[논문]철근 부식과 축방향 하중을 받는 철근-콘크리트 기둥 단면의 손상 평가

김창영; 안기용

doi:10.14190/jrcr.2023.11.4.476

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본 연구에서는 철근-콘크리트 기둥의 3차원 유한요소 모델링을 통해 콘크리트 기둥 단면의 균열에 대한 철근의 부식과 하중의 영향을 해석적으로 분석했다. 철근 부식에 대한 콘크리트 계면 공극의 완충 효과를 반영했으며, 철근의 부식과정은 표면 하중을 통해 그 직경을 점진적으로 확장시킴으로써 구현했다. 이러한 변수들을 통한 해석적 접근을 통해 단면균열에 대한 (1) 기하학적 조건으로 대변되는 단면에서의 위치와 (2) 경계조건으로 대변되는 축방향 하중과 철근 부식량의 영향성을 분석했다. 철근-콘크리트 계면 균열은 계면 공극을 압도적으로 넘어서는 양의 부식이 진행된 조건에서 압축변형에 의해 발생됐으며, 기둥 표면의 균열은 축하중에 의한 인장변형으로 발생되며, 표면에서 발생된 균열은 기둥 단면의 내부로 발달됐다. 인장변형에 의한 계면균열은 축하중에 의존적이었으며, 단면의 피복부 균열 보다 선행적으로 발생됐다. 또한 축하중은 압축변형에 의해 발생되는 계면 균열의 분포와 속도에 영향을 미쳤으며, 인장 변형에 의한 균열에 지배적인 영향을 미쳤다.

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The present study concerns modelling the structural behaviour for concrete structure into the crack initiation at corrosion of steels. The degradation source included the axial load and steel corrosion. A development of the rust formed on the steel surface was considered with the interfacial gap bet...

The present study concerns modelling the structural behaviour for concrete structure into the crack initiation at corrosion of steels. The degradation source included the axial load and steel corrosion. A development of the rust formed on the steel surface was considered with the interfacial gap between steel and concrete. As a result, the tensile damage could occur on the surface of concrete into the cracking with no steel corrosion, which could be further developed by the increasing rust formation, while the cracking at the steel-concrete interface was mainly attributed to the compressive deformation, being restricted within the interfacial zone.

주제어

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그림 Fig. 1. Schematic for modelling bridge peer exposed to a seawater environment at steel corrosion
그림 Fig. 2. Constitutive model for concrete
그림 Fig. 3. Damage contour for column subjected axial load equated to 20 % of nominal strength with 30 μm of the rust formation
그림 Fig. 4. Damage distribution at the cross-section with interface with rust formation
그림 Fig. 5. Damage distribution at the cross-section with no corrosion

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