋ด์ธ
์์ ๋ํ๋ ๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น ๊ฐ๋๋ ์ด์ ๋
ํด ํฐ ์ํฅ์ด ์์์ ์ ์ ์๋ค. ์ด๋ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ผ๋ก, ์์ฉํ
๋ ์์ง ํ์ค์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ๋์ผํ ๋, ๋ณธ ํ์ค์์ฉ์ ์ํ ์ผ
์ด๋ธ์ ์ํด ์ฃผํ์ ์ ์ด๋๋ ์์ถ๋ ฅ ์ฑ๋ถ์ ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น
๊ฐ๋๋ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ํฌ๊ธฐ์ ํฐ ๊ด๋ จ์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ฌผ๋ก ,
๊ฑฐ๋์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ฐจ์ด๋ ์์ง ํ์ค์ ๋ํ ๊ฑฐ๋์ ์ฒ์ง ๋ฐ ์ด
์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ฃผํ์ ์ํ ๋ณํ์ ๋ํ ์ฐจ์ด๋ฅผ ์ผ๊ธฐํ๋, ๋ณธ
ํด์ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ค๋ฃฌ ํด์ ๋ชจ๋ธ ๊ตฐ์์๋ ์ด๊ฒ์ด ์ฃผํ์ ์ข
๊ตด ํ์ค์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ๋ฏธ๋ฏธํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
๋ณธ ์ ์์๋ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ฏธ์น
๋ ์ํฅ์ ๋ํด ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์
๋ณํ๋ฅผ ์ค์ฌ์ผ๋ก ๋ถ์ํ์๋ค. ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด์ด ์ผ์ ํ ๋, ์ฃผํ
์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ์ญ์
์ฆ๊ฐํ์ง๋ง, ์ผ์ ๊ฐ์ ๋๋ฌํ๋ฉด ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋๋ ์๊ณ
ํ์ค๊ณ์์ ์ฆ๊ฐ์จ์ด ํ๊ฒฉํ ์ ํ๋์ด ์๋ ดํ๋ ๊ตฌ๊ฐ์ด ๋
ํ๋๋ ๋ฑ, ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ดํ๋ ฅ ๊ณก์ ์
ํน์ ๋ถ๊ธฐ์ ์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๊ทน๋ช ํ ๊ตฌ๋ถ๋์๋ค. ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ
์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ๋ชจ๋๋ฅผ ๋ณํ์ํค๋ ๋ฐ ์ฃผ์ํ ์ํฅ์ธ์์ด
๊ณ , ์ด ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๋ชจ๋๋ ์ฃผํ์ข๊ตด-๊ฑฐ๋ ์
์ฑํ ๋๋ ๊ฑฐ๋ ์์ฑํ๋ก ๊ตฌ๋ถ๋๋ค. ๋ณธ ๋ถ์์ ํตํด ๊ทนํ
๋ชจ๋๋ฅผ ๊ตฌ๋ถ์ง๋ ์ฃผํ์ ์ธ์ฅ๋น๊ฐ ๊ฒํ ๋์๋๋ฐ, ์ด ๊ฐ ์ดํ
์ ์ฃผํ์ ์ธ์ฅ๋น๋ฅผ ๊ฐ๋๋ค๋ฉด ๊ฑฐ๋์ ์ฌ๋ฃ์ ํ๊ณ์ ๋ค๋ค๋ฅด
๊ธฐ ์ ๊น์ง ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ ๋ฐฉ์ง๋๊ณ , ์ดํ ์ฃผํ์ ์ถ๊ฐ์ ์ธ
๊ฐ์ฑ์ด๋ ๊ฐ๋ ์ฆ๊ฐ๋ ๋ดํ๋ ฅ ์ฆ๊ฐ์ ํฐ ์ํฅ์ ์ฃผ์ง ์๊ฒ
๋๋ค.
3.2.3 ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ
์ด๋ฒ ์ ์ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ๋ฅผ
๊ธฐ์ ํ๋ค.
๋จผ์ , ๊ทธ๋ฆผ 15(b)์ ๊ฐ์ด, ์ฃผํ์ ์ข๊ตด ์์ ์ฑ์ด ํ๋ณด๋
๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ๋ฉด์ ์ฆ๊ฐ์ ์ํ ์ผ
์ด๋ธ์ ์ถ๊ฐ์ฑ ์ฆ๋์ ์ํด 1์ฐจ์ ์ผ๋ก ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ์ญ์
์ฆ๊ฐํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ ์์ ์ดํ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๊ฐ ์คํ๋ ค
์ ํ๋๋ ํ์์ด ๋ํ๋๋๋ฐ, ๋ณธ ํด์ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ฐฉ์ฌํ/ํฌ
ํ ๋ฐฐ์น, ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ๊ฐ์ ๊ฐ์ฑ๋น / ๊ฐ
0.028 ์ผ ๋ ์ผ์ด๋ธ๊ณผ ๊ฑฐ๋์ ๋ฉด์ ๋น ๊ฐ 0.154 ์ด์,
๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ฐฉ์ฌํ ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น, ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ ๊ฐ์ ๊ฐ์ฑ๋น๊ฐ
0.272์ผ ๋ ์ผ์ด๋ธ๊ณผ ๊ฑฐ๋์ ๋ฉด์ ๋น๊ฐ 0.160 ์ด์์ผ ๋ ๊ทน
ํ ํ์ค๊ณ์ ์ ํ๊ฐ ๋ํ๋ฌ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ด๋ฌํ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์
์ ์ ํ๋ ๊ทธ๋ฆผ 15(a)์ ๊ฐ์ด ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๋ฐ์ํ๋ ๋ชจ๋ธ
์์ ๋์ฑ ๋๋๋ฌ์ง๊ฒ ๋ํ๋๋ค.
์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ ์ฆ๊ฐ๋ ์ผ์ด๋ธ ๋ถ์ฌ์ ํ์ฑ ๊ฐ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ
์ํค์ง๋ง, ์ผ์ด๋ธ์ ๋ฌด๊ฒ ๋ฐ ์๊ทธ ํจ๊ณผ์ ์ฆ๊ฐ ์ญ์ ์ ๋ํ
๋ค. ์ผ์ด๋ธ์ ๋ฌด๊ฒ์ ์๊ทธ ํจ๊ณผ๋ ๊ถ๊ทน์ ์ผ๋ก ์ฃผํ์ ์์ ์ฑ
์ ์ํฅ์ ์ฃผ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ์ถฉ๋ถํ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ด
๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ด ๋น๊ต์ ์์ ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ฆ๊ฐ์
๋ฐ๋ฅธ ์ผ์ด๋ธ์ ๋ฌด๊ฒ ๋ฐ ์๊ทธ ํจ๊ณผ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ
๋์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ด ์ผ์ด๋ธ์ ํ์ฑ ๊ฐ์ฑ ์ฆ๊ฐ ํจ๊ณผ๋ณด๋ค ์
๋์ ์ผ๋ก ์์ผ๋, ์ผ์ด๋ธ์ ๋จ๋ฉด์ ์ด ๊ณผ๋ํ๊ฒ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝ
EmIm Lmโ( ) EgIg Lgโ( )โ
EgIg Lgโ( ) EmIm Lmโ( )
Ac Agโ
๊ทธ๋ฆผ 14. ์ฃผํ์ ์ธ์ฅ๋น ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ(Ac=0.02 m2)
ํ 3. ์ฃผํ์ ์ธ์ฅ๋น vs ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๊ณก์ ์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ ๋ณํ
๋ถ๊ธฐ์ (Lm/rm)
๋ฐฉ์ฌํ ํฌ ํ
80.26 74.85
77.63 75.02
Hg 2.0m=
Hg 3.0m=
์ 32๊ถ ์ 6Aํธ ยท 2012๋ 11์ โ 335 โ
์ฐ, ์ด๋ฌํ ํ์์ ์ญ์ ์ด ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋จ๋ฉด์ ์ด ๊ณผ๋ํ๊ฒ
ํด ๊ฒฝ์ฐ, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๋ ์คํ๋ ค ์ ํ๋จ์ ์ ์
์๋ค.
์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ๋ถ์กฑํ์ฌ ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ด ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ํฐ
์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๋, ์ฃผํ์ ๊ฐ์ค๋๋ ์ผ์ด๋ธ์ ๋ฌด๊ฒ ๋ฐ ์๊ทธ
ํจ๊ณผ ์ฆ๊ฐ๋ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์๋์ ์ผ๋ก ํฐ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ฏ๋ก ๋จ
๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ง์์ ์ผ๋ก ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๊ฐ ์ ํ๋จ
์ ์ ์ ์๋ค.
4. ๊ฒฐ ๋ก
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ชจ๋ ๊ณ ๋ คํ
๊ทนํ ํด์์ ํตํด ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํด ์ฐ
๊ตฌํ์๋๋ฐ, ๋ค์ํ ๊ธฐํํ์ ์ธ์์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ์
๋ํด ๋ถ์ํ์ฌ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฒฐ๋ก ์ ์ป์๋ค.
1. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ ํ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ํ
ํ์ค ํํ ์ค ํ๋์ธ ์ค์๊ฒฝ๊ฐ์ ๋ถํฌํ์ฌ ์์ฉํ๋ ํํ
์ค์ ์ฃผ์ ํ์ค์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ฌ ๊ทนํ ํด์์ ์ํํ์๋ค.
2. ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ๊ณผ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ด ์ผ์ ํ ๋, ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ฉด
์ ์ฆ๊ฐ๋ ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ํจ๋ชจ๋ฉํธ ๋ฐ ๋จ๋ฉด ์์ฑ๊ณ์
๋ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๋ฏ๋ก ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ ์ฒด ๊ฐ์ฑ
์ ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ, ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์์์ ๊ฑฐ๋์ ์ฃผํ
๊ฐ ๊ฐ์ฑ๋น, ์ผ์ด๋ธ ๋ฐฐ์น ํ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
3. ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ์ฃผํ์ ์ข๊ตด์ ๋ฐฉ์ง ํ ๋งํผ ์ถฉ๋ถํ ๊ฒฝ
์ฐ, ์ธก๊ฒฝ๊ฐ ๊ฑฐ๋ ๋จ๋ถ ๊ทผ์ฒ ๋๋ ์ฃผํ๊ณผ์ ๊ต์ฐจ์ ์ ๊ฑฐ๋
๋จ๋ฉด ์์ฑํ๊ฐ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ์์ธ์ด์๋ค๋ฉด, ์ฃผํ
์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ๋ถ์ถฉ๋ถํ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ฑฐ๋์ ์ฌ๋ฃ์ ์์ฑํ์ ํจ๊ป
์ฃผํ์ ํ์ฑ ์ข๊ตด ์ญ์ ๊ทนํ ์ํ์ ๋ํ ์ง๋ฐฐ ์ธ์๊ฐ
๋๋ค. ์ด ๊ฒฝ์ฐ, ๊ฑฐ๋์ ๋จ๋ฉด ๋ฌผ์ฑ์น์ ์์น์ ๋ํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ
์ ๋ดํ๋ ฅ ์ฆ๊ฐ๋ ์ฃผํ์ ๊ตฌ์กฐ์์ ์ฑ์ด ํ๋ณด๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋น
๊ตํ ๋ ๋๋ ทํ ํ๊ณ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค.
4. ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ด ์ผ์ ํ ๋, ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ์ฆ๊ฐ์
๋ฐ๋ผ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๋ ์ผ์ ๊ฐ์ ์๋ ดํจ์ ์ ์ ์์๋ค.
์ด๋, ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ ํ๋ณด๋ก ์ธํด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์
๋ํ ์ง๋ฐฐ์ธ์๊ฐ ๊ฑฐ๋์ ์ฌ๋ฃ์ ์์ฑํ๋ก ๋ฐ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฒ
์ผ๋ก์จ ์ด ์์ ๋ถํฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ดํ๋ ฅ์ ๊ฑฐ๋์ ๊ฐ์ฑ ๋ฐ
๊ฐ๋๊ฐ ์ฃผ๋์ ์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฑฐ๋ ๋ณํ์ ๋
ํ ๋ถ๊ธฐ์ ์ด ๋๋ ์ฃผํ์ ์ธ์ฅ๋น๊ฐ ๋ณธ ํด์ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด
๋์ถ๋์๋ค.
5. ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ ์ฆ๊ฐ๋ ์ผ์ด๋ธ์ ํ์ฑ ๊ฐ์ฑ ๋ฐ ์์ฑ๊ฐ๋
์ฆ๊ฐ ์ด๋ฉด์ ๋ฌด๊ฒ ๋ฐ ์๊ทธ ํจ๊ณผ ์ฆ๊ฐ๋ผ๋ ์ธก๋ฉด ์ญ์ ์กด
์ฌํ๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ๋ถ์ถฉ๋ถํ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ด
๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์๋ ์คํ๋ ค ์ ํ
๋๋ ํ์์ ๋ณด์๊ณ , ๊ฑฐ๋ ๋ฐ ์ฃผํ์ ํจ๊ฐ์ฑ์ด ์ถฉ๋ถํ ์ง
๋ผ๋ ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ์ด ๊ณผ๋ํ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์์ ์ ํ
๊ฐ ๋ํ๋จ์ ์ ์ ์์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ๋ํด ๋ค์
ํ ๊ธฐํํ์ ํน์ฑ์ ์ํฅ์ฑ์ ์ ๋์ ์ผ๋ก ๋ถ์ํ์๋ค. ์ด๋
๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ์ฃผ์ํ ๊ทนํ ๊ฑฐ๋์ ์ดํด์ ๋ง์ ๋์์ด ๋ ๊ฒ
์ด๋ผ ์๊ฐ๋๊ณ , ๋์ฑ ์ฌ๋ ์๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํด ํธ์ฌํ์ค ๋ฑ์
๋ฐ๋ฅธ 3์ฐจ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ํ ๊ทนํ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ ์ฐ๊ตฌ๋ก ์
ํ๋์ด์ผ ํ ๊ฒ์ด๋ค.
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ๊ตญํ ํด์๋ถ ๊ฑด์ค๊ธฐ์ ํ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ๋ฐ์ฌ์ ์ ์ฐ๊ตฌ
๋น์ง์(๊ณผ์ ๋ฒํธ 10๊ธฐ์ ํ์ E05)์ ์ํด ์ํ๋์์ต๋๋ค. ๋
ํ ๊ณ ๋ ค๋ํ๊ต ํน๋ณ์ฐ๊ตฌ๋น์ ์ํ์ฌ ์ํ๋์์ต๋๋ค.
์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ
๊ฑด์ค๊ตํต๋ถ(2010) ๋๋ก๊ต์ค๊ณ๊ธฐ์ค.
๊ฒฝ์ฉ์, ๊น๋ฌธ์, ์ฅ์นํ(2005) ๋นํ์ฑ์ข๊ตด ๊ณ ์ ์นํด์๋ฒ์ ์ด์ฉํ
์ผ์ด๋ธ ์ง์ง๊ต๋์ ์ ํจ์ข๊ตด๊ธธ์ด ์ฐ์ . ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง,
๋ํํ ๋ชฉํํ, ์ 25๊ถ ์ 4Aํธ, pp. 627-636.
๊น์ ํ, ์ก๋ช ๊ด, ๊น๊ฒฝํธ(2005) ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ตฌ์กฐํด์์ ์ํ ๊ฐ์ ๋
3์ฐจ์ ์ ํ์์ํด์๋ชจ๋ธ. ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํํ,
์ 25๊ถ ์ 1Aํธ, pp. 241-252.
๊น์น์ค, ์ฌ๊ฒฝ์, ์๋ํฌ, ์กฐ์ ๊ท, ๊ฐ์์ข (2011a) ํํฉ ์ ๊ฐ์ฌ์ฅ
๊ต์ ์์ ์ฑ ํด์. ํ๊ตญ๊ฐ๊ตฌ์กฐํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ํ๊ตญ๊ฐ๊ตฌ์กฐํํ,
์ 23๊ถ ์ 1ํธ, pp. 99-111.
๊น์น์ค, ์ด๊ธฐ์ธ, ๊น๊ฒฝ์, ๊ฐ์์ข (2010) ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ธฐํํ์ ๋น์ ํ
๊ฑฐ๋์ ํด์์ ์ฐ๊ตฌ. ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํํ, ์ 30
๊ถ ์ 1Aํธ, pp. 1-12.
๊น์น์ค, ์์๋น, ์ด๊ธฐ์ธ, ๊ฐ์์ข (2012) ์์ฑ๊ณ ๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ๊ทนํ
๊ฑฐ๋์ ํด์์ ์ฐ๊ตฌ. ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํํ, ์ 32
๊ถ ์ 2Aํธ, pp. 85-95.
๊น์น์ค, ํ์น๋ฃก, ๊น์ข ๋ฏผ, ์กฐ์ ๊ท, ๊ฐ์์ข (2011b) ๊ธฐํํ์์ ๋ฐ๋ฅธ
๊ฐ์ฌ์ฅ๊ต์ ์์ ์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ. ํ๊ตญ๊ฐ๊ตฌ์กฐํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ํ
๊ตญ๊ฐ๊ตฌ์กฐํํ, ์ 23๊ถ ์ 1ํธ, pp. 13-27.
๊น์น์ต, ๋ง์์(2003) ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ด์ฉํ ๋น์ ํ ๋นํ์ฑ
์ต์ ์ค๊ณ. ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํํ, ์ 23๊ถ ์
5Aํธ, pp. 841-850.
์ค๊ตฐ์ง, ์ด์์(2001) ์ฌ์ฅ๊ต์ ์ ์ ๋น์ ํ ํด์๊ณผ ์ด๊ธฐํ์๊ฒฐ
๊ทธ๋ฆผ 15. ์ผ์ด๋ธ ๋จ๋ฉด์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ทนํ ํ์ค๊ณ์ ๋ณํ
โ 336 โ ๋ํํ ๋ชฉํํ๋ ผ๋ฌธ์ง
์ ํด์. ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํํ, ์ 21๊ถ ์ 1Aํธ,
pp. 165-177.
์ต๋ํธ, ์ ํ, ํ๋ํ(2005) ๋นํ์ฑ ์ข๊ตดํด์์ ํตํ ์ฌ์ฅ๊ต ๊ฑฐ
๋์ ์ฃผํ์ ์์ ์ฑ ๊ฒํ . ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํ
ํ, ์ 25๊ถ ์ 6Aํธ, pp. 1113-1125.
์ต์ธํด, ๊น์น์ต(2002) ๋น์ ํ ๋นํ์ฑ ํด์์ ์ด์ฉํ ๊ฐ๋ผ๋ ๊ตฌ์กฐ
๋ฌผ์ ์๋ํ์ค๊ณ. ๋ํํ ๋ชฉํํ ๋ ผ๋ฌธ์ง, ๋ํํ ๋ชฉํํ, ์ 22๊ถ
์ 2Aํธ, pp. 263-272.
American Institute of Steel Construction(AISC,1994) Load and
Resistance Factor Design, Manual of Steel Construction, Vol.1
and 2, 2nd ed., Chicago.
Kim, S. (2009) Ultimate Analysis of Steel Cable-stayed Bridges,
Ph.D. Dissertation, Korea University.
Liew, J., White, D., Chen, W. (1993) Second-order refined plastic-
hinge analysis for frame design. Part I. Journal of Structural
Engineering, Vol. 119, No. 9, pp. 3196-3216.
Ren, W.X. (1999) Ultimate behavior of long span cable-stayed
bridges. Journal of Bridge Engineering, Vol. 4, No. 1, pp. 30-
36.
Shu, H.S. and Wang, Y.C. (2001) Stability analysis of box-girder
cable-stayed bridges. Journal of Bridge Engineering, Vol. 6,
No. 1, pp. 63-68.
Song, W.K. and Kim, S.E. (2007) Analysis of the overall collapse
mechanism of cable-stayed bridges with different cable lay-
outs. Engineering Structures, Vol. 29, pp. 2133-2142.
Tang, C.C., Shu, H.S., and Wang, Y.C. (2001) Stability analysis of
steel cable-stayed bridge. Structural Engineering and Mechanics,
Vol. 11, No. 1, pp. 35-48.
Wang, P.H., Tseng, T.C., and Yang, C.G. (1993) Initial shape of
cable stayed bridge. Computers & Structures, Vol. 47, No. 1,
pp. 111-123.
Yang, Y.B. and Kuo, S.R. (1994) Theory and Analysis of Nonlin-
ear Framed Structures, Prentice-Hall, Inc, Singapore.
(์ ์์ผ: 2011.12.6/์ฌ์ฌ์ผ: 2012.1.15/์ฌ์ฌ์๋ฃ์ผ: 2012.10.11)