콘크리트의 인장균열에 따른 방향적 비국소 손상이라는 특징은 인장-압축을 받는 철근콘크리트 전단 부재에서 회전인장균열 특성 및 압축강도 감소 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상 모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타낸다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입한다. 기존의 소성모델과 달리, 비국소 균열 손상을 나타내기 위하여 인장과 압축의 소성파괴면은 각 미소면에서 정의하며, 각 미소파괴면의 조합에 의하여 대표파괴면을 정의한다. 이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성인장변형률의 영향에 의하여 각 미소면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정된다. 본 연구에서 개발된 소성모델은 유한요소해석에 적용되며, 다양한 전단패널의 기존 실험 결과들과 비교하여 제안된 재료 모델의 유효성을 검증한다.
콘크리트의 인장균열에 따른 방향적 비국소 손상이라는 특징은 인장-압축을 받는 철근콘크리트 전단 부재에서 회전인장균열 특성 및 압축강도 감소 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상 모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타낸다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입한다. 기존의 소성모델과 달리, 비국소 균열 손상을 나타내기 위하여 인장과 압축의 소성파괴면은 각 미소면에서 정의하며, 각 미소파괴면의 조합에 의하여 대표파괴면을 정의한다. 이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성인장변형률의 영향에 의하여 각 미소면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정된다. 본 연구에서 개발된 소성모델은 유한요소해석에 적용되며, 다양한 전단패널의 기존 실험 결과들과 비교하여 제안된 재료 모델의 유효성을 검증한다.
The inherent characteristic of concrete tensile cracks, directional nonlocal crack damage, causes so-called rotating tensile crack damage and softening of compressive strength. In the present study, a plasticity model was developed to describe the behavior of reinforced concrete planar members In te...
The inherent characteristic of concrete tensile cracks, directional nonlocal crack damage, causes so-called rotating tensile crack damage and softening of compressive strength. In the present study, a plasticity model was developed to describe the behavior of reinforced concrete planar members In tension-compression. To describe the effect of directional nonlocal crack damage, the concept of microplane model was combined with the plasticity model. Unlike existing models, in the proposed model, softening of compressive strength as well as the tensile crack damage were defined by the directional nonlocal crack damage. Once a tensile cracking occurs, the microplanes of concrete are affected by the nonlocal crack damage. In the microplanes, microscopic tension and compression failure surfaces are calculated. By integrating the microscopic failure surfaces, the macroscopic failure surface is calculated. The proposed model was implemented to finite element analysis, and it was verified by comparisons with the results of existing shear panel tests.
The inherent characteristic of concrete tensile cracks, directional nonlocal crack damage, causes so-called rotating tensile crack damage and softening of compressive strength. In the present study, a plasticity model was developed to describe the behavior of reinforced concrete planar members In tension-compression. To describe the effect of directional nonlocal crack damage, the concept of microplane model was combined with the plasticity model. Unlike existing models, in the proposed model, softening of compressive strength as well as the tensile crack damage were defined by the directional nonlocal crack damage. Once a tensile cracking occurs, the microplanes of concrete are affected by the nonlocal crack damage. In the microplanes, microscopic tension and compression failure surfaces are calculated. By integrating the microscopic failure surfaces, the macroscopic failure surface is calculated. The proposed model was implemented to finite element analysis, and it was verified by comparisons with the results of existing shear panel tests.
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문제 정의
별도의 개념을 사용하여 정의하고 있다. 따라서 본연구에서는 기존의 거시모델과 달리 동일한 방향적 비국소 손상 모델을 사용하여 콘크리트의 인장거동과 압축 거동을 나타내고자 한다. 콘크리트 미소 요소에 대한 방향적 비국소 손상을 직접적으로 나타내기 위하여 미소면 모델 (microplane model)의 개념을 사용한다磚.
본 연구는 이러한 콘크리트의 방향성 및 방향적 비국소 균열 손상을 분석하고, 균열의 방향적 비국소 현상을 반영한 응력-변형률 관계의 개념 정의 및 소성모델에 대한 적용을 목적으로 한다.
본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상 모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타낸다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입한다. 기존의 소성 모델과 달리, 비국소 균열 손상을 나타내기 위하여 인장과 압축의 소성파괴면은 각 미소면에서 정의하며, 각 미소파괴 면의 조합에 의하여 대표파괴면을 정의한다.
가설 설정
8). Fig. 4에 나타난 바와 같이 원판형 콘크리트의 단위 개체는 여러 개의 미소면으로 구성된다고 가정한다. 이 콘크리트 단위 개체의 압축과 인장의 대표 파괴면 (macroscopic failure surface)은 각 미소면에서 결정된 수직방향 (。而과 접선방향(<万) 에서의 미소 파괴면 (microscopic failure surface) 들의 조합으로 정의된다.
철근은 분포 특성을 가진 2차원 직사각형 요소로 이상화할 수 있으며, 콘크리트와 철근은 완전 부착된 것으로 가정하였다. 또한, 철근이 변형률 강화 (strain hardening) 영역에 도달할 정도로 과도한 변형률이 발생하지 않으며, 본 논문은 콘크리트 재료 모델 개발을 목적으로 하므로 철근에 대해서는 가장 간단한 형태인 완전 탄소성 재료 모델로 가정하였다. 비탄성해석을 위한 수치해석 방법으로서 변위 조절 방법 (displacement control method)을 사용하였다.
파괴면의 정의” 참조). 유효응력 为 가 파괴 면 &에 도달하여 i.pi > 0 이 면, 주응력 방향 (仿 또는 偽)에서 인장균열이 발생하는 것으로 가정한다. 2축 인장의 경우, £/>0 와 (3)3>0 이 되며, 1축 인장 혹은 인장-압축의 경우에는 勺2 > 0, 瞄 = 0 이 된다.
요소로 모델링하였다. 철근은 분포 특성을 가진 2차원 직사각형 요소로 이상화할 수 있으며, 콘크리트와 철근은 완전 부착된 것으로 가정하였다. 또한, 철근이 변형률 강화 (strain hardening) 영역에 도달할 정도로 과도한 변형률이 발생하지 않으며, 본 논문은 콘크리트 재료 모델 개발을 목적으로 하므로 철근에 대해서는 가장 간단한 형태인 완전 탄소성 재료 모델로 가정하였다.
제안 방법
기존의 소성모델과 달리, 비국소 균열 손상을 나타내기 위하여 인장과 압축의 소성파괴면은 각 미소 면에서 정의하였으며, 각 미소파괴면의 조합에 의하여 대표파괴 면을 정의하였다. 이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성 인장변형률의 영향에 의하여 각 미소 면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정되었다.
콘크리트의 인장균열 손상을 나타내기 위한 미소면 모델이 BazanF')에 의하여 개발 되었으며, 미소면 모델의 개념을 응용하여, 2차원 요소에 대한 인장균열 후 철근콘크리트의 인장균열 거동을 나타내기 위한 미소면 소성 모델 (microplane plasticity model)을 Park and Kim”。] 개발하였다. 기존의 재료 모델들과 비교할 때, 본 연구에서 제안하는 모델은 인장균열 거동 뿐만 아니라 압축강도 연화 거동에서도 비국소 인장균열의 영향을 고려하였으며, 비국소 인장균열의 영향을 고려하는데 있어서 기존의 손상모델과는 달리 미소면 모델을 응용한 소성 모델을 사용하였다는 점에서 차별성이 있다.
이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성인장변형률의 영향에 의하여 각 미소면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정된다. 본 연구에서 개발된 소성모델은 유한요소해석에 적용되며, 다양한 전단패널의 기존 실험 결과들과 비교하여 제안된 재료 모델의 유효성을 검증한다.
이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성 인장변형률의 영향에 의하여 각 미소 면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정되었다. 본 연구에서 개발된 소성모델은 유한요소해석에 적용되었으며, 다양한 전단패널의 기존 실험 결과들과 비교하여 제안된 재료 모델의 유효성을 검증하였다.
회전인장균열 특성 및 압축강도 감소 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상 모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타낸다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입한다.
이러한 방향적 비국소 인장균열 손상은 인장- 압축을 받는 철근콘크리트 전단부재에서 회전 인장 균열 특성 및 압축강도 감소 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타냈다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성 모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입하였다.
유한요소해석을 위하여 철근콘크리트 부재는 4-절점 직사각형 요소로 모델링하였다. 철근은 분포 특성을 가진 2차원 직사각형 요소로 이상화할 수 있으며, 콘크리트와 철근은 완전 부착된 것으로 가정하였다.
따라서, 균열이 발생한 인장 응력 방향으로부터 力4 이상 떨어진 방향에 대해서 钓=0이며, 주인장응력과 동일한 방향에 대해서 %=1이다. 이러한 경계조건을 만족시키고, 실험 결과에 대한 조정을 통하여 비국소 손상 계수는 다음과 같은 지수함수로서 제안하였다.
본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타냈다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성 모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입하였다.
인장-압축을 받는 철근콘크리트 면부재에 대하여 인장 및 압축거동을 나타내기 위하여, Park and Klingner”의 다중 파괴 기준을 이용한 소성 모델을 수정 적용한다. 이 소성 모델에서는 압축파괴와 인장균열에 대한 세 개의 독립적인 파괴 기준을 만족하여야 한다.
대상 데이터
미친다. 본 연구에서는 인장 균열의 방향적 비국소 손상의 영향 범위를 균열 방향으로부터 兀/4 범위 이내로 한정한다. 따라서 기존의 균열 방향과 n/4 만큼 떨어진 방향에서는 새로운 인장균열이 발생할 수 있으며, 그 결과 서로 직각인 두 개의 독립된 인장균열이 존재할 수 있다.
6은 지수 m에 따른 방향적 비국소 손상 계수 a丿의 변화를 보여준다. 본 연구에서는 전단 패널 실험 결과에 근거하여 m = 2로 결정하였으며当 48개의 미소면이 사용되었다.
검증에 사용된 전단 패널 시험체의 재료 특성 및 하중 조건은 Table 1에 요약되어있다. 해석을 위한 재료성질 가정은 万=0.33為 MPa (직접 인 장강도祯), Ec = 4, 700 応 MPa, Es = 200, 000 MPa을 사용하였다.
데이터처리
제안된 재료 모델의 유효성을 검증하기 위하여, 수치해석 결과를 재료 성질 및 하중 조건 등이 다른 다양한 인장 -압축 응력 상태 (전단 상태)의 철근콘크리트 패널에 대한 기존 실험 결과들心°)과 비교하였다. 검증에 사용된 전단 패널 시험체의 재료 특성 및 하중 조건은 Table 1에 요약되어있다.
이론/모형
등방성을 갖는 콘크리트의 압축파괴에 대해서는 응력 불변량 (stress invariant)으로 정의되는 Drucker-Prager 파괴 기준")을 사용한다.
응력을 산정하여야 한다. 이를 위하여 본 수치해석프로그램에서는 일반적인 탄성 예측(elastic predictor)- 소성 수정 (plastic corrector) 알고리즘을 적용한다";". 이 반복 계산을 위하여, 식 (3)과 (5)의 파괴기준은 다음과 같이 수정하였다.
방향적 비국소 균열 손상의 영향을 나타내기 위하여 미소면 모델 (microplane model)의 개념을 도입한다. 8).
비등방성을 갖는 인장균열에 대해서는 주인장 응력으로 정의되는 Rankine 파괴 기준顺이 사용된다.
또한, 철근이 변형률 강화 (strain hardening) 영역에 도달할 정도로 과도한 변형률이 발생하지 않으며, 본 논문은 콘크리트 재료 모델 개발을 목적으로 하므로 철근에 대해서는 가장 간단한 형태인 완전 탄소성 재료 모델로 가정하였다. 비탄성해석을 위한 수치해석 방법으로서 변위 조절 방법 (displacement control method)을 사용하였다.
따라서 본연구에서는 기존의 거시모델과 달리 동일한 방향적 비국소 손상 모델을 사용하여 콘크리트의 인장거동과 압축 거동을 나타내고자 한다. 콘크리트 미소 요소에 대한 방향적 비국소 손상을 직접적으로 나타내기 위하여 미소면 모델 (microplane model)의 개념을 사용한다磚. 콘크리트의 인장균열 손상을 나타내기 위한 미소면 모델이 BazanF')에 의하여 개발 되었으며, 미소면 모델의 개념을 응용하여, 2차원 요소에 대한 인장균열 후 철근콘크리트의 인장균열 거동을 나타내기 위한 미소면 소성 모델 (microplane plasticity model)을 Park and Kim”。] 개발하였다.
성능/효과
압축강도가 저하된다"). 제안된 모델에서는 방향적 비국소 인장균열의 비등방 손상에 의하여 영향을 받는 미소 면이 증가함에 의하여 콘크리트의 압축강도가 저하되는 현상을 이상화하였다.
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