수화열 및 균열 해석

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수화열 및 균열 해석

수화열 해석 및 균열폭 예측

수화열 해석 옵션을 사용하면 다양한 시멘트 종류에 대해 콘크리트 수화열을 모델링할 수 있습니다.

플라이애시(fly ash) 및 고로슬래그 미분말(GGBFS, ground granulated blast furnace slag)의 혼입에 따른 영향도 함께 고려할 수 있습니다. Nonlinear, Dynamic, Thermal 소프트웨어 옵션과 함께 사용할 경우, 열–구조 연성(thermo-mechanical coupled) 해석 과정에서 콘크리트 수화열을 계산할 수 있으며, 이때 계산된 온도 및 수화도(degree of hydration)는 구조 해석에 입력되어 시간 및 재령 의존 효과를 평가하는 데 사용됩니다.

기능 요약

LUSAS는 오랜 기간에 걸쳐 고급 해석 기능으로 잘 알려져 있으며, 특히 콘크리트 균열 및 압괴(cracking and crushing) 재료 모델은 해당 분야의 최고 연구진과의 협력을 통해 수년간 개발되어 왔습니다.

시간 의존 크리프(creep) 및 수축(shrinkage) 콘크리트 재료 모델을 활용하면 기존 콘크리트 구조물의 거동을 보다 정확하게 평가할 수 있으며, 빠르게 타설되거나 기존 구조물 인접부에 타설되는 콘크리트에 대해서도 더 신뢰성 있는 예측이 가능합니다.

조기 재령 콘크리트(early age concrete)의 경우, 수분-열(hygro-thermal) 해석을 통해 콘크리트 배합, 형상, 노출면, 단열 조건, 환경 조건 등을 고려하여 시간에 따른 발열 반응을 평가할 수 있습니다. 이는 일반적인 “대표 수화열 곡선(typical heat generation curves)”에 의존하지 않고 수화열을 산정할 수 있게 하며, 필요 시 비교 목적으로 이러한 곡선을 함께 사용할 수도 있습니다.

수분-열 해석을 구조(기계) 해석과 연성하면, LUSAS의 콘크리트 균열, 압괴, 크리프 및 수축 모델을 활용할 수 있습니다. 이를 통해 국제 설계 기준의 범위 내는 물론, 그 범위를 넘어서는 시간·재령 의존 변형, 응력, 균열폭 등을 평가할 수 있습니다.

콘크리트 양생으로 인한 열-기계적 거동의 2D/3D 모델링을 가능하게 하며, 단열제로 작용할 수 있는 조형물 및 기타 재료의 포함도 허용합니다. 이 해석은 균열 너비와 균열 패턴을 계산하는 데 사용할 수 있는 열적으로 유도된 변형을 초래합니다.

메스 콘크리트 또는 철근 콘크리트에서 수행할 수 있으며, 콘크리트 단면 내에서 철근의 세부 기하학적 모델링이 가능합니다. 사용자는 해석 시작 시 주변 및 주조 온도를 완전히 제어할 수 있으며, 온도의 변동도 허용할 수 있습니다. 인위적인 냉각 또는 가열의 내부 포함은 2D 해석의 특정 위치나 3D 해석의 파이프라인을 따라 할 수 있습니다. LUSAS의 결과는 학술 연구 및 제3자 수화열 프로그램과 비교하여 검증되었습니다.

수화열 예시

오른쪽에 제시된 단순 예제에서는 콘크리트 큐브를 HF8/HX8 요소를 사용한 8×8×8 메쉬로 모델링하고, 콘크리트 양생 과정을 시뮬레이션합니다.
시간 간격(1시간 단위) 결과를 통해 수화열로 인한 온도 변화를 확인할 수 있습니다.

반 모델(half-model) 결과를 보면, 최대 온도 차이는 34시간 시점에서 발생함을 알 수 있습니다.
이 시간 구간의 기계적 물성치를 기반으로 한 콘크리트 균열 모델을 사용하여 구조 해석을 수행하면, 차등 팽창으로 인해 주응력이 재료 강도를 초과할 경우 균열이 발생하는 것을 확인할 수 있습니다.