CDP모델을 이용한 콘크리트의 일축압축강도 및 쪼갬인장강도 시험 시뮬레이션

Abstract

컴퓨터 성능이 크게 향상됨에 따라 유한요소해석에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있게 되었다. 그에 따라 인장균열과 압축파괴를 동반하는 비선형적인 복잡한 성질을 갖는 콘크리트에 대한 유한요소해석 연구가 가능하게 되었다. 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램으로 상용 3D 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하였다. ABAQUS에는 Concrete smeared cracking model, Cracking model for concrete, Concrete damaged plasticity model 총 세 가지의 콘크리트 재료 모델이 존재한다. 세 재료 모델 중 Concrete damaged plasticity (CDP) 모델이 다른 두 재료 모델과 달리 Abaqus/Standard, Abaqus/Explicit 모두 가능하기 때문에 채택되었다.

다수의 CDP 모델을 사용한 콘크리트 해석 연구가 존재하며, 그 중 콘크리트의 재료시험에 대한 해석 연구들 또한 존재한다. 기존 콘크리트 재료시험 해석 연구에서는 가력판과 콘크리트 시편 사이의 경계 조건에서 재료의 파괴가 발생하지 않으면 가력판을 생략하여 모델링하는 방법을 사용한다. 그러나 이와 같은 모델링 기법을 통하여 부재실험을 시뮬레이션하는 것과는 달리, 재료시험을 시뮬레이션하기에는 재료의 국부적인 변형 과정을 해석하는 데 어려움이 따른다. 예시를 위하여 일축압축강도 시험을 기존 연구에 사용되는 모델링 기법으로 모델링하여 시뮬레이션하고, 쪼갬인장강도 시험 시뮬레이션을 통하여 모델링 기법을 제안하고자 한다. 따라서 본 연구의 목표는 CDP 모델을 사용하며, 기존에 흔히 사용되는 모델링 기법으로 콘크리트의 일축압축강도 시험을 시뮬레이션하고, 새로운 모델링 기법을 적용하여 쪼갬인장강도 시험을 시뮬레이션하는 해석적 연구를 수행하여 그 모델링 기법을 제안하는 것이다.