Identification of Compliance Function for Early-Age Concrete Based on Measured Strain & Thermal Stress Histories

Recently, the serviceability and durability of concrete structures under thermal load have received great attention. The thermal stress and clacking behavior of concrete at early ages are one of the important factors that affect such serviceability and durability of concrete structures. Nevertheless, most studies on the behavior of early-age concrete have been confined to the temperature and strain development itself in the laboratory. The desirable efforts to explore the material properties of concrete at early-ages have not been made extensively so far. The purpose of the present study is, therefore, to identify some important material properties that affect the stress behavior of concrete at early-ages. To this end, full-scale concrete base-restrained wall members have been fabricated, and many sensors including thermocouples, strain meters and stress meters were installed inside of the wall members. These sensors were to measure the development of temperatures, strains and stresses at several location in concrete walls during the hardening and curing phase of early-age concrete. By using these measured values of strain and stress, the compliance function at early-age was identified. The basic form of compliance function derived in this study follows the double-power law. However, the results of present study indicate that the values of existing compliance functions are much lower than actual values, especially at very early-ages. It can be seen that the prediction of stresses of early-age concrete based on the proposed compliance function agrees very well with test data. The present study allows more realistic evaluation of varying stresses in early-age concrete under thermal load.

변형률 및 열응력 이력 계측을 통한 초기재령 콘크리트의 컴플라이언스 함수 추정

최근 들어 콘크리트 구조물의 내구성 및 사용성이 강조되고 있는 추세에서 많은 연구자들이 초기 재령 콘크리트의 거동에 대하여 실험 및 해석적으로 분석하고 있다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 아직도 초기재령 콘크리트의 거동에 대하여 많은 불확실성이 존재하며 대부분의 실험이 실내 실험에 국한되어 실제 구조물 내에서 발생하는 거동에 대한 분석은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 실제 구조물의 변형 및 열응력 이력의 계측을 통하여 초기재령 콘크리트의 응력 예측에 사용되는 컴플라이언스 함수를 추정하여 제안하였다. 본 연구에서 제안된 컴플라이언스 함수를 재하재령 및 재하기간에 따라 기존의 컴플라이언스 함수와 비교하였으며 기존의 함수는 초기 콘크리트의 변형을 과소평가하는 것으로 나타났다. 또한 제안된 함수를 이용하여 콘크리트의 시간에 따른 응력을 계산하였으며 계산된 응력은 기존의 함수를 이용하여 계산된 응력이 실제 응력을 과대평가하는것과는 달리 계측된 응력과 거의 일치하였다. 따라서 본 연구에서 제안된 컴플라이언스 함수는 초기재령 콘크리트의 시간에 따른 응력을 합리적으로 평가하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.