콘크리트 인장연화

정의

인장연화는 콘크리트에 균열이 생긴 뒤에도 인장응력이 점차 감소하며 남아 있는 현상이다.

인장강도에 도달한 뒤 균열 폭이 커지면 인장응력이 0을 향해 줄어든다.

이 응력과 균열 폭의 관계를 나타낸 곡선이 인장연화곡선이다.

인장연화곡선

인장연화곡선은 세 구간으로 나누어 읽는다.

상승부는 인장강도 전의 거의 선형 탄성 구간이다. 최대강도 뒤에 연화부가 이어진다.

연화부 아래 면적은 파괴에너지 G_F에 해당한다.

그래서 곡선 모양보다 응력이 0으로 떨어지는 과정이 존재한다는 점이 핵심이다.

균열대와 파괴에너지

균열이 생기면 균열면 사이에 얇은 균열대가 형성된다.

균열대에서는 미세균열과 골재가 응력을 일부 전달한다.

균열폭이 커지면 전달 응력이 줄어 결국 0에 도달한다.

연화곡선 아래 면적이 파괴에너지 G_F이며 적분식으로 나타낸다.

인장연화와 인장경화

인장연화와 인장경화는 같은 균열 이후 거동을 서로 다르게 본다.

인장연화는 콘크리트 자체의 인장응력이 줄어드는 현상이다. 원인은 미세균열 확장과 골재 맞물림 감소다.

인장경화는 철근과의 부착을 통해 균열 사이에서 콘크리트가 강성에 기여하는 것이다.

두 개념을 혼동하지 않도록 원인과 해석 의미를 구분해 쓴다.

경량콘크리트 계수

경량콘크리트에서는 λ를 낮춰 쓴다. 보통중량 콘크리트는 λ가 1.0이다.

모래 경량콘크리트는 0.85, 전경량 콘크리트는 0.75를 쓴다.

직접 풀어 보자.

정리

정리하면 인장연화는 균열 뒤 인장응력이 줄어드는 현상이다.

곡선 아래 면적은 파괴에너지이고 크기 효과도 함께 고려한다.

시험에서는 정의와 곡선 구성, 파괴에너지를 함께 쓰는 것이 핵심이다.