Thermal Stress Analysis of the Heat Generation for Mass Concrete Considering Creep Effect

크리이프를 고려한 매스콘크리트의 수화열에 대한 온도응력 해석

The heat generation of cement causes the internal temperature rise and volume change at early age, particulary in massive concrete structures. As the results of the temperature rise and restraint conditions, the thermal stress may induce cracks in concrete. Therefore, the prediction of the thermal stress is very important in the design and construction in order to control the cracks developed in mass concrete. In case of young concrete, creep effect by the temperature load is larger than that of old concrete. Thus, the effect of creep must be considered for checking the cracks, serviceability, durability and leakage. This paper is concentrated on the development of a finite element program which is capable of simulating the temperature history and the thermal stress considering creep and the modified elastic modulus due to inner temperature change and maturity. The analytical results in the inner parts highest important to control cracks are in good agreement with experimental data. Therefore this study may provide available method to control the cracks.

매스콘크리트에서 시멘트의 수화반응에 의해 발생되는 열은 약재령 콘크리트(young concrete)에서 내부온도의 증가와 체적변화를 초래하므로 외적인 구속이 존재하면 구조물에는 인장응력이 발생하고 이는 구조물에 균열을 일으킬 수 있다. 따라서 매스콘크리트의 설계와 시공단계에서 균열을 제어하기 위해서는 온도응력을 정확하게 예측하는 것이 매우 중요하다. 또한 약재령 콘크리트에서는 크리이프 효과가 노재령 콘크리트(old concrete)의 경우에 비하여 현저하게 크므로 이를 반드시 고려하여야 할 것이다. 이 논문은 매스콘크리트에서의 온도에 관한 시간이력을 구하고 크리이프와 각 요소의 온도를 고려한 탄성계수를 적용하여 온도응력을 구하는 유한요소 프로그램을 개발하는데 그 목적이 있다. 개발된 프로그램의 해석결과를 문헌의 자료들과 비교해 볼 때 온도균열의 제어에 가장 중요한 내부에서의 온도이력과 응력이 실험결과와 잘 부합되고 있다. 따라서, 이 논문의 해석방법은 매스콘크리트 구조물의 설계와 시공단계에서 균열의 제어를 위해 유용하게 사용될 수 있을 것이다.