콘크리트 구조부재의 2차원 스트럿-타이 모델 설계를 위한 컴퓨터 그래픽 프로그램 = A Computer Graphics Program for 2-Dimensional Strut-tie Model Design of Concrete Members

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The strut-tie model approach has been recognized as an efficient methodology for the design of all types of concrete members withD-regions, and the approach has been accepted in design codes globally. However, the design of concrete members with the approach requires many iterative numerical structural analyses, numerous graphical calculations, enormous times and efforts, and designer’s subjective decisions in terms of the development of appropriate strut-tie model, determination of required areas of struts and ties, and verification of strength conditions of struts and nodal zones. In this study, a computer graphics program, that enables the design of concrete members efficiently and professionally by overcoming the forementioned limitations of the strut-tie model approach, is developed. In the computer graphics program, the numerical programs that are essential in the strut-tie model analysis and design of concrete members including finite element analysis programs for the plane truss and solid problems with all kinds of boundary conditions, a program for automatic determination of effective strengths of struts and nodal zones, and a program for graphical verification of developed strut-tie model’s appropriateness by displaying various geometrical shapes of struts and nodal zones, are loaded. Great efficiency and convenience during the application of the strut-tie model approach may be provided by the various graphics environment-based functions of the proposed program.

국문 초록 (Abstract)

스트럿-타이 모델 방법은 응력교란영역을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 효과적인 방법으로 알려져 있으며, 세계 주요 설계기준서에 채택되고 있다. 그러나 스트럿-타이 모델 방법에 의한 콘크리트 구조부재의 설계과정은 스트럿-타이 모델의 형성, 스트럿 및 타이의 필요단면적의 결정, 스트럿 및 절점영역의 강도검토 등으로 인한 반복적인 수치해석과정, 많은 도식적 계산과정, 엄청난 시간과 노력, 그리고 여러 단계에서의 설계자의 주관적인 판단 등을 필요로 하는 단점을 내포하고 있다. 이 연구에서는 스트럿-타이 모델 설계과정 상의 단점을 극복하여 모든 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 및 설계를 전문적이며 효과적으로 수행할 수 있는 컴퓨터 그래픽 프로그램을 개발하였다. 이 연구의 컴퓨터 그래픽 프로그램은 평면고체 및 평면트러스의 선형 및 재료비선형 해석을 위한 모든 종류의 경계조건을 소화할 수 있는 유한요소해석 프로그램, 스트럿 및 절점영역 유효강도의 자동적 결정을 위한 수치해석 프로그램, 다양한 형태의 스트럿 및 절점영역의 형상 결정을 위한 그래픽 프로그램 등을 포함한 콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석 또는 설계과정 상에 필요한 모든 프로그램을 탑재하고 있다. 이 연구의 프로그램은 그래픽 환경을 접목시킨 여러 다양한 기능을 통해 콘크리트 구조부재의 모델링 및 스트럿-타이 모델 해석 및 설계 시 뛰어난 효율성과 편의성을 제공할 것이다.

참고문헌 (Reference)

1 전창현, "콘크리트 구조부재의 스트럿-타이 모델 해석을 통한 스트럿 유효강도의 적합성 평가" 대한토목학회 30 (30): 443-462, 2010

2 윤영묵, "철근콘크리트 보의 비선형 스트럿-타이 모델 해석" 대한토목학회 22 (22): 1153-1163, 2002

3 윤영묵, "전단마찰 및 스트럿-타이 모델을 이용한 철근콘크리트 코벨의 전단강도 예측" 대한토목학회 27 (27): 141-155, 2007

4 윤영묵, "스트럿-타이 모델에서 콘크리트 스트럿의 유효강도 (I): 결정방법의 소개" 대한토목학회 25 (25): 49-59, 2005

5 윤영묵, "스트럿-타이 모델 해석에 의한 턱이진 보 설계방법의 평가" 대한토목학회 23 (23): 585-597, 2003

6 Schlaich, J., "Towards a consistent design of structural concrete" 32 : 74-150, 1984

7 윤영묵, "Strut-tie model evaluation of behavior and strength of pre-tensioned concrete deep beams" 사단법인 한국계산역학회 2 (2): 267-291, 2005

8 Yun, Y. M., "Strength of two-dimensional nodal zones in strut-tie models" ASCE 132 : 1764-1783, 2006

9 Yun, Y. M., "Nonlinear strut-tie model approach for structural concrete" 97 : 581-590, 2000

10 Tech Soft, "HOOPS graphics system" 1997

11 KCI Shear-Torsion Committee, "Examples for strut-tie model design of structural concrete" Kimoon-Dang 2012

12 Yun, Y. M., "Evaluation of ultimate strength of post-tensioned anchorage zones" 3 : 149-159, 2005

13 Yun, Y. M., "Development of interactive computer graphics program for strut-tie models" KSCE 15 : 1113-1126, 1995

14 Tjhin, T. N., "Computer-based tools for design by strut-and-tie method: Advances and challenges" 99 : 586-594, 2002

15 Alshegeir, A., "Computer graphics in detailing strut-tie models" ASCE 6 : 220-232, 1992

16 Yun, Y. M, "Computer graphics for nonlinear strut-tie model approach" ASCE 14 : 127-133, 2000

17 Bouadi, A., "Behavior of CCT nodes in structural concrete strutand-tie models" University of Texas at Austin 1989

18 Mish, K., "An interactive graphical strut-and-tie application" American Society of Civil Engineers 788-795, 1995

19 "ACI-ASCE Committee 445. Further examples for the design of structural concrete with strut-and-tie models; SP-273"

20 American Association of State Highway and Transportation Officials, "AASHTO LRFD bridge design specifications" 2010