Analysis of impact damage behavior of GFRP-strengthened RC wall structures subjected to multiple explosive loadings

복합 폭발하중을 받는 GFRP 보강 RC 벽체 구조물의 비선형 충격 손상거동 해석

In this paper, the analysis of impact damage behavior of a reinforced concrete structure that undergoes both a shock impulsive loading and an impact loading due to the air blast induced from an explosion is performed. Firstly, a pair of multiple loadings are selected from the scenario that an imaginary explosion accident is assumed. The RC structures strengthened with glass fiber reinforced polymer (GFRP) composites are considered as a scheme for retrofitting RC wall structures subjected to multiple explosive loadings and then the evaluation of the resistant performance against them is presented in comparison with the result of the evaluation of a RC structure without a retrofit. Also, in order to derive the result of the analysis similar to that of real explosion experiments, which require the vast investment and expense for facilities, the constitutive equation and the equation of state (EOS) which can describe the real impact and shock phenomena accurately are included with them. In addition, the numerical simulations of two concrete structures are achieved using AUTODYN-3D, an explicit analysis program, in order to prove the retrofit performance of a GFRP-strengthened RC wall structure.

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 RC 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 RC 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 GFRP 재료를 보강하는 경우가 고려되고, GFRP 무보강 RC 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 GFRP로 보강된 RC 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.