Interface Fracture and Crack Propagation in Concrete : Fracture Criteria and Numerical Simulation

콘크리트의 계면 파괴와 균열 전파 : 파괴규준과 수치모의

The mechanical behavior ot concrete is strongly influenced by various scenarios of crack initiation and crack propagation. Recently. the study of the interface fracture and cracking in interfacial regions is emerged as an important field, in the context of the developement of high performance concrete composites. The crack path criterion for elastically homogeneous materials is not valid when the crack advances at an interface because. in this case, the consideration of the relative magnitudes of the fracture toughnesses between the constituent materials and the interface are involved. In this paper, a numerical method is presented to obtain the values of two interfacial fracture parameters such as the energy release rate and the phase angle at the tip of an existing interface crack. Criteria based on energy release rate concepts are suggested for the prediction of crack growth at the interfaces and an hybrid experimental-numerical study is presented on the two-phase beam composite models containing interface cracks to investigate the cracking scenarios in interfacial regions. In general, good agreement between the experimental results and the prediction from the criteria is obtained.

콘크리트의 역학적거동은 다양한 종류의 균열의 발생과 전파에 의하여 영향을 받는다. 최근 고성능 콘크리트의 개발이 이루어지면서 계면파괴와 계면역에서의 균열양상에 대한 연구가 중요한 분야로 부각되고 있다. 탄성이며 균질한 재료에 적용되는 균열전파에 대한 규준은 계면역에서 균열이 진전하는 경우는 유효하지 않으며 이 경우에는 콘크리트에서 균열전파를 예측하기 위하여 구성재료들의 파괴인성과 그들 사이 계면의 파괴인성의상대적인 크기를 고려하여야 한다. 본 논문에서는 계면균열선단에서 계면파괴역학변수인 에너지해방률과 하중위상각을 수치해석방법을 이용하여 구하는 방법과 계면에서의 균열전파의 예측을 위한 에너지해방률에 기초를 둔 파괴규준을 제안하였다. 계면역에서의 균열양상을 조사하기 위하여 계면균열을 가진 이상복합모델에 대한 실험과 수치해석연구를 수행하였으며 대체적으로 실험결과와 규준을 이용하여 예측한 결과가 서로 일치하는 결과를 얻었다.