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문제 정의
- 이와 같은 스프링 요소를 이용한 모델링에서 해석결과에 영향을 줄 수 있는 파라미터로서 두 요소, 즉 1) 스프링의 개수, 2) 스프링의 길이를 고려하고 이들 파라미터의 변화가 해석결과에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 비부착형 강연선을 이용한 PT슬래브-기둥 접합부에 대한 파괴 예측 및 유한요소 모델의 메쉬 민감도에 대해서도 살펴보았다.
- 본 연구를 통하여 실무적으로 복잡한 PT시스템에 대한 해석방법을 범용 유한요소 프로그램을 통해 비교적 쉽게 해석할 수 있는 해석적 방법을 제시하였다. 따라서 향후 유한요소해석법의 특성을 활용하여 PT시스템에서의 모멘트의 재분배를 고려한 응력분포 분석 및 전단응력 등을 고려한 모델링으로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 비부착형 포스트텐션 구조의 모델링기법을 제시하였다. 모델링은 유한요소 프로그램의 tube-to-tube contact 요소를 이용하여 강연선을 모델링하는 방법과 스프링 요소를 이용하여 강연선을 모델링하는 방법을 동시에 제시하였다.
- 특히 비부착방식의 PT시스템에 관한 해석적 연구는 매우 빈약하여 범용프로그램을 통한 실무적 적용에서 많은 한계점을 가지고 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석을 적용하여 이와 같은 비부착방식의 포스트텐션 부재를 해석하는 기법을 제시하고자 한다. 모델링과 해석에 적용한 유한요소 프로그램은 Abaqus(2003)로서 프로그램에 내장한 모델을 이용하여 콘크리트와 PT용 강연선의 상호작용을 해석하였다.
- 스프링 모델에서 먼저 합리적인 결과를 도출하는데 필요한 충분한 양의 스프링 개수에 대해 살펴보기로 한다. 그림 4에 표현된 메커니즘을 살펴볼 때 스프링 요소의 가장 기본적인 역할은 강연선의 곡률에 의해 발생하는 위로 향하는 수직력(balancing load)을 콘크리트에 전달하는 것이다.
가설 설정
- Tube-to-tube contact 요소 적용 시 안쪽의 강연선과 바깥쪽의 튜브를 실제 위치에 맞게 모델링하고 바깥쪽의 튜브는 주위의 콘크리트와 완전부착된 것으로 가정하였다. 바깥쪽 튜브의 각 절점에는 ITT31 요소를 할당하고 튜브간의 slide line은 안쪽 강연선축과 나란하게 지정하였다.
- 를 이용하여 고려할 수 있다. 본 연구에서는 해석에 적용한 실험모델이 반복하중이 아니기 때문에 이들 계수값은 0으로 가정하였다.
- 사용한 해석프로그램은 콘크리트의 비선형 모델링을 위해 “Damaged plasticity model”을 내장하고 있다. 이 모델은 그림 1에서 보는 바와 같이 콘크리트가 압축 및 인장에 대해 각각 압축파괴와 인장균열에 의해 파괴가 발생하는 것으로 가정하고 있다.
- 이 모델에 사용된 두 변수 fy ,Es는 철근의 항복강도와 탄성계수를 나타낸다. 철근은 콘크리트에 완전 부착된 것으로 가정하였으며, 이를 위해 해석프로그램의 embedded 요소를 이용하여 철근의 절점과 콘크리트 요소의 절점이 일치하도록 하였다. 한편 강연선의 재료모델은 비선형 응력-변형도 관계식을 가지고 있어 탄소성모델로 간단히 표현되기가 어렵다.
- 철근의 재료모델은 변형도 경화를 무시한 탄성-완전소성모델을 가정하였다. 이 모델에 사용된 두 변수 fy ,Es는 철근의 항복강도와 탄성계수를 나타낸다.
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