개요

• 석문국가산업단지 내 구조물(배수갑문, 배수펌프장)의 콘크리트 타설 양생 초기에 발생하는 수화열에 의한 응력검토
• 발생응력 수준에 따른 온도균열지수 산정으로 구조 내구성 검토
• 단계별 타설 높이와 신축이음 길이 간격 검토

해석의 종류

• 발생한 온도분포 이력을 하중으로 시간단계별 구조해석을 수행하는 Thermo -Mechanical Couple Analysis을 사용
•  콘크리트 배합비를 입력하면, 콘크리트 타설시 발생하는 수화발열량은 해석프로그램 LUSAS(Schindler and Folliard [L1-L3] 사용)내부에서 시간에 따라 달라지는 값을 자동으로 계산하여 적용

요소의 종류

• 구조물에 대하여 3차원 입체 Solid 요소를 사용
• 수화열 발생과 이에 따른 열해석에는 HF8요소, 열해석 결과를 입력값으로 하는 시간이력 구조해석에는 HX8M요소를 사용

경계조건

• 열해석에대한 경계조건은 초기에는 모두 구속하는 조건 설정, 수화열 발생시 해제
• 시공단계별 타설은 LUSAS의 Deactivate/Activate 기능을 사용
• 지반의 환경변화적 특성을 LUSAS의 Environmental Loading으로 처리

하중조건

• 초기 콘크리트 온도 : 수화열이 발생하기 전 초기조건으로 20℃ 적용
• 수화열 : 저발열시멘트(LHC) 사용
• 외기온도하중 : 외기와 접하는 부분은 시공단계별로 변화하게 되는데, 각 단계별로 공기와 접하는 면에 대하여 적용
• 지반온도하중 : 외기온도, 열전도율
• 자중 : 콘크리트 타설 후 각 시공단계별로 7일 간격으로 순서대로 활성화되는 요소에 자중을 고려해야하며, 모델링에 반영된 형상에 따라 LUSAS 프로그램 내부에서 고려되도록 Body Force 하중을 재하

해석결과

배수갑문의 수화열에의한 온도분포

각 시공단계별 최대 온도 발생 위치의 온도변화

배수갑문의 수화열에의한 최소 균열지수 분포

각 타설 단계별 최대 주응력 발생 위치에서의 균열지수 변화

배수갑문의 수화열에의한 온도분포

각 시공단계별 최대 온도 발생 위치의 온도변화

배수펌프장 타설 단계별 수화열에 의한 최소균열지수 분포

각 타설 단계별 최대 주응력 발생 위치에서의 균열지수 변화