Galerkin 유한요소법을 이용한 철근콘크리트 슬래브의 열전달해석 및 실험 (Heat Transfer Analysis and Experiments of Reinforced Concrete Slabs using Galerkin Finite Element Method)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 24권 / 5호 / 567 ~ 575페이지
· 저자명 : 한병찬, 조창근, 김윤용, 권영진

초록

이 연구는 실험과 병행 화재에 노출된 철근콘크리트 구조물의 갤러킨 유한요소해석 방법을 제시하였다. 본 방법은 비선형․비정상 온도분포해석에 관한 것으로 2차원 삼각형 요소에 대한 해석기법을 구축하였다. 해석기법의 검증을 위하여 실규모 철근콘크리트 슬래브에 대한 내화실험을 실시하였으며, 실험결과와의 비교를 통해 해석기법의 유효성을 확인하였다. 또한 콘크리트 부재의 내화성능에 대한 실험결과를 분석하였다. 변수분석에서는 화재규모, 콘크리트의 온도의존성 열적특성값, 콘크리트의 함수율이 콘크리트의 내화성능에 미치는 영향을 평가하였다. 이 연구에서 구축된 수치해석모델은 다양한 화재규모와 대류, 복사 경계조건, 재료의 온도 의존성 열적특성 값 을 자유롭게 고려할 수 있다. 또한 이 논문에서는 콘크리트 슬래브를 대상으로 표준화재곡선을 대상으로만 분석하였지만 관련된 철근콘크리트 기둥 골조 해석에 용이하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.

영어초록

A research was conducted to develop a 2-D nonlinear Galerkin finite element analysis of reinforced concrete structures subjected to high temperature with experiments. Algorithms for calculating the closed-form element stiffness for a triangular element with a fully populated material conductance are developed. The validity of the numerical model used in the program is established by comparing the prediction from the computer program with results from full-scale fire resistance tests. Details of fire resistance experiments carried out on reinforced concrete slabs, together with results, are presented. The results obtained from experimental test indicated in that the proposed numerical model and the implemented codes are accurate and reliable. The changes in thermal parameters are discussed from the point of view of changes of structure and chemical composition due to the high temperature exposure. The proposed numerical model takes into account time-varying thermal loads, heat fluctuates due to the convection and radiation, and temperature-dependent material properties. Although, this study considers codes standard fire for reinforced concrete slabs, any other time-temperature relationship can be easily incorporated.

참고자료

· 없음