본 논문에서는 충격파 형태의 폭발 하중을 받는 부재의 소성 범위를 고려한 SDOF 해석의 수정계수를 개발하였다. SDOF 해석의 수 정계수는 MDOF 해석 결과 값을 비교하여 도출하였다. SDOF 해석에 영향을 미치는 매개변수로 부재의 경계조건, 폭발 하중 지속시 간과 고유주기 비를 선정하였다. 수정계수는 탄성 하중-질량 변환 계수를 기준으로 산정하였다. 수정계수 곡선은 상한, 하한 매개변수 경계 사이에 있도록 타원 방정식을 이용하여 도출하였다. 서로 다른 단면과 경계조건을 가지는 예제에 수정계수를 적용한 결과 SDOF 해석의 오차율이 15%에서 3%로 감소하였다. 본 연구의 결과는 수정계수를 적용하여 SDOF 해석의 정확도를 높임에 따라 폭발 해석 에 널리 활용될 수 있다.

In response to the increase in international terrorism threats and demands for terrorism prevention and response activities, the Act on Counter-Terrorism for the Protection of Citizens and Public Security was enacted in 2016, and the need for research to strengthen protection against explosive threats was raised. In the same manner, the Design Basis Threats, which become the standard for the design and evaluation of physical protection systems for nuclear facilities, have been developed and it includes explosive threats. However, the regulatory standards for physical barriers against explosive threats are still not established. Therefore, it is first required to set up a performance database of physical barriers subject to blast loading in order to prepare the regulatory standards. In this study, the pressure with the trinitrotoluene (TNT) charge weights of 0.5-2 kg as a function of time was calculated using Ansys Autodyn software by assuming that the TNT is used for malicious purposes and is attached to a reinforced concrete (RC) corridor wall. The shape of the corridor was the 3×3×6 m cuboid with a rectangular hole of 1.78×1.78×6 m. The RC walls, which make up the corridor, contained the reinforcing bars with a spacing of 0.229 m and a diameter of 0.036 m. The spherical charge of a TNT was placed 0.2 m away from a RC wall in the middle of the corridor. To measure the reflected pressure after the internal explosion with a TNT, three pressure gauges were installed on the three sides of the RC walls in the middle of the corridor, respectively. The results showed that the peak reflected pressure on a RC wall with the standoff distance of 0.2 m was about ten times higher than the opposite RC wall with the standoff distance of 1.58 m in the same condition of TNT charge weight. Thus, it was verified that blast loads are highly affected by standoff distance. It seems that preventing the explosive detonation close to a physical barrier is strategically important to maintain the integrity of the physical barrier.

본 논문에서는 축하중과 폭발하중을 동시에 받는 철근콘크리트 부재의 구조 거동을 분석하였다. 기본적인 폭발하중을 받는 패널 실험 데이터, 축하중과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥 실험데이터를 이용하여 비선형 동적해석 모델링을 검증하였다. 축하중의 적용에 있어서 Autodyn은 동적해석만을 위한 프로그램이기 때문에 축하중과 같은 정적 하중에 대한 초기 응력 상태를 모사하는 해석 절차를 제시하였다. 축하중비 0%~70% 구간과 TNT 등가량에 의존한 환산거리 1.1~2.0에 해당하는 매개변수를 선정하여 총 80개의 비선형 동적 유한요소해석을 진행하였다. 축하중비와 환산거리의 변화를 통해 손상정도와 최대 변위 및 회전각으로 구조 거동을 비 교 분석한 결과로 원거리 폭발하중에서 축하중을 받는 기둥의 강성 증가로 최대 변위가 감소한다. 결과적으로 축하중비 10%~30%, 30%~50%, 50% 이상의 영역 3가지로 구조적 거동 분류가 가능함에 따라 내폭 설계 모델 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

In this study, through the finite element analysis, we want to present the basic data to confirm the local stress distribution of steel plate at the maximum displacement for three kind of studs of SC walls installed in the nuclear power plant (NPP).

전 세계적으로 테러의 위협이 가중되고 일반 상업건축에 대한 방폭설계의 요구가 증가하고 있는 현실을 직시하여, 본 연구에서는 기본적인 방폭설계의 개념을 정립하고 실제 설계사례를 통하여 방폭성능을 평가하는데 목표를 두고 있다. 비록 지진하중과 폭파하중에는 많 은 차이점이 있지만, 그 설계법은 구조물의 소성거동을 허용하고 연성을 갖도록 설계한다는 점에서 유사하다. 본 연구에서 제시된 대상 건물에 대한 방폭성능 평가를 통하여, 일반하중에 대하여 잘 설계된 건물은 어느 정도 수준의 방폭성능을 확보하는 것으로 나타났다. 그러나 구조물에 작용하는 폭파하중은 무기의 종류, 등가의 TNT량, 폭발점에서 목표물까지의 최단거리인 촛점거리 등에 따라 달라지기 때문에 일반화하기에 는 무리가 있다. 희생구조물을 배치하거나 예상되는 폭발점에서 주요 구조부재까지의 촛점거리를 일정수준 이상으로 유지하는 건축 계획적인 노력은 건물의 방폭성능을 향상시킬 수 있는 쉽고 효과적인 방법이다.

In this study, a study on the structural safety evaluation method of steel-plate concrete(SC) walls subjected to explosive blast loads were carried out. Various approaches to assess the blast response were reviewed, such as static method, equivalent SDOF method, explicit FE method, and computational fluid-dynamic method. Finally, preliminary blast response evaluation of SC walls were performed using equivalent SDOF method.