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[5-1] 재료모델

1) 콘크리트 모델

...1. 콘크리트의 응력-변형률 관계식은 횡구속 효과에 따라 달라지므로 단면에서 구속 부분과 무구속 부분을 구분(단면 분할)하여 각각 다른 응력-변형률 관계식을 적용하여야 한다. 이때 콘크리트 모델의 골격곡선(곡선식)이 제시되어야 하며 이를 구성하는데 필요한 압축강도(\( f'_c \))와 이때의 변형률(\( \varepsilon_c \)), 탄성계수(\( E_c \)) 및 극한변형률(\( \varepsilon_{cu} \)) 등이 제시되어야 한다.

...2. 횡철근에 의해 심부콘크리트가 횡구속된 경우, 횡구속 효과에 의하여 발현되는 응력-변형률의 관계를 묘사할 수 있는 모델을 적용하여야 한다.

...3. 축방향철근의 이음상세와 횡방향철근에 의한 횡구속 정도(\( \alpha_{sh} \))를 고려하여 콘크리트의 극한변형률(\( \varepsilon_{cu} \))과 최대변위연성도(\( \mu_{\Delta, max} \))로 극한상태를 정의하여야 한다(<표 5.1-1>).

<표 5.1-1> 콘크리트 극한변형률 및 최대변위연성도

(Note)
...1) 축방향철근이 단일철근인 경우(접힘이음 비율 0%)의 콘크리트 극한변형률은 0.004를 기본으로 하여 「교량내진설계기준」에 제시된 내진상세를 만족하도록 횡방향철근을 배근한 경우는 횡구속 정도를 고려하여 \( \alpha_{sh} \) (\( \rho_{sh} \), \( f_{sh} \) 및 \( \varepsilon_{shu} \))는 각각 횡방향철근의 철근비, 인장강도(MPa) 및 극한변형률이고, \( f'_{cc} \)는 횡구속된 콘크리트의 최대 압축강도(MPa)만큼 추가할 수 있도록 하였다.

...2) \( l_{sp}/D \)는 원형 단면을 갖는 교각의 단면직경에 대한 접힘이음길이의 비 (접힘이음길이비, \( l_{sp} \) : 축방향철근의 접힘이음길이(m), \( D \) : 단면직경(m))를 의미한다.

...3) \( B/H \)는 사각형 단면을 갖는 교각기둥의 단면길이(\( B_s \), 교축직각방향, 횡방향)와 단면높이(\( H_s \), 교축방향, 종방향)의 비 즉, 종횡비를 의미한다.


2) 철근 모델

...1. 철근의 재료모델은 실제 거동에 가깝게 묘사할 수 있는 모델을 사용하여야 한다. 이에 필요한 정보는 철근의 항복강도(\( f_y \)), 인장강도(\( f_{su} \)), 항복변형률(\( \varepsilon_y \)), 변형경화변형률(\( \varepsilon_{sh} \)) 등이다.

...2. 탄성계수는 \( 2 \times 10^5 \) (MPa)로 할 수 있다.


해설

[5-1] 재료모델

1) 콘크리트 모델
...3. 겹침이음 상세에 따른 극한변형률 및 최대변위연성도 산정절차 그림으로 나타내면 <해설그림 5.2-3>과 같다.
<해설그림 5.1-3> 겹침이음 상세에 따른 극한변형률 및 최대변위연성도 산정절차
...따라서 겹침이음이 있는 경우에는 극한변형률이 작아지므로 이는 구속이 없는 원래 콘크리트의 응력-변형률 관계 곡선에서 극한변형률로 주어진 변형률(<표 5.1-1>)까지만 사용하여 단면해석을 하여야 한다(<해설그림 5.1-4>).
<해설그림 5.1-4> 극한변형률에 따른 응력-변형률 관계식 적용

2) 철근 모델
...1. ...철근의 강도와 변형률에 대한 정확한 값을 알 수 없는 경우에는 <해설표 5.1-2>와 같이 KS D 3504(2011)에 제시된 최소강도와 CALTRANS SDC(2013), 한국도로공사(2022) 지침에 제시된 변형률을 적용할 수 있다.
<해설표 5.1-2> 철근의 강도 및 변형률(최솟값)