Code-compliant seismic design should be essentially applied to realize the so-called emulative performance of precast concrete (PC) lateral force-resisting systems, and this study developed simple procedures to design precast industrial buildings with intermediate precast bearing wall systems considering both the effect of seismic and blast loads. Seismic design provisions specified in ACI 318 and ASCE 7 can be directly adopted, for which the so-called 1.5S y condition is addressed in PC wall-to-wall and wall-to-base connections. Various coupling options were considered and addressed in the seismic design of wall-to-wall connections for the longitudinal and transverse design directions to secure optimized performance and better economic feasibility. On the other hand, two possible methods were adopted in blast analysis: 1) Equivalent static analysis (ESA) based on the simplified graphic method and 2) Incremental dynamic time-history analysis (IDTHA). The ESA is physically austere to use in practice for a typical industrial PC-bearing wall system. Still, it showed an overestimating trend in terms of the lateral deformation. The coupling action between precast wall segments appears to be inevitably required due to substantially large blast loads compared to seismic loads with increasing blast risk levels. Even with the coupled-precast shear walls, the design outcome obtained from the ESA method might not be entirely satisfactory to the drift criteria presented by the ASCE Blast Design Manual. This drawback can be overcome by addressing the IDTHA method, where all the design criteria were fully satisfied with precast shear walls’ non-coupling and group-coupling strength, where each individual or grouped shear fence was designed to possess 1.5S y for the seismic design.

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.

가스 생산용 해양플랜트 설비에서 발생할 수 있는 폭발사고의 경우, 구조 시스템의 기하학적 특성이나, 바람, 가스 누출율 등과 같은 환경적 조건에 의해 피해 규모의 범위가 상당하다. 따라서 폭발파에 의한 구조 부재의 응답을 분석하기 위해서는 이러한 조건들을 고려한 가스폭발 수치해석 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 FPSO 탑사이드의 형상 및 장비 배치와 같은 세부적인 부분까지 고려하여 폭발해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 획득한 하중 이력들의 특성을 분석하였다. 또한 다양한 형태로 나타나는 폭발하중 이력들 중 구조물 손상에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 최대 압력과 지속시간들을 고려하여 유한요소해석 시 하중조건으로 적용한 후, 부재의 응답특성에 관한 분석을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 실제 구조물에 적용이 가능하고, 복잡한 형상을 이상화한 단 자유도 및 다 자유도 모델을 사용하였다. 정 압력 및 부 압력단계의 최대 압력이 증가함에 따라 구조 부재의 최대 응답이 증가하였고, 부 압단계에서 하중 지속시간이 증가함에 따라 구조물의 최대 변위가 증가는 경향을 보였다.

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 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.

본 연구에서는 군사적 목적으로 사용하는 폭파 방화벽에 복합 소재를 적용하여 현장 폭파 실험을 통해 복합 소재 의 효과를 분석 하였다. 일반적으로 인명과 중요한 시설물을 폭발물로부터 보호하기 위한 폭파 방화벽은 모래나 자 갈과 같은 자연 재료를 충진하여 방화벽을 제작한다. 하지만, 이런 방화벽은 무거운 중량으로 인해 조립 및 이동에 제약이 있다. 본 연구에서 사용한 복합 소재는 모래나 자갈과 같은 자연 재료나 금속 재료보다 가벼우면서 강도와 강성이 뛰어나다. 본 연구에서는 총 4번의 TNT 폭파 실험을 통해 카본/에폭시 폭파 방화벽의 성능을 분석하였다. 실험 결과 복합재료를 이용한 폭파방화벽은 인명과 재산을 보호하는데 있어 매우 효과적이며 믿을 만한 결과를 보 여주었다.