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[국내논문] 방폭 콘크리트 구조물의 해석기법 및 재료모델
Analysis Techniques of Blast Resistance Concrete Structures and Concrete Material Model 원문보기

콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute, v.23 no.2, 2011년, pp.30 - 36  

김장호 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  박대효 (한양대학교 건설환경공학과)

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문제 정의

  • 폭발하중에 대한 구조물의 거동은 설계 및 해석상의 편의를 위해 Biggs(1964)에 의해 단자유도계(Single-Degree-OfFreedom system, SDOF)와 다자유도계(Multi-DegreeOf-Freedom system, MDOF)의 집중질량(lumped mass) 모델을 이용하여 폭발하중에 대한 구조물의 거동을 평가하고 근사적으로 설계할 수 있는 기법을 제시하였다. 그러나 본 고에서는 단자유도계를 바탕으로 두고 있는 하중-충격량(pressureimpulse, 이하 P-I) 도표를 설명하기 위하여 단자유도계에 대해서만 다루고자 한다.
  • 그러므로 기존의 해석적 기법과는 다른 방식의 접근이 필요하다13∼14, 17). 따라서 본 고에서는 폭발하중에 대한 구조물의 거동 및 설계를 위하여 방폭구조물에 대한 해석기법의 특성을 단자유도 모델을 사용한 단순해석기법과 비선형 재료모델을 적용한 정밀해석기법으로 나눠 설명하고자 한다. 또한 정밀해석기법에서 고려한 콘크리트 재료모델의 소개와 더불어 향후 필요한 해석적 연구방향에 대하여 제시하고자 한다.
  • 따라서 본 고에서는 폭발하중에 대한 구조물의 거동 및 설계를 위하여 방폭구조물에 대한 해석기법의 특성을 단자유도 모델을 사용한 단순해석기법과 비선형 재료모델을 적용한 정밀해석기법으로 나눠 설명하고자 한다. 또한 정밀해석기법에서 고려한 콘크리트 재료모델의 소개와 더불어 향후 필요한 해석적 연구방향에 대하여 제시하고자 한다.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
한국의 테러 발생 가능성이 항시 존재하는 이유는? 전 세계는 지금 지진, 화학약품, 폭약, 충돌, 테러 등의 각종 원인에 의하여 폭발사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 인구가 밀집된 세계 여러 대도시들에서는 우연한 단 한 번의 폭발사고에도 수많은 인명피해 및 재산피해가 발생할 가능성이 높다고할 수 있다. 특히, 세계에서 유일한 분단국가인 한국에서는 지속적인 국제정세의 변화 속에서 북한이나 다른 국가들에 의한 테러 발생 가능성이 항시 존재하며, 몇개의 대도시에 국가 인구 대부분이 밀집되어 있는 주거 특성을 가지고 있어 테러나 폭발사고가 발생할 경우 매우 큰 국가적인 손실과 피해를 예상할 수 있다(김장호 등, 2009). 더불어 최근에 발생된 천안함 피격사건과 연평도 포격사건 등 북한의 무차별적 공격이 증가하면서 군사시설 뿐 아니라 사회기반시설물 및 민간시설물에도 방호설계 개념의 도입이 필요한 상태이다.
한국의 테러 발생이 더욱 치명적인 이유는 무엇인가? 전 세계는 지금 지진, 화학약품, 폭약, 충돌, 테러 등의 각종 원인에 의하여 폭발사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 인구가 밀집된 세계 여러 대도시들에서는 우연한 단 한 번의 폭발사고에도 수많은 인명피해 및 재산피해가 발생할 가능성이 높다고할 수 있다. 특히, 세계에서 유일한 분단국가인 한국에서는 지속적인 국제정세의 변화 속에서 북한이나 다른 국가들에 의한 테러 발생 가능성이 항시 존재하며, 몇개의 대도시에 국가 인구 대부분이 밀집되어 있는 주거 특성을 가지고 있어 테러나 폭발사고가 발생할 경우 매우 큰 국가적인 손실과 피해를 예상할 수 있다(김장호 등, 2009). 더불어 최근에 발생된 천안함 피격사건과 연평도 포격사건 등 북한의 무차별적 공격이 증가하면서 군사시설 뿐 아니라 사회기반시설물 및 민간시설물에도 방호설계 개념의 도입이 필요한 상태이다.
국내의 방호기술의 구축에 제한 사항은 무엇이 있는가? 이를 위하여 폭발하중을 받는 콘크리트 구조물의 거동에 관한 연구를 통한 독자적인 방호기술의 구축에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 실제 국내의 방호 기술은 미국 및 유럽, 일본 등의 해외 선진국에 비하여 미흡한 수준의 단계에 있으며, 국가안보와도 밀접한 관계가 있는 분야이기에 국내를 비롯하여 해외의 기술 및 자료에 대한 정보 공유가 상당히 제한적으로 이뤄지고 있는 실정이다3, 11, 13∼ 14).
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