| 논문명 |
GFRP 및 CFRP를 적용한 보행자용 방호울타리 주요 구조부의 차량 충격 저항성 평가를 위한 비선형 충돌 해석 / Nonlinear Collision Analysis for Assessing the Vehicle Impact Resistance of Pedestrian Barriers using GFRP- and CFRP-applied Main Components |
| 수록사항 |
복합신소재구조학회 논문집, Vol.16 No.03 (2025-06) |
| 주제어 |
보행자용 방호울타리; GFRP; CFRP; 수치해석; 비선형 충돌 해석 ; pedestrian protective fence; GFRP; CFRP; numerical analysis; nonlinear collision analysis |
| 요약1 |
본 연구는 보행자용 방호울타리의 구조 재료를 FRP로 대체하는 경우의 구조적 타당성을 동적 조건에서 검토하였다.
ABAQUS/Explicit 기반의 비선형 충돌 해석을 통해 FRP 복합재 방호울타리의 충돌 거동을 분석하였으며, 각 재료의 비선형성을 반영한 적절한 재료 모델을 적용하였다. 해석 결과, 기존 강재 방호울타리는 최대 약 167.6 mm의 변위가 발생하였으며, 방호구조물 및기둥부의 소성 파괴가 관촬되었다. 추가적으로 콘크리트 연석의 고정부에서는 광범위한 파괴 양상이 확인되었으며, 이는 차량 충돌시 구조체가 보행자 측으로 비산될 수 있는 위험성을 내포한다. 한편, CFRP 및 GFRP 방호울타리는 강재 대비 최대 변위가 약 7.1∼ 9.6%까지 증가하였으며, Hashin 파손 기준에 따른 파손 지수가 최대 1,548.428로 나타나 초기 단계에서 파손이 시작된 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 단순한 재료 치환만으로는 충분한 구조 안전성을 확보하기 어려움을 보여주며, FRP 복합재에 적합한 구조 설계 및변수 최적화에 대한 추가 연구가 필요함을 시사한다. 아울러 수치해석 결과의 신뢰성 확보를 위해서는 향후 실험적 검증이 필수적이다. |
| 요약2 |
This study investigates the structural feasibility of replacing the conventional materials used in pedestrian protective barriers with FRP composites under dynamic conditions. A nonlinear impact analysis was conducted using ABAQUS/Explicit by employing appropriate material models that represent the nonlinear behavior of each component. The analysis results showed that the conventional steel barrier exhibited a maximum displacement of approximately 167.6 mm, and that the barrier and support posts underwent plastic failure. Furthermore, extensive damage was observed at the anchorage of the concrete curb, indicating a risk of debris projection toward pedestrians during vehicular impact. Incidentally, the CFRP and GFRP barriers showed greater maximum displacement of approximately 7.1%?9.6% than the steel counterpart The Hashin failure indices reached up to 1,548.428, which suggests that damage initiation occurred at an early stage. These findings demonstrate that simple material substitution is insufficient to ensure structural safety and highlight that structural redesign and parameter optimization must be tailored to FRP composites. Moreover, experimental validation is needed to confirm the reliability of the numerical analysis results. |
