본 논문에서는 폭발하중을 받는 부재의 저항성능 평가를 위한 모멘트-곡률 관계 기반 수치해석 기법을 소개한다. 직접전단 파괴 모 드를 고려하기 위하여 경험적인 직접전단응력-슬립양 관계를 기반으로 하는 무차원 스프링 요소를 도입하였다. 재료에 대해 정의된 동적증가계수 식을 바탕으로 단면의 모멘트-곡률 관계에 직접적으로 적용가능한 단면의 곡률 변화율에 따른 동적증가계수 식을 제작 하였다. 또한 부착슬립의 영향을 고려하기 위하여 소성힌지영역 내에 등가 휨강성을 도입하였다. 제안된 수치해석 모델의 타당성 검 증을 위하여 실험결과와의 비교연구를 수행하였으며, 단자유도계 모델의 해석결과와의 비교를 통해 본 수치해석 모델의 우수성을 확 인하였다. P-I 선도를 제작하여 부재의 휨 파괴 및 직접전단 파괴에 대한 저항성능을 평가하였으며, 매개변수 연구를 수행하여 P-I 선 도 및 저항성능의 변화를 확인하였다.

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.

최근 테러에 대한 위험성의 증가로 대중들의 폭발 피해에 대한 인식이 증가하였다. 우리나라에 방폭 설계에 대한 기준이 미흡하며, 현재 적용하고 있는 방폭 설계도 정적해석으로 건물의 안정성 및 경제성을 위해 방폭 설계를 개발해야 하는 상황 이다. 또한 지진 발생 증가로 내진 설계 의무화가 확대된 가운데 방폭 설계를 하지 않고 내진 설계를 적용한 부재의 방폭 성능을 판단을 연구한다. 현재 보편적인 폭발 하중의 해석 방법은 UFC 3-340-02 매뉴얼을 참고하는 것이다. UFC 3-340-02 매뉴얼을 통한 폭발 하중의 특성을 적용하고 KBC 2016의 내진 상세를 적용한 보를 등가 단자유도 시스템으로 변환하여 폭발 저항 성능을 연구하였다. 보통, 중간, 특수 모멘트 골조의 연성 능력에 대한 최대 처짐을 고려하여 폭발물의 이격 거리를 통해 평가하여 내진 상세 적용 시 폭발 저항 성능이 향상된다는 것을 입증하였다.

본 논문에서는 부분 보강된 CFT 기둥의 폭발저항성능을 일반 CFT 기둥과 비교하여 강판 보강의 효과를 확인하였다. 폭발하중을 받는 CFT 기둥의 구조해석에는 폭발과 충돌 해석을 위한 특수한 하이드로코드인 Autodyn을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 콘크리트와 이를 둘러싸고 있는 강판 사이의 상호작용을 모델링하는 여러 방법이 있다. 본 연구에서는 기둥의 실제 파괴를 표현하기 위해 마찰 옵션 및 조인 옵션으로 모델링하였다. 해석에 따르면, 부분 보강된 CFT 기둥은 일반 CFT 기둥에 비해 더 나은 폭발저항효과를 나타내었다. 보강 CFT기둥의 폭발저항성능은 콘크리트를 둘러싸고 있는 부분 보강된 강판의 높이가 높을수록 향상되었으며 CFT 기둥의 단면 크기 이상으로 보강할 것을 추천한다.

In this paper, a finite element dynamic simulation study was performed to gain an insight about the blast wall test details for the offshore structures. The simulation was verified using qualitative and quantitative comparisons for different materials. Based on in-depth examination of blast simulation recordings, dynamic behaviors occurred in the blast wall against the explosion are determined. Subsequent simulation results present that the blast wall made of high energy absorbing high manganese steel performs much better in the shock absorption. In this paper, the existing finite element shock analysis using the LS-DYNA program is further extended to study the blast wave response of the corrugated blast wall made of the high manganese steel considering strain rate effects. The numerical results for various parameters are verified by comparing different material models with dynamic effects occurred in the blast wall from the explosive simulation.

원전격납구조물, LNG 저장탱크와 같은 프리스트레스트 콘크리트 (Prestressed Concrete, PSC) 사회기반시설물의 경우 테러, 폭발, 충돌 사고로 인해 대량의 경제적, 인적 피해가 발생할 수 있으나 폭발, 충돌 등의 극한하중에 따른 방호 및 방재개념의 구조설계가 적용되지 않은 실정이다. 특히, 구조물 내부에서 발생하는 폭발하중은 압력이 외부폭발하중에 비해 월등히 크기 때문에 내부폭발하중에 대한 특성 및 내부폭발하중에 따른 PSC 구조물의 저항성능의 검토는 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 PSC 관형 구조물의 내부폭발저항성능을 검토하기 위해 이방향 PSC 축소모형을 제작하여 실험적으로 검토하였으며 실험 데이터를 기반으로 해석적 모델을 개발 및 검증하였다.

Usually, columns are the key load bearing elements in concrete frame structures. They are typically weak, not to long distance explosive loadings, but to short distance loadings. In this study, the effect of blast loadings occurring within a short distance was examined analytically. Various aspect ratios of column sections with the same sectional area and reinforcement ratio were considered as variables in order to evaluate damage levels. It was found that ratio of residual strength to nominal axial strength of columns decreased as contact area of column to the blast loading became smaller.

Columns, plays a very important role to support the building. Columns failure causes the structure to collapse. In this study, numerical model was prepared using AUTODYN. The purpose of this study damaged by the blast load residual resistance of reinforced concrete columns is to evaluate the performance. As a result, axial load ratio indicated the highest correlation.