콘크리트 - 강도
3D CSFM(적합 응력장 방법)에서 강도 계산에 적용되는 콘크리트 모델은 평형 및 변형률 적합성에 관한 AASHTO LRFD 강도 설계 가정을 기반으로 합니다. AASHTO LRFD (2024) 조항 5.6.2.1에 따라 콘크리트의 인장 강도는 무시합니다.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 48\qquad The stress-strain diagram of concrete for Strength analysis}}}\]
IDEA StatiCa Detail에 구현된 3D CSFM(적합 응력장 방법)은 압축 콘크리트에 대한 변형률 기반의 명시적 파괴 기준을 고려하지 않습니다(즉, 최대 응력 도달 이후 최대값 5%의 εc0를 갖는 소성 구간을 고려하는 반면, AASHTO LRFD (2024) 조항 5.6.2.1은 극한 변형률을 0.3% 미만으로 가정합니다). 이러한 단순화로 인해 압축 파괴 구조물의 변형 능력을 검증할 수 없습니다. 그러나 콘크리트 강도가 증가함에 따라 취성이 증가하는 현상을 fib Model Code 2010에서 정의된 \(\eta_{fc}\) 저감 계수를 통해 고려하면 강도를 적절히 예측할 수 있습니다:
\[f'_{c,lim}=\alpha_{1}\cdot\phi_{c}\cdot \eta _{fc}\cdot f'_{c}\]
\[{\eta _{fc}} = {\left( {\frac{{30}}{{{f'_{c}}}}} \right)^{\frac{1}{3}}} \le 1\]
여기서:
α1은 AASHTO LRFD (2024) 조항 5.6.2.2에서 정의된 콘크리트 압축 강도 저감 계수입니다. 포물선-직사각형 응력-변형률 다이어그램을 사용할 경우, 최대 압축 응력을 이 계수로 저감해야 합니다. 이는 압축 구간의 응력 분포를 평균화하여 결과적인 압축 강도가 감소하는 소성 구간을 갖는 응력-변형률 다이어그램으로 계산된 압축 강도 이하가 되도록 합니다.
Φc 는 콘크리트의 강도 저감 계수입니다. 기본값은 AASHTO LRFD (2024) 조항 5.5.4.2에 따라 설정됩니다.
f'c는 콘크리트 원주형 공시체 강도입니다(\( \eta_{fc} \) 정의 시 MPa 단위 사용).
철근
비프리스트레스 철근에 대해 항복점이 정의된 완전 탄소성 응력-변형률 다이어그램을 적용합니다. AASHTO LRFD (2024) 조항 5.4.3을 참조하십시오. 이 다이어그램의 정의에는 철근의 기본 특성인 강도와 탄성 계수만 필요합니다.
철근의 응력-변형률 다이어그램은 사용자가 직접 정의할 수도 있으나, 이 경우 인장 강성 효과를 가정할 수 없습니다.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 49 \qquad Stress-strain diagram of reinforcement}}}\]
여기서:
Φs 는 철근의 강도 저감 계수입니다. 기본값은 AASHTO LRFD (2024) 조항 5.5.4.2에 따라 설정됩니다.
fy는 철근의 항복 강도입니다.
Es는 철근의 탄성 계수입니다.
계산이 중단되는 한계 변형률로 10%가 선택됩니다. 이는 ASTM A955/A955M-20c 조항 7에 근거하여 안전한 값으로 간주됩니다.
인장 강성 효과(Fig. 50) 는 콘크리트에 매립된 철근의 평균 강성(εm)을 반영하기 위해 나체 철근의 입력 응력-변형률 관계를 수정함으로써 자동으로 고려됩니다.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 50\qquad Scheme of tension stiffening.}}}\]