Improving the blast resistance of structural establishments has become an imperative engineering commitment to prevent property damage and fatalities in terrorist incidents. This study investigates the effects of blast mass and stand-off distance on CFRP skin concrete core sandwich bunkers of varying thicknesses using ABAQUS/Explicit software with CONWEP functionality. The considered parameters include TNT masses of 1, 10, and 25 kg and stand-off distances of 0.1, 1, 2, and 2.5 meters on structures with 200, 250, and 500 mm core thicknesses. The study finds that there exists a declining response corresponding to the blasting mass reduction coupled with increases in the stand-off distance and core thickness. The 500 mm thick bunker sustains less damage compared to those with 200 mm and 250 mm core thicknesses. The sandwich configuration remains structurally advantageous vs. those without skins. The sandwich bunker with a 500 mm thick concrete core gives the best performance against the 10 kg TNT blast load with a 1 m standoff distance exhibiting a 22.8% reduction in damage vs. that without skins. Mathematical expressions are then formulated for predicting maximum von Mises stress, principal stress, and displacement of sandwich bunkers as functions of TNT masses, stand-off distances, and core thicknesses.
Park, Jun-Sik;Cha, Hyun-Jong;Hong, Eun-Soo;Jun, Hyung-Woo;Oh, Tae-Min
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.23
no.6
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pp.589-604
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2021
Waterjets for rocks have various advantages of the non-contact and eco-friendly excavation using only water and abrasive. To overcome the problems (e.g., dust and noise occurrence) of the conventional drilling methods, waterjet excavation methods are broadly used. It is advantageous to operate a couple of nozzles in order to increase the waterjet excavation efficiency. When multiple nozzles are used, it is essential to analyze the excavation performance and shape according to the nozzle operation method. In this study, nozzle angle, horizontal distance between nozzles, and standoff distance were defined as nozzle operating parameters and the excavation performance and shape were analyzed. As a result of the experiment, when the nozzle angle and standoff distance are increased, the excavation depth is decreased and the effective depth tends to be increased. In addition, based on the experimental results, the excavation shape criteria required for nozzle insertion were proposed and optimal nozzle operating parameters were derived according to the criteria. This study result is expected to be used as useful basic research in the future development of multiple waterjet nozzles for rock drilling.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.6
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pp.629-636
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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.
In this study, standoff detonation tests and static beam tests on $160{\times}290{\times}2200mm$ RC beams were conducted to investigate the effect of local damage on the flexural strength and ductility index. And also, blast resistance of RC beams strengthened with steel fiber and FRP sheet were evaluated by these tests. The standoff detonation tests were performed with charge weight of 1kg and standoff distance of 0.1m. After the tests, crater diameters and loss weights of specimens were measured to evaluate the local damage of specimens. Flexural strength and ductility index were measured by conducting the static beam tests on the damaged and undamaged specimens. As a test results, normal concrete specimen(NC) showed relatively large crater and spall diameters that caused weight loss of 23.5kg as a local damage. Whereas, steel fiber reinforced concrete specimen(SFRC) and FRP sheet retrofitted specimens(NC-F, NC-FS) showed higher blast resistance than NC by reducing crater size and weight loss. Flexural strength and ductility index were decreased in case of local damaged specimens by detonation. Especially, large decrease of flexural strength was shown in NC as compared with intact specimen and brittle failure was occurred due to buckling of compressive reinforcement. In case of specimens strengthened with steel fiber and FRP sheet, residual flexural strength and ductility index were increased as compared with NC. In these results, it is concluded that critical local damage can be occurred unless enough standoff distance can be assured even if the charge weight is small. and it is verified that strengthening method using steel fiber and FRP sheet can increase blast resistance.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.14
no.5
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pp.517-528
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2012
Inserting a nozzle assembly into a removed cutting space during a continuous cutting operation is necessary in rock excavation using an abrasive waterjet. In this study, a combined two nozzle assembly is used to secure enough removal width. The shape of the cut space is affected by the geometric parameters (standoff distance, nozzle angle, and vertical distance between the nozzle tips) of the combined nozzle assembly. Abrasive waterjet cutting tests are performed with various geometric parameters for granite rock specimens. Optimized geometric parameters for the nozzle inserting process are determined and verified through the experimental tests.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.16
no.2
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pp.135-141
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2017
An experimental study of micro blasting for a rotating aluminum rod was conducted through the statistical analysis of ANOVA to obtain the effect of blasting conditions. The rotating equipment was designed and constructed with forward and backward moving for helical blasting, but rotation was used in this study. The blasting condition factors were the type of abrasive particle, nozzle diameter, pressure, standoff distance, injection time, etc. The width of the surface, the maximum depth of the sprayed surface, and ANOVA were analyzed by statistical analysis. The results showed that the contributions of the main factors were pressure, nozzle diameter, and injection particle.
Park, Kang-Su;Bahk, Yeon-Kyoung;Go, Jeung-Sang;Shin, Bo-Sung
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.16
no.5
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pp.183-190
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2007
It is well known that abrasive waterjet(AWJ) was developed as a kind of high-density energy processing technologies. AWJ is used to obtain the better cutting quality of various materials such as metals, ceramics, glass and composite materials within a short manufacturing time because of the characteristics of heatless and noncontact processing. However, AWJ device still has some problems to obtain the high quality of thin workpiece. In this paper, we investigated the optimal microcutting conditions of AWJ, such as maximum pressure, cutting speed and standoff distance of thin multi-layered materials. The experimental results show that AWJ has possibilities and potential to apply to the microcutting of thin multi-layered materials for IT industrial applications.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.2
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pp.149-156
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2016
The hypersonic flow on the stagnation streamline of a blunt body is analyzed with quasi one-dimensional (1-D) Navier-Stokes equations approximated by adopting the local similarity to the two-dimensional (2-D)/axisymmetric Navier-Stokes equations. The governing equations are solved using the implicit finite volume method. The computational domain is confined from the stagnation point to the shock wave, and the shock fitting method is used to find the shock position. We propose a boundary condition at the shock, which employs the shock wave angle in the vicinity of the stagnation streamline using the shock shape correlation. As a result of numerical computation conducted for the hypersonic flow over a sphere, the proposed boundary condition is shown to improve the accuracy of the prediction of the shock standoff distance. The quasi 1-D Navier-Stokes code is efficient in computing time and is reliable for the flow analysis along the stagnation streamline and the prediction of heat flux at the stagnation point in the hypersonic blunt body flow.
Kang, Joo-Won;Jo, Eunsun;Kim, Min Sook;Lee, Young Hak
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.15
no.1
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pp.95-102
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2015
The purpose of this study is to establish and examine the analytical methods based on FEA to predict the behavior of the precast prestressed concrete panels under blast loading. The precast prestressed concrete structures are on the rise, but there is little research in this regard explosion. In this paper, we set the variable to the three models. TNT 500 kg was an explosion in the standoff-distance 3m. In conclusion, the precast models damage was concentrated in the bonded portion. The concrete panels after an explosion occurred continuously deformed. But the including prestressed panels deformation occurs only at the beginning of the explosion were able to see the results.
Ha, Ju-Hyung;Yi, Na-Hyun;Kim, Sung-Bae;Choi, Jong-Kwon;Kim, Jang-Ho Jay
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.22
no.1
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pp.93-102
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2010
Recently, FRP usage for strengthening RC structures in civil engineering has been increasing. Especially, the use of FRP to strengthen structures against blast loading is growing rapidly. To estimate FRP retrofitting effect under blast loading, blast tests with nine $1,000{\times}1,000{\times}150\;mm$ RC panel specimens, which were retrofitted with carbon fiber reinforced polymer (CFRP), Polyurea, CFRP with Poly-urea and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) have been carried out. The applied blast load was generated by the detonation of 15.88 kg ANFO explosive charge at 1.5 m standoff distance. The data acquisitions not only included blast waves of incident pressure, reflected pressure, and impulse, but also included central deflection and strains at steel, concrete, and FRP surfaces. The failure mode of each specimen was observed and compared with a control specimen. From the test results, the blast resistance of each retrofit material was determined. The test results of each retrofit material will provide the basic information for preliminary selection of retrofit material to achieve the target retrofit performance and protection level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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