• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제51권5호
• /
• pp.755-771
• /
• 2014

Environmental changes, especially global climate change, are creating new challenges to the development of the Arctic regions, which have substantial energy resources. And attention to offshore structures has increased with oil and gas development. The structural impact response of an explosion-resistant profiled blast walls normally changes when it operates in low temperatures. The main objectives of this study are to investigate the structural response of blast walls in low temperature and suggest useful guidelines for understanding the characteristics of the structural impact response of blast walls subjected to hydrocarbon explosions in Arctic conditions. The target temperatures were based on the average summer temperature ($-20^{\circ}C$), the average winter temperature ($-40^{\circ}C$) and the coldest temperature recorded (approximately $-68^{\circ}C$) in the Arctic. The nonlinear finite element analysis was performed to design an explosion-resistant profiled blast wall for use in Arctic conditions based on the behaviour of material properties at low temperatures established by performing a tensile test. The conclusions and implications of the findings are discussed.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.432-439
• /
• 2016

방호 방폭 보강용 복합재료의 특성상 모델을 구성하고 사용하기 위해서는 재료 각각의 물성치가 필요하며, 이러한 물성 데이터를 도출하기 위해서는 수많은 실험을 통해 도출된 결과를 여러 계산식을 통하여 도출된 값으로 입력해야 하며, 일반적인 재료가 아닌 특수 목적용 소재의 경우는 이를 수행하는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 Ansys Workbench 환경에서 제공하는 복합재 적용 물성을 적용하여 ACP와 AUTODYN에서 방호 방폭 보강용 복합섬유 패널의 모델링 및 구조 해석을 수행하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.388-395
• /
• 2014

본 논문에서는 구조물의 사용성 및 사용하중에 큰 영향을 미치지 않으며 기존에 개발되어진 재료를 활용하여 재료들의 방호 방폭 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 복합패널을 구성하였다. 재료 각각의 특성이 발휘될 수 있도록 여러겹의 레이어 층으로 패널을 구성하였으며 구조물의 손상을 최소화 하고 강도와 내구성을 극대화 하여 일반 구조물 유지 보수에도 활용 가능한 보강용 패널의 제작을 위한 실험적 연구를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권5호
• /
• pp.339-349
• /
• 2020

외피 구조로서의 강박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브로 구성되는 양개형 방폭문은 방호 및 대피 구조물의 출입구에 설치되는 구조체이다. 방폭문과 그 후면의 벽체 사이에는 일정의 설치 간격이 존재하게 되는데, 이로 인한 지지조건 및 구조거동의 변화는 방폭 해석 및 설계에 적절히 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 설치 간격에 의한 지지조건 및 폭압의 변화에 따른 방폭문의 구조응답 및 파괴거동을 유한요소 해석방법으로 비교·분석하였다. 해석 결과에 따르면, 설치 간격 및 폭압의 변화는 방폭문의 최대 처짐 및 영구 처짐과 같은 처짐 거동에 영향을 미치며, 설치 간격이 크고 작음에 따라 방폭문과 벽체의 충돌 접촉 정도 및 이에 의한 충격력이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 또한, 방폭문에 작용하는 이와 같은 충격력의 변화는 슬래브의 전단파괴와 같은 파괴거동에 영향을 미치는 주요 요인으로 분석되었다. 설치간격 10mm 미만의 방폭문은 전단파괴에 취약해지고, 15mm 내외 수준인 경우가 휨성능 발현에 비교적 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 설치 간격 및 폭압과 같이 기본적인 조건의 변화에 한해서 비교 해석을 하였다. 향후, 부재 재원 및 강도변화, 전단설계 여부 등 다양한 변수에 따른 구조거동 변화에 대해 실험적 및 해석적 연구가 필요하다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.373-380
• /
• 2016

본 연구에서는 기존 구조물의 방호 방폭에 대한 보강 방법으로서 프리캐스트 패널의 단층구성 재료에 경량성, 고강도, 내화성능 등을 향상시켜 단층 각각의 개별적인 특수성능과 복합적인 패널 구성물로서 방호 방폭 성능을 극대화 할 수 있는 복합섬유 패널을 제작하기 위해, 아라미드섬유(Aramid Fiber, 이하 AF)와 폴리에스터섬유(Polyester Fiber, 이하 PF)로 혼합된 내피와 외피의 기초물성을 평가하였다. 또한, 내화성능이 우수하고 경량인 Nano size의 복합소재를 이용한 충전재의 압축강도, 휨강도, 인장강도를 평가하여 복합섬유패널의 성능에 대한 기초 연구를 수행하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.235-243
• /
• 2015

콘크리트 구조물의 방호 방폭성능을 향상시키기 위한 보강방법으로 배면보강이나 콘크리트 재료의 물성보강에 따른 방법과, 구조 부재나 지지물 등을 추가로 설치하여 저항성능을 향상시키는 방법 등을 고려하였을 때 경제적인 측면과 구조적인 측면에서 효율성이 떨어진다. 본 논문에서는 패널의 각 단층 구성 재료에 고인장, 경량화, 부착성능, 내화성능 등을 향상시켜 단층 각각의 개별적인 특수 성능과 복합패널 구성물로서의 방호방폭 성능을 극대화 할 수 있는 섬유복합패널 외피와 충전제로서 나노복합소재 및 접착제에 대한 기초 연구를 수행하였다. 그 결과 섬유복합패널 외피(아라미드-폴리에스터 비 6:4, 6.5:3.5)의 최대 인장강도 2,348MPa, 최대 신율 1.8%의 값을 얻었고, 나노복합소재와 접착제를 혼합한 충전제의 최대 인장전단접착강도 4MPa을 얻었다. 또한 나노복합소재로 제작한 충전제는 보통포틀랜드시멘트의 30%의 경량화의 결과를 얻었다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국재난정보학회 2015년 정기학술대회
• /
• pp.130-131
• /
• 2015

이 논문은 패널의 각 단층 구성 재료에 고인장, 경량화, 부착성능, 내화성능 등을 향상시켜 단층 각각의 개별적인 특수 성능과 복합패널 구성물로서의 방호방폭 성능을 극대화 할 수 있는 섬유복합패널 외피와 충전재(나노복합소재) 및 접착제에 대한 기초 연구를 수행하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
• /
• 제1권3호
• /
• pp.41-48
• /
• 2010

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 철근 콘크리트 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 철근 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 복합신소재를 보강하는 경우가 고려되고, 복합신소재를 보강하지 않은 철근 콘크리트 벽체 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 복합신소재로 보강된 철근 콘크리트 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.1033-1036
• /
• 2008

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 RC 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 RC 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 GFRP 재료를 보강하는 경우가 고려되고, GFRP 무보강 RC 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 GFRP로 보강된 RC 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.293-303
• /
• 2012

최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.