Experimental Study on the Damage Model of Concrete

콘크리트의 손상모델에 관한 실험적 연구

The concept of damage is all-pervasive in structural engineering. It can be considered a state variable and defined to vary from 0(no damage) to 1(failure). Thus, the factor of safety against failure, the most important aspect of a structure, cannot be assessed without evaluating the damageability of a structure under load. It is the objective of the research reported herein to study the behavior of concrete under repeated load applications. Concrete is known to deteriorate under such loading, i.e., it suffers damage of increasing degree. Its response to future loading is a function of the amount of damage sustained during previous load exposures. The same can be said about reinforced concrete members and entire structures, but here we wish to consider only plain concrete and express some of its material properties as functions of the degree of sustained damage. The work described herein is based on the stipulation that the energy dissipation capacity of plain concrete is a material property and the damage accumulates in direct proportion to the degree to which the energy dissipation capacity is being exhausted, in some analogy to both high- and low-cycle failure behavior of materials.

콘크리트는 고응력 범위에서 적은 반복횟수에 의해서도 파괴에 도달할 수 있고 소성 변형에 의한 콘크리트 손상이 심각하다. 본 연구에서는 반복하중하에서의 콘크리트의 손상과정에 관하여 실험적으로 연구하였고 에너지개념에 의한 소상모델을 개발하였다. 실험은 일축압축상태의 무근콘크리트에 대해서 변위제어상태하에서 수행하였다. 콘크리트의 파괴시점은 잔여강도가 존재하지 않은 상태까지로 가정하였고, 손상도는 실험적으로 파괴시까지 구해진 에너지 발산량과 주어진 횟수의 반복하중에 의한 에너지 발산량의 비로 정의하였다. 고응력 범위에서 손상도는 변형량의 비선형함수로 누적되며, 손상비율은 초기에 높고 파괴상태에 가까울수록 점차적으로 감소하였다.