• 한국CDE학회논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.367-374
• /
• 2015

Sandwich panels consisting of various materials have widely been applied for mitigating dynamic impacts such as ballistic and blast impacts. Especially, the selection of materials for different core set-ups can directly influence its performance. In this study, we design the sandwich panels for alleviating ballistic and blast impacts by controlling the stacking sequence of core materials and their thicknesses. FEM studies are performed to simulate the dynamic behavior of sandwich panels subjected to ballistic and blast impacts. Delamination between the core layers is also considered in the FEM studies for feasible design. Based on the FEM data, kriging models are generated for approximating design space and quickly predicting the FEM outputs. Finally, design optimizations are implemented to find the optimum stacking sequence of core materials and thicknesses with given impact situations.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.273-280
• /
• 2015

방폭설계에 가장 널리 사용되고 있는 등가단자유도 해석법은 구조부재의 방폭성능평가에 있어서 중력하중효과를 전혀 고려하지 않고 있다. 그러나 구조물의 기둥 및 벽체의 경우 일반적으로 중력하중이 존재하므로, 이를 고려한 구조부재의 방폭성능을 평가하여야 한다. 이 논문에서는 강재 압축재의 동적 폭발응답 등가단자유도해석에 중력하중효과를 반영하는 방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 압축재의 휨저항력과 고유주기를 일정하게 하고 최대폭발하중 및 지속시간, 중력하중을 달리하여 변수해석을 수행하였다. 등가단자유도해석결과와 유한요소해석결과를 비교하고, 다양한 중력하중을 작용한 경우에 대하여 유한요소해석에 의한 압축재의 폭발응답을 평가하였다. 최종적으로, 폭발하중, 중력하중, 부재특성에 따른 강재 압축재의 소요연성을 도표화하였다. 이 도표를 활용하여 중력하중을 고려한 강재 압축재의 폭발응답을 합리적이고 편리하게 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5A호
• /
• pp.565-575
• /
• 2009

최근, 테러 및 전쟁과 관련된 폭발사고가 빈번히 발생하고 있으며, 특히 도심지에서는 이러한 폭발사고로 인해 인명피해 뿐 아니라 주요 시설물에도 큰 손상이 가해져 제2차, 3차의 피해가 발생하게 된다. 폭발사고에 대하여 인명 및 시설물을 안전하게 보호하기 위해서는 기본적으로 구조물에 가해지는 폭발하중 효과에 대한 이해가 필요하다. 폭발하중은 매우 빠른 시간 내에 콘크리트 구조물에 큰 압력으로 작용하는 하중이므로 변형률 속도와 구조물의 국부적인 손상을 고려하여 동적응답을 평가해야 한다. 일반적으로, 콘크리트는 다른 건설재료에 비해 상대적으로 높은 폭발저항성을 가진 재료이지만, 일반강도 콘크리트는 충격 및 폭발하중에 대하여 충분한 저항성능을 가지지 않는다. 그러므로 방호설계에서는 고에너지 흡수력과 높은 파괴저항성을 지니는 새로운 재료의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 최근 활발하게 연구 중인 초고강도 콘크리트(UHSC)와 Reactive Powder Concrete(RPC)에 대한 방폭성능을 평가하고자 한다. UHSC와 RPC는 강도 및 성능향상, 부재의 치수 및 중량 감소, 내진저항성 향상과 같은 장점들로 인해 초고층건물 및 초장대교량에서 사용되어지고 있다. 또한 UHSC와 RPC는 9.11테러와 같은 테러 및 충격하중에 의한 사회주요시설물의 방호설계에 적용할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 폭발하중에 대한 UHSC 및 RPC 구조물의 거동을 파악하기 위하여 $1.0m{\times}1.0m{\times}150mm$의 슬래브 구조물 시편을 제작하여 폭발실험을 수행하였으며, 폭발파의 특성 뿐만 아니라 최대 및 잔류 변위와 철근과 콘크리트 표면에서 변형률을 측정하여 구조물의 거동을 분석하였다. 또한 손상 및 파괴모드를 각 시편별로 측정하였다. 본 실험을 통해 UHSC 및 RPC가 일반강도콘크리트에 비해 폭발저항성이 높은 것으로 분석되었다.

• Computers and Concrete
• /
• 제17권2호
• /
• pp.201-214
• /
• 2016

The outer tank of a liquefied natural gas (LNG) storage tank is a longitudinally and meridianally pre-stressed concrete (PSC) wall structure. Because of the current trend of constructing larger LNG storage tanks, the pre-stressing forces required to increase wall strength must be significantly increased. Because of the increase in tank sizes and pre-stressing forces, an extreme loading scenario such as a bomb blast or an airplane crash needs to be investigated. Therefore, in this study, the blast resistance performance of LNG storage tanks was analyzed by conducting a blast simulation to investigate the safety of larger LNG storage tanks. Test data validation for a blast simulation of reinforced concrete panels was performed using a specific FEM code, LS-DYNA, prior to a full-scale blast simulation of the outer tank of a 270,000-kL LNG storage tank. Another objective of this study was to evaluate the safety and serviceability of an LNG storage tank with respect to varying amounts of explosive charge. The results of this study can be used as basic data for the design and safety evaluation of PSC LNG storage tanks.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.151-160
• /
• 2022

최근 폭발사고의 빈도수가 증가함에 따라 주요 구조부재의 손상을 저감시킬 수 있는 방호 구조물 설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나, 방호 구조물의 방호성능에 대한 국내 연구는 아직 미진한 실정이며, 아직 설계 가이드라인도 충분히 갖추어지지 못한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 FRP 시트 보강유무를 변수로 하여 RC 방호벽에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 해석은 LS-DYNA 프로그램을 활용하여 수행되었으며, 해석을 통해 RC 방호벽과 FRP 시트로 보강된 RC 방호벽의 변위-시간이력곡선, 압력-충격량 도표, 취약도 곡선을 도출하였다. FRP 시트 보강방법은 RC 방호벽의 방호성능을 향상시키는데 매우 효율적인 것으로 나타났다. 또한, 폭발하중의 크기가 클수록 RC 방호벽에 대한 FRP 시트의 보강효과는 높아지는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제32권5호
• /
• pp.287-296
• /
• 2019

본 논문에서는 지반경계조건의 설정이 프리캐스트 아치구조물의 폭발저항성능 평가에 미치는 영향을 수치해석적 기법을 사용하여 파악하고자 하였다. 지반경계조건은 고정조건과 PML(perfectly matcher layer)을 이용한 경계조건의 두 가지로 적용하였으며, 폭발하중은 대상 구조물의 설계하중보다 큰 하중을 사용하여 경계조건의 영향을 명확히 비교할 수 있도록 하였다. 폭발압력의 분포 및 경로, 구조물에 발생하는 변위, 콘크리트의 파쇄여부, 콘크리트 및 철근의 응력을 비교 분석하였으며, PML을 적용하였을 때 지반 경계면에서 발생하는 반사파를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 또한, 이로 인해 구조물 기초부의 변위가 감소하는 것으로 나타났다. 하지만, 콘크리트의 파쇄여부, 콘크리트 및 철근에 발생하는 응력을 포함한 전반적인 구조물의 거동에는 뚜렷한 차이가 발생하지 않았다. 따라서 방호시설의 설계를 목적으로 폭발시뮬레이션을 수행하는 경우에는 지반경계조건에 고정조건을 적용하였을 때 안전측의 결과를 얻을 수 있으며, 해석시간이 단축되는 이점도 있으므로 이러한 면을 종합적으로 고려하여 지반경계조건을 고정조건으로 적용하는 것이 합리적이라고 판단된다.

• 대한건축학회논문집:구조계
• /
• 제35권9호
• /
• pp.199-206
• /
• 2019

Experimental study on the durability characteristics to examine the feasibility of concrete with high water-tightness and self-healing performance to minimize maintenance of concrete for artificial ground is as follows. 1) When blending agent, swelling agents, and curing accelerator were added on the ternary system cement with blast-furnace slag fine particles and fly ash to give a self-healing property, higher blending strengths by 82% at design standard strength of 24MPa and by 74% at design strength of 30MPa, respectively could be obtained. 2) The permeability test for the specimens having high water-tightness and no shrinkage showed that the permeability was reduced at maximum of 98%. However, the permeability was decreased as the design strength was increased, showing the reduction rate of 87% at the design strength of 50MPa. 3) The depth of carbonation of blast-furnace slag and fly ash was increased in all the specimens compared with those of OPC only. However, as the material age was increased, carbonation penetration depth was decreased compared with the reference blend. 4) Compared with the reference blending using only OPC, the freeze-thaw resistance was higher in the case of blending with 40% of blast-furnace slag and 10% of fly ash at the design standard strength of 50MPa. In addition, the freeze-thaw resistance in general was superior in the design standard strength of 50MPa with the lower water-binder ratio (W/B) as compared with the design standard strength of 24MPa and 30MPa with the high water-binder ratios.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권6호
• /
• pp.673-683
• /
• 2016

최근 전 세계적으로 발생하고 있는 각종 사고 및 테러공격 등으로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 특히, 2001년 미국 세계무역센터와 펜타곤에 발생한 9.11 테러사건 이후 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있다. 또한, 2011년 일본 후쿠시마 원전사고로 인한 원전 격납건물 손상 시 발생할 수 있는 물리적, 환경적 위험성에 대한 사회적 불안감이 날로 커짐에 따라 원전격납건물, 가스탱크 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널 부재의 폭발저항성능을 분석하기 위하여 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PSC), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSRC) 시편을 제작하였다. 폭발하중은 ANFO 55 lbs 의 장약량을 1.0 m 이격거리로 적용하였으며, 측정하고자 하는 데이터는 초기 압력폭발하중 뿐 아니라, 반사압력, 충격량, 중앙부의 처짐, 가속도, 철근 및 콘크리트, 텐던의 변형률을 측정하여 분석하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.281-288
• /
• 2014

가스폭발은 해양플랜트 산업에서 발생할 수 있는 치명적인 사고 중 하나이며, 탑사이드 플랫폼은 폭발압력에 따른 구조 건전성을 확보해야만 한다. 따라서, 해양플랜트 분야에서는 이러한 폭발사고에 대비한 방폭설계에 관한 많은 연구가 수행되었지만, 여전히 추가적으로 세밀한 분석이 더 필요한 실정이다. 폭발 설계하중 계산과정에서 도출된 충격량은 CFD 해석결과로 계측된 폭발 압력 응답에서의 곡선 아래 면적의 절대 값에 의해 결정되어 진다. 하지만 가스폭발에서의 부압구간은 TNT 폭발이나 가스폭발과는 달리 상당부분 존재한다. 본 연구의 목표는 이러한 부압구간이 구조물의 거동에 미치는 영향에 대해서 분석하는 것이다. 따라서 방폭설계가 필수적으로 요구되어지는 FPSO 탑사이드의 방화벽을 폭발하중에 따른 구조 응답을 분석하기 위한 대상물로 선정하였다. 폭발 하중-시간이력 데이터는 FLACS를 이용한 폭발 시뮬레이션 과정을 통해 획득하였으며, LS-DYNA는 비선형 과도 응답해석을 위해 사용되었다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제15권6호
• /
• pp.597-605
• /
• 2015

본 연구에서는 동일 설계기준 강도를 목표로 혼화재의 종류 및 치환율을 달리하여 콘크리트 배합설계를 실시하였으며, 이에 따른 혼화재의 종류가 고강도 콘크리트의 내화성능에 미치는 영향을 검토하고자 ASTM E119의 표준가열온도 곡선에 따른 내화시험을 실시하였다. 그 결과, 고로슬래그를 치환하는 경우 폭렬량이 현저히 저감되는 것으로 나타났으며, 실리카흄을 추가하여 치환하는 경우 폭렬량이 가장 많은 것으로 나타났다. 특히 실리카흄을 단독으로 치환하는 경우 비교적 양호한 폭렬량을 나타냈으나, 고로슬래그와 함께 치환한 시험체의 경우 분말도가 높은 실리카흄이 공극을 밀실하게 함으로써 수증기압의 증가로 인해 폭렬량이 증가한 것으로 판단된다. 또한, 실리카흄을 5% 치환한 시험체의 경우, 고로슬래그 치환율이 증가함에 따라 상대적으로 큰 공극량은 감소하고 미세공극량이 증가함으로써 폭렬량 또한 증가하는 결과를 나타냈다.