In this thesis, a numerical model for the dynamic nonlinear analysis of reinforced concrete (RC) beams and columns subjected to blast loadings is introduced on the basis of the moment-curvature relationship. The behavior of concrete and reinforcing steel in high strain rate is different from the behavior in quasi-static state. In general, the dynamic increase factor(DIF) is defined in the stress-strain relations of materials. A DIF equation for RC sections is newly constructed to simulate nonlinear behavior of RC members based on the moment-curvature relationship. The strength of RC members is overestimated in perfect bond assumption. Therefore, the moment-curvature relationship is modified considering the bond-slip effect. When an RC structure is exposed to the blast loading with extremely high pressure and short duration, the direct shear failure occurs near supports before the flexural failure. The shear stress-slip relationship from experimental data is implemented to describe the direct shear behavior in this paper. Correlation studies between numerical results and experimental data are conducted to establish the validity of the introduced numerical model. Finally, the resisting capacity of an RC members according to the variation of the axial force and section geometries is compared using the pressure-impulse (P-I) diagram.
본 논문에서는 모멘트-곡률 관계를 기반으로 폭발하중을 받는 철근콘크리트 보 및 기둥의 동적 비선형 거동 해석기법을 소개하였다. 고율변형상태에서의 철근 및 콘크리트는 물성치가 증가하여 준정적 하중 상태와는 다른 거동을 보인다. 일반적으로 각 재료에 대하여 변형률 속도(Strain rate)에 따른 동적증가계수(Dynamic Increase Factor, DIF)를 적용하지만 단면의 모멘트-곡률 관계를 기반으로 한 해석의 경우 이를 직접적으로 적용할 수 없기때문에 단면의 곡률변화율에 대한 함수로 철근콘크리트 단면의 DIF식을 산정하는 절차를 제시하였다. 기존의 방법들은 철근과 콘크리트를 완전부착상태로 가정하여 강도를 과대평가하는 문제가 있었다. 따라서 본 연구에서는 부착슬립에 의한 효과를 고려하여 모멘트-곡률 관계를 수정하였다. 구조물이 매우 단시간에 굉장히 큰 하중을 받게 되면 휨파괴가 발생하기 전에 지점부에서 직접전단으로 인한 파괴가 발생한다. 실험을 통해 제안된 전단응력-슬립양 관계를 적용하여 직접전단거동을 고려하였다. 폭발 실험결과와 수치해석결과 간의 비교를 통해 해석 결과의 신뢰성을 향상 시켰다. 마지막으로 P-I(압력-충격량) 곡선을 이용하여 축력 및 단면의 변화에 따른 구조물의 저항능력에 대한 경향성을 분석하였다.
