Explosives and Blasting (화약ㆍ발파)

Korean Society of Explosives and Blasting Engineering (대한화약발파공학회)
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Development of a 3D FDEM-Based Static-Dynamic Sequential Damage Analysis Method for Optimal Mechanical Demolition Processes for Large-Scale Aging Structures

대형 노후 구조물의 최적 기계식 해체 공정을 위한 3D FDEM 기반 정적-동적 손상 순차 해석 기법 개발

  • Gyeong-Gyu Kim ;
  • Chan-Hwi Shin ;
  • Gyeong-Jo Min (Hokkaido University, Faculty of Engineering) ;
  • Daisuke Fukuda (Hokkaido University, Faculty of Engineering) ;
  • Kyong-Pil Jang ;
  • Tae-Hyeob Song ;
  • Sang-Ho Cho
  • 김경규 (전북대학교 에너지저장.변환공학과) ;
  • 신찬휘 ((주)한화/글로벌 스마트마이닝팀) ;
  • 민경조 ;
  • ;
  • 장경필 (한국건설기술연구원) ;
  • 송태협 (한국건설기술연구원) ;
  • 조상호 (전북대학교 에너지저장.변환공학과)
  • Received : 2024.09.09
  • Accepted : 2024.09.20
  • Published : 2024.09.30
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Abstract

As buildings constructed in the 1980s during a period of rapid urbanization and economic growth have aged, the demand for demolition, especially of reinforced concrete structures, has increased. In large-scale structures such as industrial buildings, a mixed approach utilizing both mechanical demolition and explosive demolition methods is being employed. As the demand for demolition rises, so do safety concerns, making structural stability during demolition a crucial issue. In this study, drones and LiDAR were used to collect actual structural data, which was then used to build a simulation model. The analysis method employed was a combination of the Finite Element Method (FEM) and the Discrete Element Method (DEM), known as the Combined Finite-Discrete Element Method (FDEM), which was used to perform dynamic structural analysis during various demolition phases. The results were compared and analyzed with the commercial software ELS to assess its applicability.

1980년대 급격한 도시화와 경제성장으로 인해 건설된 철근 콘크리트 구조물들이 노후화됨에 따라 해체 수요가 증가하고 있다. 특히 산업구조물과 같은 대규모 건축물에서는 기계식 해체공법과 발파 해체공법이 혼합된 방식이 활용되고 있다. 해체 수요의 증가에 따라 안전사고도 증가하고 있으며, 구조물 해체 시 안전성 확보가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 드론과 LiDAR를 이용하여 실제 구조 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 해석 모델을 구축하였다. 해석기법은 유한요소해석법(Finite Element Method, FEM)과 이산요소해석법(Discrete Element Method, DEM)을 결합한 Combined Finite-Discrete Element Method(FDEM) 해석기법을 사용하여, 해체 단계별 동적 구조 해석을 수행하였다. 이 결과를 ELS 상용 소프트웨어와 비교⋅분석하여 적용 가능성을 검토하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되었음(과제번호 RS-2023-00246154). 본 연구에 사용된 3-D FDEM 개발을 위한 프레임워크를 마련해 주시고 귀중한 조언을 아끼지 않으신 호주 태즈매니아 대학교의 Dr. Hongyuan Liu께 진심으로 감사드립니다.

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