본 연구는 선형 상보법으로 초고강도 섬유보강 콘크리트 I형보의 파괴역학적 해석을 수치해석으로 수행하였다. 기존의 보통강도 콘크리트에 대한 유사 취성 파괴역학적 수치해석을 기반으로 초고강도 섬유보강 콘크리트 재료역학적 구성모델파괴 면에 인장경화 관계를 도입함으로써 초고강도 섬유보강 콘크리트 I형 거더 해석을 개선시켰다. 상수변형률 삼각형 요소에 꼭지점 또는 요소의 중앙점 절점을 배제하고 요소의 변에 절점을 배치한 결합된 삼각형 요소를 사용하였다. 인장영역에서는 경화/연화 파괴역학적 구성모델을, 전단영역에서는 연화 파괴역학적 구성모델을, 경계절점의 압축에 대해서는 연화파괴역학적 구성모델을 사용하여 파괴역학적 해석을 수행하였다. Non-holonomic rate 형태로 경로에 의존적인 경화연화거동을 LCP로 방정식을 구성하였으며, 그 해는 PATH를 사용해서 구하였다. Piece-wise 비탄성 항복-파괴면은 두 개의 압축 caps, 두 개의 Mohr-Coulomb 파괴면, 인장항복면과 인장파괴면 등으로 구성하였다. 초고강도 섬유보강 콘크리트 거더의 변형거동과 파괴 상태와 비교하여 이 수치해석 방법에 대한 유효성을 검증하였다.
This paper deals with the fracture simulation of UHPFRC girder with the interface type model. Based on the existing numerical simulation of quasi-brittle fracture in normal strength concrete, constitutive modeling for UHPFRC I-girder has been improved by including a tensile hardening at the failure surface. The finite element formulation is based on a triangular unit, constructed from constant strain triangles, with nodes along its sides and neither at the vertex nor the center of the unit. Fracture is simulated through a hardening/softening fracture constitutive law in tension, a softening fracture constitutive law in shear as well as in compression at the boundary nodes, with the material within the triangular unit remaining linear elastic. LCP is used to formulate the path-dependent hardening-softening behavior in non-holonomic rate form and a mathematical programming algorithm is employed to solve the LCP. The piece-wise linear inelastic yielding-failure/failure surface is modeled with two compressive caps, two Mohr-Coulomb failure surfaces, a tensile yielding surface and a tensile failure surface. The comparison between test results and numerical results indicates this method effectively simulates the deformation and failure of specimen.
