철근콘크리트 단순보의 비선형 거동에 관한 실험적 고찰 = The Experimental Consideration for Nonlinear Behaviour of the Simple Reinforced Concrete Beam

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 철근 콘크리트 보의 비선형 거동을 파악하기 위하여 철근콘크리트 단순보를 제작하여 각 실험모델을 대상으로 휨 실험을 실시하였다. 또한, 해석적 방법으로 보의 단면을 layer로 분할하고, 각 layer에 대하여 재료의 비선형특성을 콘크리트 및 철근의 응력-변형율 곡선을 통하여 충분히 반영할 수 있는 비선형해석 알고리즘을 사용하여 수치해석을 수행하였다.
실험결과를 분석해 보면, 보는 파괴시 중앙에서부터 균열이 발생하고 점차적으로 지점으로 확대되는 휨 균열의 양상을 보여 휨에 의한 파괴가 나타났다. 해석결과 하중-처짐곡선은 실제의 실험과 상당히 일치하고 있어 해석결과는 신뢰할 수 있다고 판단되며, 각 단면의 응력-변형율 곡선은 재료의 응력-변형율 곡선과 정확하게 일치하였고, 하중의 증가에 따른 각 단면의 응력과 변형율을 계산함으로써 파괴하중 및 균열의 발생부위와 깊이를 파악할 수 있었다. 그리고 하중 증가에 따른 보의 임의단면에 있어서 높이에 따른 철근 및 콘크리트의 응력과 변형율의 변화를 파악할 수 있었다.
따라서 본 연구에서는 단면의 구성재료에 대한 응력-변형율 곡선을 시험편의 인장· 압축시험을 통하여 얻음으로써, 그러한 재료로 구성된 구조물의 거동을 수치해석을 통하여 간단하게 파악할 수 있으며, 비용이 많이 드는 직접실험을 수행하지 않고도 수치해석을 통하여 구조물의 비선형 거동을 파악할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Tests on simply supported beam was performed to estimate the nonlinear behaviour of simple reinforced concrete beams which are two type beams. To apply the numerical analysis section of beam was divide to several layers. Each layers have material properties represented by stress-strain curve of concrete and steel.
In the experimental result of beam, the crack of beam was occurred on the center of beam, and developed the side of beam. It is characteristic of flexural failure. The load-deflection curve by numerical analysis was similar to the load-deflection curve by experiment. Thus, the results of numerical analysis could be reliable. The stress-strain curves of each sections of beam and material stress-strain curve were identical curve. The failure load, the position of crack and the depth of crack could be known by calculating the stress and the strain of each section of beam.
Therefore, we would estimate simply the behaviour of structures without the expensive and vexatious experiment of beam made of the material which could be depicted with stress-strain curve of material obtained by test.

목차 (Table of Contents)

• 1 서론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 연구동향 = 2
• 1.3 연구목적 및 방법 = 3
• 2 실험 = 4
• 2.1 실험계획 = 4
• 2.2 실험체 제작 = 6
• 2.3 실험 방법 = 8
• 2.3.1 실험 기기 = 8
• 2.3.2 실험체 설치 = 8
• 2.3.3 하중 재하 및 측정 방법 = 9
• 3 실험결과 및 분석 = 10
• 3.1 실험결과 = 10
• 3.1.1 보의 파괴양상 = 10
• 3.1.2 보의 균열양상 = 10
• 3.1.3 보의 거동 = 11
• 3.2 실험결과 분석 = 12
• 4 수치해석이론 = 13
• 4.1 변위법 = 13
• 4.1.1 개요 = 13
• 4.1.2 변위와 강성영향계수 = 13
• 4.1.3 강성행렬 = 15
• 4.1.4 좌표 변환 행렬 = 18
• 4.1.5 강성행열의 중첩 = 20
• 4.1.6 보 요소의 부재력 계산 = 21
• 4.2 Layer 이론 = 23
• 4.2.1 해석 이론 = 23
• 4.2.2 해석 모델 = 26
• 5 수치해석 = 29
• 5.1 수치해석 모델 = 29
• 5.2 수치해석 결과 및 분석 = 30
• 5.2.1 하중-처짐 관계 = 30
• 5.2.2 응력-변형율 곡선 = 31
• 5.2.3 콘크리트의 균열깊이 = 31
• 5.2.4 콘크리트의 응력도 및 변형율선도 = 32
• 6 결론 = 37
• 참고 문헌 = 38
• 국문초록 = 39