• Computers and Concrete
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• 제31권6호
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• pp.561-570
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• 2023

In this paper, the structural performance of RC and HPFRCC slabs exposed to a TNT explosion were numerically investigated. A finite element model was established using the MM-ALE method in the LS-DYNA program to simulate a near-ground TNT explosion at a scaled distance of 1.08 m/kg³. The K&C model was calibrated to exactly reflect the material properties of HPFRCCs that were developed in KICT and KNU. Numerical and experimental results were compared for the damage distribution and failure shape of the slabs. Based on the verified numerical model, a parametric study was carried out to demonstrate the effects of compressive strength and thickness of the slab on the blast resistance. In particular, the spallation failure on the back side of the slab is greatly dependent on the thickness. Finally, additional numerical simulations were conducted to explore the variation in blast pressure characteristics according to the scaled distance and explosive shape. It was confirmed that the pressure induced by cubic TNT was more destructive to the slab than cylindrical and spherical TNT in a nearfield explosion.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.363-375
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• 2015

본 연구에서는 탄성변형 에너지를 이용하는 충격실험장치인 변형에너지 충격시험장치(SEFIM)의 변형률 속도를 증가시키기 위하여, 탄성변형 에너지가 저장되는 에너지 프레임의 직경 및 재질을 다르게 하여 그 영향을 조사하였다. 현재 강재를 에너지 프레임의 재질로 사용한 SEFIM의 발현 가능한 변형률 속도범위는 10-40 /sec까지이지만, 에너지 프레임의 재질과 직경을 다르게 하여 충격 시 변형률 속도가 72 /sec까지 증가되었다. 충격실험에 사용된 HPFRCCs는 장섬유 1%와 단섬유 1%를 함께 초고강도 콘크리트에 혼입하였다. 정적 변형률 속도에서 뿐만 아니라, 네 가지 종류의 에너지 프레임을 사용한 높은 변형률 속도(14-72 /sec)에서도 변형경화 거동을 나타내었다. 에너지 프레임의 직경을 기존의 35 mm에서 25 mm로 작게 변경함에 따라서 변형률 속도가 증가하였으며, 에너지 프레임 재질을 강재, 알루미늄 그리고 티타늄으로 변경함에 따라, 강재보다 높은 탄성파 속도를 가지고 많은 크기의 탄성변형 에너지를 저장할 수 있는 티타늄 합금을 사용한 경우 더욱 높은 변형률 속도(72 /sec)를 생성하였다. 알루미늄 재질의 에너지 프레임의 경우 충격실험 시 작용되었던 응력으로 인해 탄성영역을 벗어나 소성변형을 일으켜 파단되어 본래 가지고 있던 성질을 발현하지 못하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.31-37
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• 2018

이 논문은 압축강도 수준(100, 140, 180 MPa급)에 따른 HPFRCC의 동적충격 인장강도를 평가하였다. 먼저 100, 140, 180 MPa급 HPFRCC의 압축응력-변형률 관계를 분석한 결과 압축강도는 각각 112, 150, 202 MPa로 나타났으며, 압축강도가 높아짐에 따라 탄성계수도 증가하는 경향을 나타내었다. 100, 140, 180 MPa급 HPFRCC의 정적 인장강도는 각각 10.7, 11.5, 16.5 MPa로 나타났으며, 압축강도가 높아질수록 인장강도도 증가하는 경향을 나타내었다. 반면 100 및 140 MPa급 HPFRCC에서의 인장강도 및 에너지 흡수능력은 압축강도 수준에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 시험체의 규격 및 강섬유의 배열에 영향을 받은 것으로 판단된다. HPFRCC의 동적충격 인장강도를 평가한 결과, 변형률 속도가 10-1/s에서 150/s로 증가할수록 모든 HPFRCC의 인장강도와 동적증가계수는 증가하는 경향을 보였다. 한편 동일한 범위의 변형률 속도에서 HPFRCC의 압축강도가 낮을수록 인장강도에 대한 DIF가 높게 측정되어 효율적인 측면에서는 100 MPa급 HPFRCC가 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 높은 수준의 인장성능이 요구되는 경우 높은 압축강도를 가지는 HPFRCC를 사용하는 것이 유리하며, 폭발과 같은 고속변형률 속도에서 보다 효율적인 접근을 위해서는 목표 압축강도에 근접한 HPFRCC를 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.