• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.39 no.3
• /
• pp.369-380
• /
• 2019

When a extreme loading such as blast is applied to prestressed concrete (PSC) structures and infrastructures for an instantaneous time, serious property damages and human casualties occur. However, a existing design procedure for PSC structures such as prestressed containment vessel (PCCV) and gas storage tank do not consider a protective design for extreme internal blast scenario. Particularly, an internal blast is much more dangerous than that of external blast. Therefore, verification of the internal blast loading is required. In this paper, the internal blast resistance capacity of PSC member is evaluated by performing internal blast tests on RC and bi-directional PSC scaled down specimens. The applied internal blast loads were 22.68, 27.22, and 31.75 kg (50, 60, and 70 lbs) ANFO explosive charge at 1,000 mm standoff distance. The data acquisitions include blast pressure, deflection, strain, crack patterns, and prestressing force. The test results showed that it is possible to predict the damage area to the structure when internal blast loading occurs in PCCV structures.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.41 no.4
• /
• pp.331-340
• /
• 2021

The blast damage behavior of reinforced concrete (RC) structures exposed to unexpected extreme loading was investigated. To enhance the accuracy of numerical simulation for blast loading on RC structures with seven blast points, the calculation of blast loads using the Euler-flux-corrected-transport method, the proposed Euler-Lagrange coupling method for fluid-structure interaction, and the concrete dynamic damage constitutive model including the strain rate-dependent strength and failure models was implemented in the ANSYS-AUTODYN solver. In the analysis results, in the case of 20 kg TNT, only the slab member at three blast points showed moderate and light damage. In the case of 100 kg TNT, the slab and girder members at three blast points showed moderate damage, while the slab member at two blast points showed severe damage.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
• /
• 2008.04a
• /
• pp.1033-1036
• /
• 2008

In this paper, the analysis of impact damage behavior of a reinforced concrete structure that undergoes both a shock impulsive loading and an impact loading due to the air blast induced from an explosion is performed. Firstly, a pair of multiple loadings are selected from the scenario that an imaginary explosion accident is assumed. The RC structures strengthened with glass fiber reinforced polymer (GFRP) composites are considered as a scheme for retrofitting RC wall structures subjected to multiple explosive loadings and then the evaluation of the resistant performance against them is presented in comparison with the result of the evaluation of a RC structure without a retrofit. Also, in order to derive the result of the analysis similar to that of real explosion experiments, which require the vast investment and expense for facilities, the constitutive equation and the equation of state (EOS) which can describe the real impact and shock phenomena accurately are included with them. In addition, the numerical simulations of two concrete structures are achieved using AUTODYN-3D, an explicit analysis program, in order to prove the retrofit performance of a GFRP-strengthened RC wall structure.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2011.04a
• /
• pp.660-663
• /
• 2011

폭발하중은 매우 짧은 시간 내에 순간적인 높은 압력으로 발생된다. 따라서 폭발하중을 받는 구조물은 매우 복잡한 순간 동역학적 손상 거동을 나타낸다. 이러한 외부 하중에 대한 실험적 연구는 큰 비용, 시설, 그리고 군사적 보안 문제가 요구되기 때문에, 고성능 컴퓨팅 기술을 이용한 수치적 기법을 통해 구조물의 동적 비선형 해석을 수행하였다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트 재료의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 (multi-solver coupling) 기법이 적용되었다. 제안된 수치해석 기법은 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수행되었다. 그리고 클러스터 (cluster) 내 병렬 알고리즘 (parallel algorithm)을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다. RC 구조물의 수치해석 결과, 기존 실험 결과와 비교하여 잘 일치되었다. 또한 영역분할 개수가 증가할수록 수행시간은 감소되었고 Speed-up과 효율성은 높아졌다.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
• /
• 2003.04a
• /
• pp.34-34
• /
• 2003

전기설()폭발(Electric Wire Explosion)법은 고밀도 전류를 금속와이어에 인가시키면 저항 발열에 의해서 금속와이어가 빠르게 가열되고, 수$\mu$sec 이내에 초기체적에 비해 2~3배나 팽창한 후 폭발하는 현상을 이용하여 나노분말을 제조하는 방법으로써, 다른 제조방법에 비해 값싼 비용으로 1~50$\mu$sec의 짧은 시간동안 극히 높은 온도($10^4~10^6K$)에 도달하기 때문에, 와이어 전체가 동시에 기화하여 원재료의 조성을 갖는 분말의 합성이 가능하며, 공급되는 에너지와 시간, 챔버의 용적과 압력을 제어함으로써 평균 분말 크기를 조절할 수 있다는 잇점이 있다. 또한, 금속 와이어 주위의 분위기를 조절함으로써 금속나노분말뿐만 아리나 산화물$\cdot$질화물$\cdot$탄화물 분말, 합금 분말, 화학적 화합물이나 복합재료 나노분말들을 만들 수 있어서 여러 산업분야에 대한 응용이 크게 기대되고 있다. 본 연구에서는 전기선()폭발 챔버(Fig. 1) 와 최대 20kV까지 제어 가능한 고출력 펄스 전원장치를 자체 제작하고, 이를 이용하여 은(Ag)나노분말 합성에 대한 실험을 행하였다. 이렇게 제조된 분말은 SEM, XRD, PSA, BET 등을 이용하여 비교분석 하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.37 no.1
• /
• pp.1-7
• /
• 2017

In general, the large loads which are applied from explosion, impact, earthquake and wind at a short time caused the materials of structures to large deformations, rotations and strains locally. If such phenomena will be analyzed, hydrocodes which can be considered fluid-structure interaction under computational continuum mechanics are inevitably needed. Also, the explosion mechanism is so complicated, it is reasonable that the behaviors of structure are predicted through explosion analyses and experiment at the same time. But, unfortunately, it is true that explosion experiments are limited to huge cost, large experiment facilities and safety problems. Therefore, in this study, it is shown that the results of explosion analyses using the AUTODYN are agreed with those of existing explosion experiments for reinforced concrete slabs within reasonable error limits. And the explosion damage of the same reinforced concrete slab are assessed for quite different reinforcement arrangement spacings, concrete cover depths, and vertical reinforcements. From the explosion analyses, it is known that the more the ratio of slab thickness to reinforcement arrangement spacing is increased, and small-diameter reinforcements are used than large-diameter reinforcements on the same reinforcement ratio, and vertical reinforcements are used, the more the anti-knock capacities are improved.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.24 no.6
• /
• pp.629-636
• /
• 2011

It has been suggested that buildings designed for strong ground motions will also have improved resistance to air blast loads. As an initial attempt to quantify this behavior, the responses of a ten story steel building, designed for the 1994 building code, with lateral resistance provided by perimeter moment frames, is considered. An analytical model of the building is developed and the magnitude and distribution of blast loads on the structure are estimated using available computer software that is based on empirical methods. To obtain the relationship between pressure, time duration, and standoff distance, these programs are used to obtain an accurate model of the air blast loading. A hemispherical surface burst for various explosive weights and standoff distances is considered for generating the air blast loading and determining the structural response. Linear and nonlinear analyses are conducted for these loadings. Air blast demands on the structure are compared to current seismic guidelines. These studies present the displacement responses, story drifts, demand/capacity ratio and inelastic demands for this structure.

• Explosives and Blasting
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.15-28
• /
• 2000

국내에서는 Heavy ANFO로 더 잘 알려져 있는 Emulsion Blends는 왁스 대신 오일을 사용 하여 상온에서 펌핑이 가능하도록 한 에멀젼과 ANFO(또는 초안)의 혼합물을 일컫는다. ANFO는 저렴하고 안전하며 장약이 쉽고 밀장전되는 장점이 있지만, 내수성이 거의 없고 폭발 속도가 느리며 장약 비중이 0.75∼0.90g/cc 정도로 낮아 폭약으로서 그 위력이 작은 단점을 갖고 있다. Blends는 수용성 ANFO 입자 사이의 빈 공간을 내수성 에멀젼이 태우고 있는 형태로서 에멀젼 함량 25%부터 내수성이 나타나기 시작하여 에멀젼 함량 40% 이상에서는 완전한 내수성을 갖게 되며, 에멀젼의 함량이 증가할수록 폭발속도는 카트리지 에멀젼 폭약에 근접하게 된다. 장약 비중은 에멀젼의 함량이 증가하여 45% 근처에서 1.25∼ 1.30g/cc의 최대 값을 갖지만, 그 이상의 에멀젼 함량에서는 기폭 감도 저하로 예감제를 사용하여 비중을 감소시키는 것이 바람직하다. Blends는 자체에 물을 함유하고 있으므로 열역학적으로 계산된 단위 중량당 반응열은 ANFO에 비해 매우 적지만, 폭발속도, detonation pressure(폭굉압), borehole pressure(폭발압력) 등이 ANFO에 비해 크므로 폭발압력에서부터 암석의 파괴가 가능한 압력가지의 단위 중량당 유효한 에너지의 양은 암석의 강도가 커질수록 ANFO에 비해 매우 적지만, 폭발속도, ANFO와 비슷해진다. 따라서 장약 비중이 ANFO의 130∼145%로 높은 Blends는 동일한 천공에 더 많이 장약할 수 있어 단위 천공당 암석 파괴에 이용되는 유효 에너지의 총 양이 커지게 되므로, 공간격과 저항선을 늘릴 수 있어 총 천공수를 감소시킬 수 있다. 결론적으로, Blends의 장점은 내수성과 함께 비장약량은 비슷하거나 약간 증가하는데 비해, 천공수는 크게 감소하여 전체적으로는 발파 현장의 경제성이 향상된다는데 있다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.154-157
• /
• 2010

본 논문에서는 비선형 동적해석법을 이용하여 감쇠기의 적용이 철골조 건물의 연쇄붕괴 방지에 미치는 영향을 평가하였다. 단자유도 구조물에서 감쇠비의 변화에 따라 폭발하중이 구조물의 응답에 미치는 영향을 분석하였고, 15층 3경간 철골조 건물에서는 일정한 감쇠비 하에서 경간을 6m, 9m, 12m로 달리 하면서 감쇠기 설치 효과를 비교하였다. 단자유도 시스템의 경우 감쇠비가 증가 할수록 폭발하중에 의한 진동이 빠르게 감소하고 변위의 감소폭도 커지는 경향을 보였다. 15층 철골조 건물에서도 역시 감쇠기를 설치할 경우 수직 처짐 및 초기 진동을 제어하는 효과가 있었다. 구조물의 경간이 증가하여 수직 변위가 증가 할수록, 감쇠기에 의해 소산된 에너지도 증가하기 때문에 수직 처짐 제어효과가 큰 것으로 나타났다.

• Explosives and Blasting
• /
• v.38 no.4
• /
• pp.26-36
• /
• 2020

With the increase of expansion and use of the underground space, the possibility of an underground explosion by terrorists is increasing. In this study, after modeling a circular tunnel excavated at a depth of 50m, an explosion load was applied to the inside of the tunnel. As for the explosion load, the explosion load of the maximum explosive amount for six types of vehicle booms proposed by ATF (Bureau of Alcohol, Tobacco, and Firearms) was calculated. For the rock mass around the circular tunnel, three types of rock grades were selected according to the support pattern suggested in the domestic tunnel design. Nonlinear dynamic analysis was performed to evaluate the influence of the ground structure by examining the surface displacement using the explosion load and rock mass characteristics as parameters. As a result of the analysis, for grade 1 rock, the influence on the uplift of the surface should be considered, and for grade 2 and 3 rocks, the influence on a differential settlement should be considered. In particular, for grade 3 rocks, detailed analysis is required for ground-structure interaction within 40m. Also, it is considered that the influence of Young's modulus is the main factor for the surface displacement.