A Study on Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Structures

철근(鐵筋)콘크리트 구조물(構造物)의 비선형(非線型) 해석(解析)에 관한 연구(硏究)

A finite element method has been developed to study the material nonlinear analysis of reinforced concrte structures. Concrete behavior under the biaxial state of stress is represented by a nonlinear constitutive relationship which incorporates tensile cracking, tensile stiffening effect between cracks and the strain-softening phenomenon beyond the maximum compressive strength. The concrete model used is based upon nonlinear elasticity by assuming concrete to be an orthotropic material and modeled as equivalent uniaxial stress-strain constitutive relationship using equivalent uniaxial strain. The streel reinforcement is assumed to be in a uniaxial stress state and is modeled as a bilinear, elasto-plastic material with strain hardening approximating the Bauschinger effect. In plane stress state, R.C. beams is modeled as a quadratic element that has two degrees of freedom in each node. And this results of finite element analysis are compared with the experimential results of midspan deflection, stresses and strains.

철근 콘크리트 구조물의 재료적 비선형 해석을 위해 유한요소법을 적용하였다. 2 축응력 상태에서의 콘크리트 거동은 인장균열과 균열사이의 인장증강효과(tension stiffening effect) 그리고 최대압축 강도를 넘어서의 변형연화(strain-softening) 효과를 고려하는 비선형 구성 방정식으로 나타냈다. 콘크리트를 직교성 (orthotropic) 재료로 가정함으로써 비선형 탄성체로 간주하고, 등가일축변형도 개념을 사용한 등가 일축 응력-변형도(equivalent uniaxial stress-strain) 관계식으로 모형화하고, 철근 보강재는 Bauschinger 효과를 갖는 탄소성 변형 경화재료(elasto-plastic strain-hardening material)로 모형화 했다. 평면 응력 상태에서 철근콘크리트 보의 모형화는 각 절점에 2 개의 자유도를 갖는 사각형요소로 모형화하여 적용 시쳤으며, 이로부터 구한 유한요소해석의 결과치를 실험결과치의 중앙처짐, 응력, 변형율 그리고 균열성장과정에 대하여 비교 검토 하였다.