Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Shells(II)

철근(鐵筋)콘크리트 쉘구조(構造)의 비선형(非線型) 해석(解析)(II)

An efficient numerical procedure for material and geometric nonlinear analysis of reinforced concrete shells under monotonically increasing loads through their elastic, inelastic and ultimate load ranges is developed by using the finite element method. The 8-node Serendipity isoparametric element developed by the degeneration approach including the transverse shear deformation is used. A layered approach is used to represent the steel reinforcement and to discretize the concrete behavior through the thickness. The total Lagrangian formulation based upon the simplified Von Karman strain expressions is used to take into account the geometric nonlinearity of the structure. The material nonlinearities are taken into account by comprising the tension, compression, and shear models of cracked concrete and a model for reinforcement in the concrete; and also a so-called smeared crack model is incorporated. The steel reinforcement is assumed to be in a uniaxial stress state and is modelled as a smeared layer of equivalent thickness. This method will be verified a useful tool to account for geometric and material nonlinearities in detailed analysis of reinforced concrete concrete shells of general form through numerical examples of the sequential paper( ).

본 논문에서는 단조증가하중을 받는 철근콘크리트 쉘구조의 탄성, 비탄성, 극한영역등 모든 응력상태에 대한 재료적(材料的), 기하학적(幾何學的) 비선형(非線形) 해석(解析)을 위해서 유한요소법에 의한 수치해법(數値解法)을 개발하였다. 유한요소로서는 면회전단변형을 고려하여 Degeneration 방법에 의해 유도된 8절점 Serendipity 등매개변수 요소를 사용하였으며, 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법(層狀化技法)을 도입하였다. 기하학적(幾何學的) 비선형성(非線形性)은 Von Karman의 가정에 기본을 둔 total Lagrangian formulation에 의해 고려하였으며, 재료적(材料的) 비선형성(非線形性)에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 중에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용했으며, 철근에 대해서는 1축 응력상태로 가정하여 등가의 분산분포된 철근량으로 모델화하였다. 차후 논문( )의 수치예제를 통하여 본 논문의 해석방법이 기하학적(幾何學的), 재료적(材料的) 비선형성(非線形性)을 고려한 임의형상의 철근콘크리트 쉘구조의 해석에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.