본 논문에서는 확률론적 처리기법을 적용하여 플랜트 시설물의 폭발 재현주기에 따른 폭발 위험도를 분석하였다. HSE에서 제공하 는 누출 데이터, DNV에서 제시한 플랜트당 연간 누출 빈도, 다양한 연구진이 제시한 점화 확률을 고려하여 누출량에 따른 폭발 재현 주기를 산정하였다. 산정된 폭발 재현주기를 통해 폭발 위험도를 증기운의 부피 및 반경, 폭발하중에 대하여 평가하였다. 재현주기에 따른 증기운의 반경과 과거 실제 증기운 폭발 사례, 내폭설계 가이드라인을 비교 분석하여 설계폭발하중 모델을 위한 기준거리를 제 시하였다. 멀티에너지법을 통하여 폭발 재현주기에 따른 폭발하중의 범위를 분석하였으며, 설계폭발하중 모델의 기준이 되는 재현주 기를 제안하였다. 본 연구의 결과로 플랜트 시설물에 대한 성능기반 내폭설계의 간략한 표준안으로 활용이 가능하다.

본 연구에서는 유한요소해석 D/B를 기반으로 보간식을 산출하여 개활지 폭발현상에 의해 기둥에 작용하는 폭압이력을 예측하는 모델을 개발했다. D/B 구성을 위해 7종류 기둥 너비에 대해 총 70회의 유한요소해석을 수행했다. 제안하는 방법의 성능확인을 위해, 기존에 제시된 경험식 기반의 예측식과의 비교연구를 수행했다. 또한, D/B를 구성하는 point 외의 영역에서의 예측 정확도 확인을 위 해 유한요소해석 결과와의 비교/검증 연구를 추가로 수행했다. 제안하는 방법은 기존의 경험식 기반 예측식에 비해 유한요소해석 결 과와 유사한 결과를 산출함을 확인했다.

The Kingery-Bulmash equation is the most common equation to calculate blast load. However, the Kingery-Bulmash equation is complicated. In this paper, a modified equation for surface blast load is proposed. The equation is based on Kingery-Bulmash equation. The proposed equation requires a brief calculation process, and the number of coefficients is reduced under 5. As a result, each parameter obtained by using the modified equation has less than 1% of error range comparing with the result by using Kingery-Bulmash equation. The modified equation may replace the original equation with brief process to calculate.

To study the behavior of structures subject to blast loads it is important to calculate the loads due to the explosives accurately, especially in the case of interior explosions. It is known that numerical method based on computational fluid dynamics can estimate relatively accurate blast load due to the interior explosion including reflection effect. However, the numerical method has disadvantages that it is difficult to model the analysis and it takes much time to analyze it. Therefore, in this study, the analytical method which can include the reflection effect of the interior explosion was studied. The target structures were set as the slabs of residential buildings subject to interior explosion that could lead to massive casualties and progressive collapses. First, the numerical method is used to investigate the interior explosion effect and the maximum deflection of the slab which was assumed to be elastic, and compared with the analytical method proposed in this study. In the proposed analytical method, we determine the weighting factor of the reflection effect using the beam theory so that the explosion load calculation method becomes more accurate.

The blast load is classified into free-air blast and surface blast following the location of explosion and surface. In this paper, several equations for blast load calculation are explained briefly and a modified equation for free-air blast load is suggested. The modified equation is based on Kingery-Bulmash equation which is used in UFC 3-340-02 and Conwep model. In this modified equation, the process of calculation is simplified against the original equation, and the number of coefficients is reduced under 5. As a result, each parameter of estimated data by modified equation has less than 1% of error range comparing with Kingery-Bulmash equation.

본 논문에서는 폭발해석에서 주로 사용되는 폭발하중의 압력-시간 이력곡선과 폭발하중 산정식인 Conwep 모델을 소개하고, 이를 더욱 간편하게 계산할 수 있는 간략 폭발하중 산정식을 제안한다. 폭발해석에서 폭발하중은 일반적으로 압력-시간 이력곡선의 형태로 적용되며, 그에 대한 주요 값들은 폭발하중 산정식에 의해 계산된다. 대부분의 폭발해석에서 사용되는 폭발하중 산정식인 Conwep 모델은 환산거리(scaled distance)를 핵심변수로 하여 계산되는데, 그 계산 과정이 매우 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 환산거리를 변수로 갖는 간략한 유리식을 사용하여 주요 값들을 계산하고, 단순화된 압력-시간 이력곡선으로 폭발하중을 산정할 수 있도록 제안하였다. 간략식을 찾는 과정에서 Conwep 모델의 계산 결과를 바탕으로 곡선 적합(curve fitting) 방식이 사용되었으며, 제안된 간략식에 의한 주요 값의 계산 결과는 Conwep 모델과 비교하여 1% 미만의 오차를 갖는다. 또한, 유한요소를 이용한 폭발해석에 적용하였으며 Conwep 모델을 적용한 결과와 비교를 통해 검증하였다.

가스폭발은 해양플랜트 산업에서 발생할 수 있는 치명적인 사고 중 하나이며, 탑사이드 플랫폼은 폭발압력에 따른 구조건전성을 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 구조응답을 분석하기 위한 대상물로 선정하였다. 폭발 하중-시간이력 데이터는 FLACS를 이용한 폭발 시뮬레이션 과정을 통해 획득하였으며, LS-DYNA는 비선형 과도 응답해석을 위해 사용되었다.

본 논문은 폭발하중을 받는 네 가지 부재의 거동을 해석하여 프리스트레스의 폭발에 대한 저항 효과를 검증하고자 하였다. 프리스트레스를 도입한 구조물 사용이 증가하고 있지만 그에 관한 방폭 연구는 미비한 실정이다. 콘크리트 패널, 철근콘크리트 패널, 프리스트레스를 도입한 콘크리트 패널, 프리스트레스를 도입한 철근 콘크리트 패널을 변수로 TNT 500Kg을 이격거리 3m 위치에서 폭파시키는 시나리오를 가정하였다. 해석결과, 콘크리트와 철근 콘크리트 부재는 폭발이 발생한 후지속적으로 변형이 발생하지만 프리스트레스를 도입한 패널은 폭발 시 초기에만 변형이 발생하는 결과를 볼 수 있었다. 이는 프리스트레스를 도입한 부재가 폭발하중에 대해 균열과 파괴를 제어한다는 것을 알 수 있다.

본 연구는 폭발에 의한 충격 하중이 작용하는 경우에 대하여 AFRP(KFRP)로 이루어진 벽체 구조의 화이버 보강각도 변화에 따른 방폭 성능 효과를 비교 제시하였다. 실제 폭발시험과 근사한 해석을 도출해내기 위해서 실제충격을 정확하게 묘사할 수 있는 구성 방정식과 상태방정식을 포함한 정교한 수치 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 폭발에 의한 극한 충격하중과 같은 순간적인 동적인 문제를 해석하기 위하여 극도의 비선형성 해석과 고속충돌해석에 특화된 AUTODYN-3D 프로그램을 사용하여 화이버 보강 각도의 변화가 AFRP 벽체의 탄소성 거동에 미치는 영향을 상세 분석하였다.

기둥은 건물에서 하중을 지지하는 중요한 구성요소이므로 기둥의 손상 또는 파괴는 건물의 연쇄붕괴의 원인이 된다. 특 히 폭발하중에 의한 기둥의 거동평가는 연쇄붕괴 방지에 있어 중요한 요소이다. 본 논문에서는 축하중을 받고 있는 기둥이 폭발하중을 받을 때의 거동과 폭발 저항성능을 평가하였다. 이를 위해 동일단면적과 비슷한 철근비를 가지는 기둥에서 주 철근의 개수를 달리하여 각 변수에 따른 폭발하중에 대한 폭발 저항성능을 평가하였다. 또한, 동일한 성능을 지니는 기둥 에서 단면비를 달리하여 기둥의 폭발 저항성능을 비교하였다. 해석결과, 폭발 직후 충격량에 대한 수직 변형률은 철근의 개수 및 단면비에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 그러나 수평변형의 경우 폭발압력을 받는 면의 철근 개수가 증가함 에 따라 기둥의 저항성능이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 기둥 단면의 단면 2차모멘트가 클수록 폭발하중에 대한 저항 성능 및 복원력이 더 큰 것을 확인하였다.

This study aims to verify the method of calculating blast load making similar damage from impact loading. In this process, LS-DYNA is used for modeling beam blast test. From the analysis, the max deflection of impact test and blast analysis is similar, so this method is verified.

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.