• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.47-53
• /
• 2022

콘크리트구조물의 한계상태설계법이 적용되면서 구조물의 극한상태까지 고려하는 설계가 이루어지고 있다. 실제 철근콘크리트 부재가 인장력을 부담할 때 부재가 항복한 후에도 극한상태까지 콘크리트가 인장력을 부담한다. 따라서 한계상태 거동에 대한 정확한 평가를 위해서는 휨 부재의 항복 후 인장강화효과에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 복철근 직사각형 단면을 가지는 RC 단순보에 대하여 4점 휨 실험을 수행하였고, 영상분석기법을 이용하여 부재의 거동을 상세하게 분석하였다. 분석 결과를 이용하여 휨 인장강화효과 계수를 도입한 항복 후 인장강화효과 추정식을 제안하였고, 이를 기존 연구들의 실험 결과를 통해 적용성을 검증하였다. 부재의 연성거동을 대표하는 극한 변형률과 항복 변형률 차이가 실험 결과와 유사하게 나타나 제안식의 예측이 비교적 정확한 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
• /
• 제1권1호
• /
• pp.77-98
• /
• 2004

This paper presents a numerical model for simulating the nonlinear response of reinforced concrete (RC) shear walls subject to cyclic loadings. The material behavior of cracked concrete is described by an orthotropic constitutive relation with tension-stiffening and compression softening effects defining equivalent uniaxial stress-strain relation in the axes of orthotropy. Especially in making analytical predictions for inelastic behaviors of RC walls under reversed cyclic loading, some influencing factors inducing the material nonlinearities have been considered. A simple hysteretic stress-strain relation of concrete, which crosses the tension-compression region, is defined. Modification of the hysteretic stress-strain relation of steel is also introduced to reflect a pinching effect depending on the shear span ratio and to represent an average stress distribution in a cracked RC element, respectively. To assess the applicability of the constitutive model for RC element, analytical results are compared with idealized shear panel and shear wall test results under monotonic and cyclic shear loadings.

• 전산구조공학
• /
• 제11권4호
• /
• pp.295-307
• /
• 1998

철근콘크리트 보에 대해서 인장강화효과의 소성힌지길이를 고려한 재료비선형 해석을 수행하였다. 비선형 해석에서 자유도가 많은 대형구조물에 적용시키기에는 많은 제약이 따르는 복잡한 층상해석기법을 사용하는 대신 단면해석을 통해 미리 구성된 모멘트-곡률 관계를 이용하였으며, 유한요소해석에서 사용요소의 크기에 따른 수치해석상의 오차를 줄이기 위해 인장강화효과와 소성힌지길이 개념을 도입하였다. 마지막으로 제안된 해석 알고리즘의 타당성을 검증하기 위하여 해석결과와 실험결과간의 상호 관계를 비교, 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.99-107
• /
• 1993

본 논문에서는 콘크리트 균열 사이의 인장강성 효과를 고려한 임의의 기하하적 형상을 갖는 철근 콘크리트 쉘을 해석하기 위하여 재료비선형 유한요소 프로그램을 작성하였다. 본 논문은 연속적인 컴퓨터 해석으로 탄성, 비탄성 및 극한 범위에서의 철근과 콘크리트의 응력은 물론, 하중-변위 응답과 균열전파를 추적할 수 있었다. 골재억물림과 철근의 다울작용을 포함하는 유효전단계수를 평가하기 위하여 균열상태의 전단유지계수를 도입하였다. 콘크리트는 인장에서는 취성으로 압축에서는 탄소성으로 가정하였다. 콘크리트의 소성거동은 Drucker-Prager 항복기준과 결합유동법칙에 따르는 것으로 가정하였다. 철근은 Von Mises 항복기준으로 가정하였으며 등가의 두께를 가지는 철근층으로 모델화 하였다. 수치해석을 위하여는 증분형접선강성도 방법을 사용하였다. 수치예제를 제시하여 본 연구결과를 Hedgren의 실험 결과와 Lin의 수치해석과 비교하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
• /
• pp.285-288
• /
• 2008

철근콘크리트 휨 부재에서 현행 설계기준들의 처짐 계산 규정은 콘크리트의 균열 후 보의 휨강성이 감소하는 것을 반영한 유효 단면2차모멘트 $I_{\epsilon}$의 개념을 적용하여 부재의 최대 처짐을 계산하는 방법이 다. 그러나 균열 발생에 따른 부재의 강성 변화를 전 경간에 걸쳐 동일하게 $I_{\epsilon}$로만 적용하여 인장증강효과 등을 직접적으로 반영하지 못하고 있다. 단순보와 연속보에서의 단면2차모멘트를 기준식이 정확히 나태나고 있는지 검증하고 이를 수정하여 보다 정확한 단면2차모멘트 예측식을 제안하고자 한다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 단순보와 연속보에서의 유효 단면2차모멘트를 이론값, 실험값과 비교, 분석하고 인장증강효과가 유효 단면2차모멘트에 미치는 영향을 실험을 통하여 검증하였다. 단순보에서는 콘크리트 강도 및 피복두께에 따른 주근의 비부착을 변수로 하여 총 6 개의 시험체를 제작하였고, 연속보에서는 주근의 비부착 위치에 따라 총 4 개의 시험체를 제작하였다. 실험 결과 단순보와 연속보 모두 국내 콘크리트구조설계 기준식에 의한 유효단면 2차모멘트의 이론값과 실험값이 유사한 양상을 보이는 것으로 나타났으나, 연속보에서는 이론값과 실험값의 오차가 큰 것으로 나타났다. 단순보에서 는 피복두께가 두꺼운 시험체 및 고강도 시험체가 주근의 비부착에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 연속보에서는 중앙부의 비부착이 단순보의 유효 단면2차모멘트에 비해 큰 영향일 미치는 것으로 관찰되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.269-279
• /
• 1994

본 논문은 콘크리트 구조물의 재료 비선형과 시간의존적 거동을 고려한 유한요소 해석에 관한 것으로 회전균열모델에 토대를 둔 면내균열모델을 사용하여 하중에 따른 균열의 영향을 모사하였으며 콘크리트는 직교이방성 거동을 한다고 가정하였다. 특히 휨거동 시의 인장보강효과(tension stiffening effect)를 고려하기 위해 파괴에너지 개념에 토대를 둔 한계식을 제안하였고 이를 통해 수치해석시 나타나는 유한요소의 크기에 따른 수치해석 오차의 최소화를 도모하였다. 또한 embedded model을 사용하여 철근의 거동을 모사할 경우 콘크리트의 변위장에 따라 효율적으로 대처할 수 있도록 구성방정식을 체계화 하였으며 비균열단면, 균열단면 등 여러 상황에서 구조물의 시간에 따른 거동을 살펴보기 위해 평면응력 상태에서 재령보정 탄성계수법에 따른 구성방정식을 유도하고 이를 토대로 예제해석을 수행하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.459-467
• /
• 2008

이 논문은 철근콘크리트 휨부재의 균열폭과 처짐 계산에 대한 해석적 모델을 제안한 것이다. 균열 안정화단계에서 철근과 콘크리트 경계면에서 발생하는 실제와 유사한 형태의 부착응력-미끌림 관계와 인장증강효과를 수치적으로 유도한 후, 균열과 균열 사이에서 철근의 매입길이 방향으로 발생하는 철근과 콘크리트의 변형률 차이가 균열면으로 누적되는 양을 계산할 수 있는 평형방정식을 이용하였다. 이로부터 두 재료의 변형량 차이로부터 평균 균열폭을 계산할 수 있는 모델과 인장증강효과를 반영한 철근의 평균변형률과 모멘트-곡률 관계를 도입하여 처짐을 계산하는 모델을 제안하였다. 이렇게 정식화된 새로운 균열폭 및 처짐 모델을 기존 문헌에 발표된 여러 연구자들의 실험자료에 적용하여 그 정확성을 검증한 결과, 제안식에 의한 예측값은 현재 사용되고 있는 여러 설계기준의 사용성 규정으로 계산한 결과와 비교할 때 실험값을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.141-144
• /
• 2008

철근 콘크리트 구조물의 사용성 검토에서 처짐은 가장 중요하게 고려된다. 국내 콘크리트 구조 설계기준은 ACI 코드와 같이 Branson이 제시한 균열 단면에서의 유효 단면2차모멘트를 이용하여 처짐을 계산하고 있다. Branson식은 일반적인 휨 부재의 최대 처짐값을 통계적으로 분석하여 유도된 식으로 인장증강 효과와 같은 철근과 콘크리트의 부착특성을 직접 반영할 수 없는 단점을 가진다. 따라서 현 콘크리트 구조 설계기준식을 철근 콘크리트 구조물에 반영하면 실제 처짐과 많은 차이가 생길 수 있다. 이에 대해 본 연구에서는 구조설계기준과 Eurocode 2로부터 산정된 처짐값을 실험에 의한 처짐값과 비교하였다. Eurocode 2에서는 인장증강효과를 고려한 철근의 평균 변형률로 곡률을 계산한 후 적분을 통해 처짐을 계산하기 때문에 콘크리트 구조 설계식보다 실제 처짐을 좀 더 정확하게 예측할 것으로 기대된다. 강도설계법으로 설계된 4개의 실험체가 고려되었으며, 처짐 계산 시 사용되는 콘크리트의 탄성계수나 인장강도 등은 각각의 설계기준에 따라 계산하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제9권5호
• /
• pp.491-504
• /
• 2000

A convenient method for enhancing the strength and stiffness of existing reinforced concrete beams is to bond adhesively steel plates to their tension faces. However, there is a limit to the applicability of tension face plating as the tension face plates are prone to premature debonding and, furthermore, the addition of the plate reduces the ductility of the beam. An alternative approach to tension face plating is to bond adhesively steel plates to the sides of reinforced concrete beams, as side plates are less prone to debonding and can allow the beam to remain ductile. Debonding at the ends of the side plates due to flexural forces, that is flexural peeling, is studied in this paper. A fundamental mathematical model for flexural peeling is developed, which is calibrated experimentally to produce design rules for preventing premature debonding of the plate-ends due to flexural forces. In the companion paper, the effect of shear forces on flexural peeling is quantified to produce design rules that are applied to the strengthening and stiffening of continuous reinforced concrete beams.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제9권5호
• /
• pp.505-518
• /
• 2000

A major cause of premature debonding of tension face plates is shear peeling (Jones et al. 1988, Swamy et al. 1989, Ziraba et al. 1994, Zhang et al. 1995), that is debonding at the plate ends that is associated with the formation of shear diagonal cracks that are caused by the action of vertical shear forces. It is shown in this paper how side plated beams are less prone to shear peeling than tension face plated beams, as the side plate automatically increases the resistance of the reinforced concrete beam to shear peeling. Tests are used to determine the increase in the shear peeling resistance that the side plates provide, and also the effect of vertical shear forces on the pure flexural peeling strength that was determined in the companion paper. Design rules are then developed to prevent premature debonding of the plate ends due to peeling and they are applied to the strengthening and stiffening of continuous reinforced concrete beams. It is shown how these design rules for side plated beams can be adapted to allow for propped and unpropped construction and the time effects of creep and shrinkage, and how side plates can be used in conjunction with tension face plates.