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학술논문대한토목학회 논문집A2004.05 발행

경로의존형 체적제어법을 이용한 반복하중을 받는 철근콘크리트 쉘구조물의 해석

Analysis of RC Shell Structures Subjected to Cyclic Loadings using Path-dependant Volume Control Method

송하원(연세대학교); 변근주(연세대학교); 남상혁; 이준희(연세대학교)

24권 3a호, 473~480쪽

초록

철근콘크리트 적층쉘요소에 압력증분을 추가 자유도로 갖는 압력절점을 추가하여 철근콘크리트 쉘구조물을 모델링하여 하중제어법이나 변위제어법의 단점을 극복하여 비선형 해석을 할 수 있는 체적제어법이 개발되었다. 본 논문에서는 철근콘크리트 쉘구조물의 하중이력에 따른 경로의존적 거동을 효과적으로 해석하기 위해 기존의 체적제어법을 개선한 소위 경로의존형 체적제어법을 제안하였다. 경로의존형 체적제어법은 구조물이 재하, 제하, 재재하와 같은 반복하중을 받는 경우 구조물의 체적변화를 수정하여 이에 따른 작용하중을 구하는 방법으로 기존 체적제어법의 해석시 하중이력에 따른 체적변화 조절의 제한성을 극복한 방법이다. 평균화된 평면 2차원 철근콘크리트 구성모델을 적층쉘 요소에 적용하여 철근콘크리트 쉘구조물을 모델링하였으며, 경로의존형 체적제어법을 이용하여 역반복하중을 받는 면외반복하중을 받는 철근콘크리트 슬래브, 철근콘크리트 탱크, 반복하중을 받는 철근콘크리트 박스암거 등에 대하여 비선형 거동 해석을 수행하였으며, 해석결과를 실험결과와의 비교를 통하여 본 논문에서 제안한 해석기법의 적용성 및 타당성을 입증하였다.

Abstract

To overcome the drawbacks of conventional load control method and displacement control method, the so-called volume control method was developed by utilizing a pressure node added into a finite shell element. The pressure node has an increment of pressure as an additional degree of freedom of the shell element. In this study, a so-called path-dependant volume control method which improves the volume control method for the analysis of path-dependant behaviors of RC shell structures subjected to cyclic loading is proposed. The path-dependant volume control method is a technique which calculates control-volume change of the RC structure depending on the cyclic loading conditions like loading, unloading, and reloading and overcomes the limitation of controlling the volume change of the RC structure according to the loading history. For the finite element failure analysis of RC shell structures, each structure is discretized with multi-layered shell elements and in-plane two dimensional constitutive equations for concrete and reinforcements are implemented for each layer of the shell elements. The results of the analysis for RC slab, RC tank, and RC box culvert subjected to cyclic load using the path- dependant volume control method are verified with experimental results.

발행기관:
대한토목학회
분류:
공학

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