소성거동을 고려한 RC 구조물의 간략화 해석모델에 관한 연구

Development of the Simplified Analysis Model for RC Structures Considering Plastic Behavior

RC 구조물은 서로 다른 재료적 특성을 지닌 콘크리트와 철근의 복합구조이고, 특히 콘크리트는 복잡한 소성거동을 나타내는 재료이다. 따라서 RC 구조물의 소성해석을 위해서는 콘크리트와 철근 각각의 재료특성과 소성거동을 묘사할 수 있는 세밀한 모델링 기법이 필요하지만, 이때 발생하는 모델링의 어려움, 모델링 규모, 계산용량 및 수렴성 등의 문제점으로 인하여 소성해석 수행에 많은 시간과 노력이 소요되거나 해석자체가 불가능하게 된다. 따라서 본 논문에서는 간편한 RC 구조물의 소성해석을 위해 RC 부재와 동일한 소성거동을 나타내는 균질·등방 재료로의 물성치환 방법을 제시하였다. 물성치환 원리는 RC 부재의 소성거동 특성, 즉 항복모멘트, 항복곡률 및 극한모멘트, 극한곡률로 표현되는 bi-linear 형태의 모멘트-곡률 관계를 이용하여, 이와 동일한 모멘트-곡률 관계(bi-linear 형태의 응력 변형률 관계)를 갖는 균질·등방 재료를 생성하였다. 또한 실제 RC 부재 해석모델과 치환된 균질·등방 재료를 이용한 해석모델에 대한 소성해석 결과를 비교·분석하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.

RC structure is the composite material system combined concrete and steel showing different plastic behavior. Especially, concrete shows very complex plastic behavior. Therefore, for plastic analysis of RC structures, we have to model carefully each plastic behavior of concrete and steel member. But, because of divergency as well as difficulties and dimensions of modelling, it takes a lot of time and labor or sometimes it is impossible to perform plastic analysis of RC structures. In this study, for simplified plastic analysis of RC structures, we propose material transformation method by homogeneous and isotropic material which have the same plastic property as RC. We generate homogeneous and isotropic material showing the same moment-curvature curves (bi-linear stress-strain relation) as RC members, using bi-linear moment-curvature relation by yielding moment, yielding curvature and ultimate moment, ultimate curvature of RC member. Finally, we prove compatibility in the study by comparing plastic analysis results for various analysis models using transformed material models and RC model.