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2025 Vol.2, Issue 2 Preview Page

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Nonlinear Dynamic Analysis for Blast-Resistant Design of Building Structures

비선형 동적 해석을 통한 건축 구조물의 방폭 설계 검증 연구

Sooyeon Jeong1
,
Ji-Eun Roh2
,
Sang-hyun Lee3*
정 수연1
,
노 지은2
,
이 상현3*
1Graduate Student, School of Architecture, Dankook University, Yongin, 16890, Rep. of Korea
2Research Professor, School of Architecture, Dankook University, Yongin, 16890, Rep. of Korea
3Professor, School of Architecture, Dankook University, Yongin, 16890, Rep. of Korea
1단국대학교 건축공학과 석박사통합과정
2단국대학교 부설 리모델링연구소 연구교수
3단국대학교 건축공학과 교수
*Corresponding Author
13 May 2025. pp. 111-122
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Abstract

This study evaluated the blast response of reinforced concrete (RC) structures using both UFC-based equivalent static analysis (via Midas Gen) and nonlinear dynamic analysis (via ELS) for SDOF models and RC walls. In the SDOF analysis, both methods showed similar results, suggesting that UFC-based analysis is practical for simple systems. For RC walls, the UFC method underestimated blast loads at higher ductility levels, but still produced higher member forces due to conservative assumptions. Nonlinear analysis confirmed that structural performance requirements were met, with most reinforcement remaining elastic. These results indicate that while UFC analysis is useful for initial design, nonlinear dynamic analysis is necessary for accurate damage assessment and more economical design.

Keywords
Blast Load
Dynamic Load Factor (DLF)
ELS
Applied Element Method (AEM)

본 연구는 철근콘크리트 구조물의 폭발하중에 대한 구조 응답을 검토하기 위해, 단자유도(SDOF) 모델과 민간시설 RC 벽체를 대상으로 등가정적해석(UFC 기준 기반 Midas Gen)과 비선형 동적해석(ELS)을 수행하였다. 단자유도 모델에서는 두 해석 간 최대변형 및 도달시간의 차이가 크지 않았으며, UFC 해석이 실무 적용에 있어 적절한 수준의 결과를 제공함을 확인하였다. 한편, RC 벽체의 해석에서는 연성도 증가에 따라 UFC 해석이 하중을 과소평가하는 경향을 보였으며, 이에 따라 고연성 조건에서는 시간 이력 기반 해석의 병행이 요구되지만, 실제 해석 결과 비교시 등가정적해석 모델에서 부재력이 크게 산정되었다. 이는 균열 강성, 하중-질량 계수, 실제 파괴모드에 따른 하중의 분포 양상의 차이에서 기인한 것으로 판단된다. 전체적으로 비선형 해석 결과는 구조물의 요구성능을 충족하였고, 대부분의 철근도 탄성범위 내에서 거동하였다. 이상의 분석을 통해 UFC 기반 해석은 실용적인 초기 설계 도구로서 활용 가능하지만, 파괴 양상 상세나 경제적인 설계를 위해서는 비선형 해석이 필요함을 확인하였다.

키워드
폭발하중
동적하중계수
ELS
응용요소법
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Information
  • Publisher :Korea Protective Facility Institute
  • Publisher(Ko) :한국방호시설학회
  • Journal Title :Protective Facility
  • Journal Title(Ko) :방호시설
  • Volume : 2
  • No :2
  • Pages :111-122
  • Received Date : 2025-04-10
  • Accepted Date : 2025-04-14
  • DOI :https://doi.org/10.23310/PF.2025.2.2.111
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