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한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea v.22 no.3, 2009년, pp.199 - 209   피인용횟수: 4
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탄소성 파괴역학 모델에 근거한 초고강도 섬유보강 콘크리트 I 형보의 비선형 유한요소해석
Nonlinear Finite Element Analysis of UHPFRC I-Beam on the Basis of an Elastic-Plastic Fracture Model

한상묵    (금오공과대학교 토목환경공학부   ); 궈이홍    (금오공과대학교 토목환경공학부 토목공학과  );
  • 초록

    본 논문은 단조하중을 받는 초고강도 섬유보강 콘크리트 I형보의 파괴거동에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 보통 또는 고강도 콘크리트의 구성방정식과 달리 초고강도 섬유보강 콘크리트의 재료적 특성을 나타내기 위해 인장변형률 경화관계를 고려한 탄소성 파괴역학 모델을 제안하였다. 인장영역에서는 인장경화 변형률을 고려한 다차원적 균열기준을 정의하였고, 압축영역에서는 associated flow rule을 고려한 Drucker-Prager기준을 채택하여 해석을 수행하였다. UHPFRCI형보의 지간, 프리스트레스 하중 및 단면의 영향에 관한 수치해석 결과를 실험 거동와 비교한 결과 정확한 해석 결과를 보여주었다.


    This paper deals with the three-dimensional finite element analysis of failure behavior of UHPFRC I-beam under monotonic load. Different from the constitutive law of normal and high strength concrete, an elastic-plastic fracture model that considers the tensile strain hardening is proposed to describe the material properties of UHPFRC. A multi-directional fixed crack criterion with tensile strain hardening is defined in the tensile region, and Drucker-Prager criterion with an associated flow rule is adopted in the compressive region. The influence of span, prestressing force and section on the behavior of UHPFRC I-beam are investigated. The comparison of the numerical results with the test results indicates a good agreement.


  • 주제어

    유한요소해석 .   초고강도 섬유보강 콘크리트 .   프리스트레싱 .   인장변형률 경화.  

  • 참고문헌 (14)

    1. 주관연구기관, 협동연구기관 (2005) 초고성능 시멘트 복합재료를 활용한 교량 거더 개발 
    2. Behloul, M. (2007) HPFRCC Field of Applications: Ductal Recent Experience, 5th High Performance Fiber Reinforced Cement Composites(HPFRCC5), pp.213-222 
    3. Chote. S., Barzin, M. (2007) Flexural Modeling of Strain Softening and Strain Hardening Fiber Reinforced Concrete, 5th High Performance Fiber Reinforced Cement Composites(HPFRCC5), pp.155-164 
    4. Hsieh, S.S., Ting, E.C., Chen, W.F. (1988) Application of A Plastic?Fracture Model to Concrete Structure, Computer & Structure, 28(3), pp.373-393 
    5. Imran, I., Pantazopoulous (2001) Plasticity Model for Concrete under Triaxial Compression, J.Engrg. Mech, 127(3), pp.281-290 
    6. Paul, A. (2004) Ductal Technology: A Large Spectrum of Properties, A Wide Range of Applications, International Symposium on Ultra High Performance Concrete in Germany, Ultra High Performance Concrete, pp.11-23 
    7. Barros, J., Gettu, R. (2004) Material Nonlinear Analysis of Steel Fiber Reinforced Concrete Beams Failing In Shear, Proceedings of the Sixth International RILEM Symposium in Italy, Fiber Reinforced Concretes, pp.711-730 
    8. Giovanni, M., Alberto M. (2007) Strengthening of R/C Beams with High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites, 5th High Performance Fiber Reinforced Cement Composites (HPFRCC5), pp.389-397 
    9. Ekkehard, F., Michael, S. (2004) Ultra High Performance Composite Bridge Across the River Fulda in Kassel, International Symposium on Ultra High Performance Concrete in Germany, Ultra High Performance Concrete, pp.69-75 
    10. Xuehui, A., Koichi, M., Tetsuya I. (2007) Life- span Simulation and Design Approach for Reinforced Concrete Structure, Computational Structural Engineering, 20(4). pp.3-17 
    11. Chen, W.F. (1982) Plasticity in Reinforced Concrete, Book 
    12. Diana Element Library User’s Manual 
    13. Kittinum, S., Sherif, E.T. (2007) Three Dimensional Plasticity Model for High Performance Fiber Reinforced Cement Composites, 5th High Performance Fiber Reinforced Cement Composites(HPFRCC5), pp.231-240 
    14. Nam, S.H. (2004) Finite Element Analysis Solution, Computational Structural Engineering, 17(3), pp.72-77 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Yang, In Hwan ; Joh, Changbin 2010. "Prediction of Flexural Capacity of Steel Fiber-Reinforced Ultra High Strength Concrete Beams" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, 30(a3): 317~328     
    2. Yang, In-Hwan ; Joh, Chang-Bin ; Kim, Byung-Suk 2010. "An Experimental Study on Flexural Behavior of Steel Fiber Reinforced Ultra High Performance Concrete Prestressed Girders" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, 22(6): 777~786     
    3. Guo, Yi-Hong ; Han, Sang-Mook 2010. "Fracture Simulation of UHPFRC Girder with the Interface Type Model" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, 23(1): 81~94     
    4. Yang, In-Hwan ; Joh, Chang-Bin ; Kim, Byung-Suk 2011. "Moment-Curvature Analysis of Steel Fiber-Reinforced Ultra High Performance Concrete Beams with Tension Softening Behavior" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, 24(3): 237~248     

 저자의 다른 논문

  • Han, Sang-Mook (13)

    1. 1998 "고강도 경량골재콘크리트의 동결융해 저항성에 대한 실험적 연구" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 10 (1): 125~132    
    2. 2004 "석회석미분말 혼입 모르타르의 강도발현 및 황산염 침해에 대한 저항성에 관한 연구" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 16 (3): 303~310    
    3. 2006 "초고성능 시멘트 복합재의 특성 및 활용 현황" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 18 (1): 16~21    
    4. 2008 "석회석 미분말을 혼입한 초고성능 섬유보강 시멘트복합재의 특성" 한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 8 (2): 23~30    
    5. 2010 "경계형 모델을 사용한 초고강도 섬유보강 콘크리트거더의 파괴역학적 해석" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 23 (1): 81~94    
    6. 2011 "초고강도 섬유보강 직사각형 콘크리트보의 모멘트-곡률 관계" 한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 11 (3): 9~15    
    7. 2011 "과보강 프리스트레스트 고강도 섬유보강 콘크리트보 휨실험" 한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 11 (5): 91~97    
    8. 2014 "초고강도 섬유보강 콘크리트 분절형 박스 거더의 휨거동" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 26 (2): 109~116    
    9. 2015 "강섬유와 철근집합체 조합에 의한 초고강도 섬유보강 콘크리트 직사각형보의 연성거동에 대한 실험" 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection 19 (3): 139~148    
    10. 2016 "강섬유와 철근집합체 조합을 이용한 초고강도 섬유보강 철근 콘크리트 I형 보의 연성거동에 관한 실험" 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection 20 (1): 18~24    
  • 궈이홍 (1)

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