In this paper, an improved numerical model for the nonlinear analysis of reinforced concrete (RC) beams subjected to blast and impact loadings is introduced on the basis of the layered section approach. The dynamic increase factor (DIF) is introduced to describe the dynamic material behaviors of concrete and steel. Unlike the classical layered section approach that usually gives conservative structural responses because of perfect bond assumption, the proposed numerical model considers bond-slip between reinforcing steel and surrounding concrete by changing the bending stiffness EI of elements placed within the plastic hinge length. Since the bond-slip developed after yielding of reinforcing steel is dominant and accompanies fixed-end rotation, the equivalent bending stiffness in the critical region can be evaluated on the basis of the compatibility condition. In addition, the consideration of the unloading and reloading histories of reinforcing steel and concrete makes it possible to exactly trace the structural behavior even after reaching the maximum structural response. Finally, correlation studies between analytical results and experimental data are conducted in terms of the mid-span deflection and time histories to establish the validity of the introduced numerical model, and the obtained results show the importance of considering the bond-slip effect and the loading history of constituent materials.
본 논문에서는 개선된 층상화 단면법(Layered Section Approach)을 이용한 폭발하중과 충격하중을 받는 철근콘크리트 보의 동적-비선형 거동 해석기법을 소개한다. 철근과 콘크리트는 고율변형상태에서 물성이 변화하여 기존의 정적인 상태와는 다른 거동을 보인다. 이러한 고율변형률을 갖는 충격과 폭발하중에서 철근 콘크리트 거동을 묘사하기 위해 DIF(Dynamic Increase Factor)를 도입하였다. 기존의 층상화 단면법은 콘크리트와 철근 사이를 완전 부착으로 가정하여 강도를 과대평가하는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 부착슬립을 고려한 수정된 모델을 통해 이를 개선하였다. 또한 재료모델의 하중이력을 고려하여 최대 변위 도달 이후의 물체의 거동 해석의 정확성을 높이고자 하였다. 마지막으로 해석 결과를 여러 실험 결과와 비교하였고, 이를 통해 해석 결과의 신뢰성을 향상시켰다.
