鐵筋콘크리트 構造物의 非線形 力學的 擧動에 關한 解析 = Analysis on the nonlinear mechanical behavior of Reinforced Concrete Structures
저자
郭桂煥 (工科大學 土木工學科)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1987
작성언어
Korean
KDC
040.000
자료형태
학술저널
수록면
199-229(31쪽)
제공처
소장기관
철근 콘크리트 구조물의 재료적 비선형 해석을 위해 유한요소법을 적용하였다. 2 축응력 상태에서의 콘크리트의 거동은 인장균열과 균열사이의 인장 증강효과( tension stiffening effect ) 그리고 최대 압축강도를 넘어서의 변형연화 ( strain-softening ) 효과를 고려하는 비선형 구성 방정식으로 나타냈다.
콘크리트를 직교성 ( orthotropic ) 재료로 가정함으로써 비선형 탄성체로 간주하고 등가 일축변형도 개념을 사용한 등가 일축 응력 - 변형도 ( equivalent uniaxial stress-strain ) 관계식으로 모델링하고 철근 보강재는 Bauschinger 효과를 갖는 탄소성 변형 경화재료 ( elasto-plastic·strain-hardening material ) 로 모델링 했다.
평면응력 상태에서 membrane 작용을 고려하는 Constant Strain Triangle (CST) 요소와 평판 휨을 고려하는 9개의 자유도를 가지는 Iron-Razzaque 평판 휨 삼각형요소를 합한 각 절점에 5개의 자유도를 갖는 편평한 삼각형 쉘요소를 사용하였다. 철근콘크리트 단면은 콘크리트 층과 철근의 equivalent smeared된 층으로 분할하고 단면의 모든 층을 적분함으로써 요소의 강도 ( stiffness )를 얻었다.
정하중과 하중반전 ( load reversals ) 상태에서 비선형 평행방정식을 풀기위한 시간단계 적분법과 함께 Modified Newton-Raphson법이 철근콘크리트 보이 하중-변위 응답과 균열성장 과정을 해석 하기위해 사용하였다.
유한요소 해석으로부터 구해진 수치 해는 실험 결과치와 다른 해석자의 해와 비교 검토 하였다.
A finite element method has been developed to study the material nonlinear analysis of reinforced concrete structures. Concerete behavior under the biaxial state of stress is represented by a nonlinear constitutive relationship which incorporates tensile cracking, tensile stiffninf effect between cracks and the strain-softening phenomenon beyond the maximum compressive strength.
The coocrete moded used is based upon nonlinear elasticity by assuming concrete to be an orthotropic material and modeled as equivalent uniaxial stress-strain constitutive relationship using equivalent uniaxial strain.
The steel reinforcement is assumed to be in a uniaxial stress and is modeled as a bilinear, elasto-plastic material with strain hardening approximating the Bauschinger effect.
The triangular shell element employed in this study is formed by combining the 9 OFF Iron-Razzaque plate bending triangle width the Constant strain Triangle as the membrane element to obtain a flat traingular element wisth 5 OFF at each node.
The reinforced concrete section is modeled as a layed system of concrete and "equivalent smeared" steel layers.
The stiffuess of an element is then abtained by integrating the Constribution from all the layers in the section.
The Modified Newton-Raphson method, Coupled with a time step integration solution, for solving nonlinear equilibrium equation is used to trace load-displacement response and progressive cracking of reinforced concrete beams through the elastic, inelatic and ultimate ranges under static loading and load reversals.
Finally, several numerical examples consisting of beams are andalyzed and compared with the available theoretical and experimental results to demonstrate the applicability and the validity of the proposed method of analysis.
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