비선형 해석에 사용된 이론은 3D CSFM(적합 응력장 방법)이라 불리며, 이론적 배경 [3]에 개략적으로 설명되어 있습니다. 설계된 계산 절차에 대한 모든 가정은 해당 문서에 상세히 설명되어 있습니다.
모델의 가정 및 특성:
- 재료 비선형 해석 (MNA)
- 3D 해석 – 체적 요소.
- Mohr-Coulomb 소성 이론 - 콘크리트 거동에 대한 내부 마찰각 영(0).
- 압축 전용 면 지지 (저강성/고강성).
- 대칭 구속 조건은 기초 스트립의 좌우 가장자리에 적용됩니다.
- 집중 하중 하부의 국부 응력 집중을 완화하기 위해 기둥 상단에 두께 100 mm의 두꺼운 플레이트를 배치합니다.
- 부착 모델 및 인장 강성 효과가 고려됩니다.
- 응력 삼축성 및 구속 효과.
- 압축 연화는 구현된 해석의 일부가 아닙니다.
- 메시 계수 1 - 권장 계산 설정.
23) 3D 모델 + 철근 배근 배치
3D CSFM – 저강성 지반 (LSS)
모델에서 산정된 최대 축력은 -980 kN에 도달하였으며, 이는 기둥 주변 영역의 종방향 철근 인장 파단을 포함하는 파괴 모드에 기인합니다. 횡방향 압축력은 스터럽에 의해 구속되며, 기둥 구간에서 스터럽은 항복 시 이용되어 평면 응력 해석으로는 포착할 수 없는 횡방향 인장 응력 발전에 의한 수평 스터럽 다리의 추가 파괴 모드에 기여합니다. 기둥과 기초의 접합부 영역에서 과압축 및 콘크리트 압괴가 발생합니다. 구속 효과는 철근 효과와 기초 스트립의 강성에 기반하여 이 영역에 국한됩니다. 파괴 메커니즘은 콘크리트 압괴, 종방향 철근의 인장 파단, 그리고 인장 상태의 스터럽 수평 다리를 포함합니다.
24) 최대 적용 하중, 파괴 모드 및 횡방향 응력 분포
25) 최소 주 응력 Sigma 3, 구속 효과 – 삼축 응력 대 일축 응력 비율
26) 압축 소성 변형률 및 철근 응력
27) 종방향 철근 및 스터럽의 임계 응력 상세 검출
28) 비선형 처짐
3D CSFM – 고강성 지반 (HSS)
기초 스트립이 흡수한 하중은 -2,116 kN에 도달하였으며, 이는 LSS 대비 약 215% 높은 지지력입니다. 파괴 모드는 콘크리트 압괴, 종방향 철근의 인장 파단, 그리고 인장 상태의 스터럽 수평 다리를 포함합니다.
29) 최대 적용 하중, 파괴 모드 및 횡방향 응력 분포
30) 최소 주 응력 Sigma 3, 구속 효과 – 삼축 응력 대 일축 응력 비율
31) 콘크리트의 압축 소성 변형률 및 철근 응력
내부 폐쇄형 스터럽에 작용하는 최대 전단력은 298 MPa에 도달하였으며, 이는 재료에서 정의된 탄성 범위 내에 있습니다. 이 관찰을 통해 펀칭 전단 파괴가 이 특정 사례에서 지배적인 파괴 모드가 아니었다는 결론을 도출할 수 있습니다.
32) 종방향 철근 및 스터럽의 임계 응력 상세 검출
33) 비선형 처짐