재료비선형성을 고려한 R/C 구조물의 유한요소해석

Material Nonlinear Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Structures

본 논문은 점진적 증가하중에 의한 철근 콘크리트 구조물의 전반적인 거동을 고찰하기 위한 것으로써 콘크리트의 인장균열, 철근 및 콘크리트의 응력-변형을 관계의 비선형성을 고려하였다. 콘크리트는 인장영역에서는 선형 탄성체로 가정하였으며 압축영역에서 탄소성체로 가정하였다. 압축영역의 콘크리트 거동을 파악함에 있어 Kupfer가 제안한 파괴표면 식을 항복한계로 사용 하였으며 associated flow rule에 의해 거동한다고 가정하였다. 철근은 일축응력을 받는 선형의 변형경화 재료로 모델링하였다. 콘크리트의 균열 발생시 인접한 균열 사이의 tension stiffening effect를 고려하였으며 콘크리트 구조물의 해석시 나타나는 유한요소의 크기에 따른 수치해석 오차를 콘크리트 인장부분의 변형연화 영역의 기울기를 보정함으로써 감소시키는 에너지 개념에 의한 ${\epsilon}_0$의 결정 모델 제안하였다.

This paper concentrates on the analysis of reinforced concrete(R/C) structures subjected to monotonic loading, from zero to ultimate loads. Tensile cracking, the nonlinear stress-strain relationship for concrete and reinforcement are taken into account the concrete is assumed to be elastic in tension region and elasto-hardening plastic in compression region. The Kupfer's failure criteria and associated flow rule are adopted to govern the plastic behavior of the concrete. The reinforcing bar is considered as a elasto-hardening platic material. The tension stiffening effect of the concrete between cracks is also considered. The numerical error depends on the used finite element mesh size is reduced by correcting the slope of strain softening region of the concrete according to the developed energy criteria.