비선형 해석에 사용된 이론은 CDP라고 하며, 이론적 배경 [4]에 설명되어 있습니다. 이 재료 모델은 콘크리트 시뮬레이션을 위한 ABAQUS 라이브러리의 일부입니다.
시뮬레이션은 모델이 최대 지지 용량에 도달한 후 소성 상태 및 임계 후 상태로 전환될 때 종료되었으며, 이는 하중-변형 곡선에서 확인할 수 있습니다. CSFM(적합 응력장 방법)과 마찬가지로 이 경우에는 사전 정의된 종료 기준이 적용되지 않았습니다.
모델의 가정 및 특성:
- 콘크리트의 비탄성 거동을 특성화하기 위해 등방성 인장 및 압축 소성과 결합된 등방성 손상 탄성 개념을 활용합니다.
- 낮은 구속 압력 하에서 단조, 반복 및/또는 동적 하중을 받는 콘크리트 적용을 위해 설계되었습니다.
- 파괴 과정에서 발생하는 비가역적 손상을 정확하게 설명하기 위해 비연관 다중 경화 소성과 스칼라(등방성) 손상 탄성의 조합으로 구성됩니다.
- 압축 연화 및 인장 강성 효과는 독립적으로 모델링된 철근에 대한 완전 부착 가정 하에 적용됩니다.
- 총 노드 수: 46,003개
- 총 요소 수: 37,892개
- 27,600개의 선형 육면체 요소 C3D8 - 완전 적분, 요소 삭제 활성화
- 10,192개의 선형 선 요소 T3D2
- 메시 크기 - 콘크리트 및 철근에 50 mm 적용
- 지반과 콘크리트 기초 스트립을 나타내는 압축 전용 구속 사이의 중간층은 접촉 상태 및 접촉 응력에 대한 정보를 제공합니다.
- 지반 압력 결과 출력을 위한 중간층을 모사하기 위해 탄성 계수 1,000 MPa의 두께 10 mm 얇은 층을 사용합니다.
34) 모드 + 철근, 메시
콘크리트 손상 소성 모델(CDP)의 재료 모델
압축 하에서의 재료 모델 발전은 20 MPa 도달 후 압축 연화를 나타내며, 인장에서는 0.2 MPa의 값을 나타내어 인장 강도가 거의 없음을 근사적으로 시뮬레이션합니다. 이 정확한 영값은 모델이 발산하는 결과를 초래합니다.
35) 압축, 인장 및 철근에 대한 콘크리트 재료 모델
콘크리트 손상 소성 모델(CDP) - 저강성 지반(LSS)(GMNA)
모델에 가해진 최대 하중은 -2,029 kN입니다. 관찰된 최소(압축) 변형률은 -0.04이며, 기둥과 기초의 교차점에 위치합니다. 반면, 최대(인장) 변형률은 기초 하면에서 0.105로 확인됩니다. 과도한 압축 변형률이 콘크리트 압괴로 특징지어지는 주요 파괴 메커니즘으로 평가되었습니다.
36) 최대 적용 하중, 최소 주 응력
37) 최소 소성 변형률, 최대 소성 변형률
38) 인장 손상, 압축 손상
철근 용량과 관련하여, 해석은 철근의 소성 변형률 6%에서 종료되었으며, 이는 Von-Mises 응력 439 MPa에 해당합니다. 종방향 철근, 횡방향 수평 스터럽 및 스터럽의 전단 레그는 다이어그램의 경화 소성 구간 내에서 활용됩니다. 종방향 철근과 전단 철근의 동시 파괴가 관찰됩니다. 이러한 상호작용은 복합 파괴 메커니즘을 초래하며, 종방향 철근은 휨을 경험하고, 스터럽은 횡방향 휨으로 인한 인장을 받으며, 콘크리트 내 전단력을 받는 스터럽의 수직 레그는 축방향 인장 파단을 경험합니다.
39) 철근의 응력
40) 비선형 처짐
41) 접촉 면적 및 접촉 응력
콘크리트 손상 소성 모델(CDP) – 고강성 지반(HSS)(GMNA)
모델에 가해진 최대 하중은 -4,181 kN으로 기록되었습니다. 관찰된 최소(압축) 변형률은 -0.0175이며, 이는 LSS에서 기록된 값에 비해 약 56% 감소한 값입니다. 이 변형률의 위치에서 주목할 만한 변화가 확인되었으며, 기둥과 기초의 경계면에서 기초 하면으로 이동하였습니다. 이러한 이동은 주로 수직 응력의 우세로 인해 최대 변형률 위치가 재배치된 것에 기인합니다. 동시에, 최대(인장) 변형률은 기초 하면에서 0.0451로 관찰됩니다.
변형률 값의 감소는 지반 강성 증가, 구속 현상 및 LSS 대비 감소된 변형에 기인합니다. 또한, 콘크리트 내 구속 응력은 -166 MPa의 값에 도달합니다. 구속 변형률은 압축 연화 및 콘크리트 압괴를 포함한 콘크리트의 임계 후 거동을 강조합니다.
42) 최대 적용 하중, 최소 주 응력
43) 최소 소성 변형률, 최대 소성 변형률
44) 인장 손상, 압축 손상
응력 집중은 주로 기둥 하부 영역에 집중되어 높은 접촉 응력 3.41 MPa과 현저한 전단력 구배를 초래합니다. 이 조건은 펀칭 전단 파괴의 가능성을 높입니다. 종방향 철근 및 스터럽은 소성 거동을 수용하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 국부 응력은 기초 스트립의 기둥 영역 인근에서 항복을 유발합니다. 양방향 기초 휨으로 인한 철근의 인장력과 스터럽 수직 레그에 의해 포착된 전단력 트랙션이 결합되어 소성의 발현에 기여합니다. 주요 파괴 모드는 철근을 따른 인장 유발 응력으로 특징지어집니다.
45) 철근의 응력
46) 비선형 처짐
47) 접촉 면적 및 접촉 응력