모듈형 LNG Tank의 외조를 구성하는 SCP(sandwich concrete panel)에 대해서 중속충돌시험기로 충돌시험을 수행하고 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 충돌시험에 사용된 시험체는 가로세로 각각 2m로 외조의 일반단면과 연결부단면의 특성을 가지도록 제작하였다. 51kg의 탄자를 설계기준에 규정된 충돌에너지를 갖도록 중속충돌시험기로 45m/sec로 이상의 속도로 가속하여 충돌시켰다. 이런 충돌시험을 두 차례 반복하고 시험체의 극한능력을 평가하기 위하여 충돌속도를 2배로 하여 충돌시켰다. 충돌시험의 수치해석 모델은 LS-DYNA를 이용하여 수행되었다. 외측의 강판와 그 사이의 충진콘크리트를 고 체요소로 모델링하고 전단연결재는 보요소를 이용하여 모델링하였다. 강재의 재료모델은 탄소성 및 파단거동을 고려하였으며 콘크리트의 재료는 CSCM재료로 모델링하였다. 해석에서 전면부의 충돌변형은 시험에서 얻어진 변형과 유사한 값을 얻었으나 후면부의 변형은 시험결과와 다소 작은 값을 보였다. 일반부 단면에 대한 2배속 충돌시험에서는 전후면의 강판이 파 손되었으나 해석결과에서는 전면부의 강판만 파손되었다. 수치해석에서 충돌에너지는 주로 충진 콘크리트로 전이되었는데 이는 이전 연구에서 보였던 고에너지를 가진 충돌의 경우와 다른 경향이다. 작성된 모델은 구조적으로 보수적인 결과를 보 이므로 실제 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 LNG 저장시설의 외조를 구성하는 SCP(sandwich concrete panel)에 대한 충돌해석을 수행하고 그 거동을 분석하였다. 설계기준 중 하나인 BS7777에서 제시하는 충돌에너지와 동일한 값을 갖도록 두 종류의 충돌체와 다양한 충돌 속도를 이용하여 충돌조건을 구성하고 이에 대한 비선형동적 해석모델을 구성하여 설정된 충돌조건에 대하여 수치해석을 수행하였다. 또한 1차 충돌 후에 동일한 지점에 같은 충돌에너지를 가진 2차 충돌이 일어나는 것을 가정하여 충돌거동을 분석하였다. 해석결과 동일한 충돌에너지를 갖는 충돌에서 충돌체의 크기가 작고, 충돌속도가 작을수록 큰 변형이 발생하는 것 으로 나타났다. 충돌에너지는 외측강판과 내부 충진콘트리트가 6:4정도의 비율로 소산시키는 것으로 나타났다. 중복충돌해석 에서는 2차 충돌체의 크기에 따라 최종충돌변형이 지배되는 것으로 나타났고 2차 충돌에 의한 변형량은 1차 충돌에 비하여 적은 값을 나타냈는데 이는 강판의 막거동 때문인 것으로 분석되었다. 이격된 중복충돌에서는 이격위치와 관계없이 2차 충 돌점에서 가장 큰 변형이 발생하는 것으로 나타났다.

The purpose of this paper is to demonstrate to the practicing engineers, how to apply the advanced composite materials theory to the slab bridges. For general construction material used, there is certain theoretical limit in sizes. For super slab bridges construction, the reduction in panel weight is the first step to take in order to break such size limits. For a typical slab bridges panel, both concrete and advanced composite sandwich panels are considered. The concrete panel is treated as a special orthotropic plate. Advanced composite sandwich panels are considered as a self-weights less than one tenth of that of concrete panel, with deflections less than that of the concrete panel. This conclusion gives good guide line for design of the light weight of slab bridges.

Recently, the need of weight reduction has been required in automobile industry. In this paper, we aim to evaluate the composite sandwich panel to substitute original steel structure of commercial vehicle. The compressive and drum-peel tests were conducted to consider core materials and resin system of the sandwich panel. Based on the test, we decided the core reinforcement and matrix materials of the panel. As a result, the composite panel were composed of aluminum profile, glass fiber prepreg and aluminum honeycomb. We also confirmed the weight reduction ratio and structural safety compared to prior steel structure components by bending test and FEM simulation.

PURPOSES: The purpose of this paper is to demonstrate to the practicing engineers, how to apply the advanced composite materials theory to the road structures. For general construction material used, there is certain theoretical limit in sizes. For super road structure construction, the reduction in panel weight is the first step to take in order to break such size limits. METHODS: For a typical road structures panel, both concrete and advanced composite sandwich panels are considered. The concrete panel is treated as a special orthotropic plate. RESULTS: All types of advanced composite sandwich panels are considered as a self-weights less than one tenth of that of concrete panel. The concrete panel is treated as a special orthotropic plate to obtain more accurate result. CONCLUSIONS: Advanced composite sandwich panels are considered as a self-weights less than one tenth (10%) of that of concrete panel, with deflections less than that of the concrete panel. This conclusion gives good guide line for design of the light weight of road structures.

본 연구는 등분포 하중에 종속된 폼내장 콘크리트 샌드위치 패널 (foam insulated concrete sandwich panel)의 구조거 동특성을 파악하였다. 유한요소모델이 콘크리트, 폼 그리고 철근의 비선형거동과 연결부재 (connector)의 상세 전단 저항거동을 모사하기위해 사용되었다. 개발된 모델은 미주리대학 (University of Missouri)에서 수행된 정적실험자료 를 사용하여 검증되었다. 합성 및 비합성 거동이 샌드위치패널의 구조거동에미치는 영향을 정확히 모사하기 위해 전단연결재의 저항력을 모델에 정확히 반영하는 것이 중요하다. 본 연구에서 개발된 모델은 구조물의 극한강도및 좌굴이후의 거동까지 모사하였고 미국콘크리트 학회 (ACI)의 설계예제와 비교하였다. 본연구의 결과는 정적 및 동 적하중에 종속된 폼내장 콘크리트 샌드위치 패널의 해석및 설계에 유용한 정보를 제공할것이다.

본 연구에서는 실선에 적용된 알루미늄 하니콤 샌드위치 판 (AHSP)을 저자가 제안한 심재의 형상이 피라미드인 알루미늄 샌드위치 판의 구조적 특성 및 진동특성을 검토해 보았다. 알루미늄 피라미드 샌드위치 판(APSP)의 기초 자료로 쓰일 수 있게 심재의 각도변화, 높이변화 및 면재와 심재의 두께변화에 따른 구조적 특성을 검토한 결과 APSP가 강도 및 강성에서 우수함을 보였으며, 질량대비 큰 강성 때문에 고유진동수도 다소 크게 평가되었다.

본 논문에서 알루미늄 하니콤 샌드위치판 구조(AHSP)의 특성에 대해 해석한 결과는 다음과 같다. 1) AHSP의 H/T비가 낮아질수록 응력이 감소하며, 셀 크기(H)보다는 코어의 두께(T)가 두꺼워질수록 강도와 강성이 증가함을 알 수 있다. 2) AHSP 구조가 동일한 질량에서부터 증가하면서 EASP 구조에 비해 2.5～6.0배 정도의 높은 강도를 보이는 것을 알 수 있다. 3) AHSP의 면재의 두께변화는 AHSP 전체의 강성에 별로 영향을 미치지 못했으나, 심재의 두께가 증가할수록 단면 2차 모멘트의 값이 커지기 때문에 AHSP의 강성이 매우 커짐을 알 수 있다. 4) EASP보다 강성이 큰 AHSP의 고유진동수가 크며, 진동 모드 사이의 차도 커짐을 알 수 있다. 5) 비교연구 결과 AHSP 구조가 EASP 구조보다 적은 질량으로 훨씬 더 높은 강성을 갖는, AHSP 구조의 우수성이 입증된다. 따라서 중량경감이 가장 중요한 문제 중의 하나인 초고속선 및 대형선의 경우 AHSP 구조가 높은 굽힘강성을 갖고 다른 재료에 비해 상대적으로 적은 중량이 필요하므로 구조 재료로서의 적합성을 알 수 있다.

Flexural behavior of precast concrete sandwich wall panels (PCSW) can be divided into one way or two-way according to their aspect ratio. A total of five specimens were tested to find out the effects of design direction of shear connectors and the type of insulation on flexural behavior of PCSW. Design of shear connector in two-way direction has better performance in terms of initial stiffness than those of design of shear connector in one-way direction. Also, the specimens with extruded polystyrene (XPS) foam has higher performance in terms of initial stiffness and ultimate strength than those of the specimens with for expanded polystyrene (EPS) foam.

샌드위치패널은 시공상의 용이함과 비용대비 높은 단열효과를 가지는 장점으로 공장 및 창고등 많은 분야에서 시공이 이루어지고 있다. 하지만 지난 안성 냉동창고 화재사고에서 볼 수 있는 가연성 패널이 가지는 화재확산 위험성이 상존하고 있어 대형 화재사고의 주범으로 지목되고 있으며, 소방활동을 하는 일선 소방관들에게 큰 위해 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 샌드위치패널의 화재위험성을 평가하기 위하여 가연성 패널과 글라스울 패널의 비교실험을 실시 하였다. 실험을 위하여 ISO 9705에서 제시된 구획실을 구성하였으며 내부에는 목재크립을 적재하여 화재를 모사하였다. 실험결과 가연성 패널의 경우 화재발생 후 약 2분후에 플래쉬오버가 발생하여 붕괴가 진행되었으며, 내부 최대온도는 976℃로 고온으로 측정되었다. 따라서 현재의 시편크기의 시험에서는 평가하기 어려운 구조적 안정성등 종합적인 화재 안전 평가를 위한 실규모의 화재 성능 평가법(KS F ISO 9705등)의 도입이 적극 검토되어야 할 것으로 평가된다.