270,000 kL급 LNG 저장 탱크 외조의 폭발량에 따른 손상도 해석적 평가 Analytical Assessment of Blast Damage of 270,000-kL LNG Storage Outer Tank According to Explosive Charges원문보기
LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 그에 따른 극한 하중을 받는 LNG 저장탱크의 거동에 대한 분석이 필요하다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 테러와 같은 폭발 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 폭발 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 TNT 폭발에 대한 거동을 평가해보고자 한다. 또한 TNT 폭발량에 따른 폭발에 대한 LNG 저장탱크의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 폭발량에 따른 구조물에 거동 변화를 확인하고, 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 한다.
LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 그에 따른 극한 하중을 받는 LNG 저장탱크의 거동에 대한 분석이 필요하다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 테러와 같은 폭발 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 폭발 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 TNT 폭발에 대한 거동을 평가해보고자 한다. 또한 TNT 폭발량에 따른 폭발에 대한 LNG 저장탱크의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 폭발량에 따른 구조물에 거동 변화를 확인하고, 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 한다.
The outer tank of a liquefied natural gas (LNG) storage tank is a longitudinally and meridionally pre-stressed concrete (PSC) wall structure. Because of the current trend of constructing larger LNG storage tanks, the pre-stressing forces required to increase wall strength must be significantly incre...
The outer tank of a liquefied natural gas (LNG) storage tank is a longitudinally and meridionally pre-stressed concrete (PSC) wall structure. Because of the current trend of constructing larger LNG storage tanks, the pre-stressing forces required to increase wall strength must be significantly increased. Because of the increase in tank sizes and pre-stressing forces, an extreme loading scenario such as a bomb blast or an airplane crash needs to be investigated. Therefore, in this study, the blast resistance performance of LNG storage tanks was analyzed by conducting a blast simulation to investigate the safety of larger LNG storage tanks. Test data validation for a blast simulation of reinforced concrete panels was performed using a specific FEM code, LS-DYNA, prior to a full-scale blast simulation of the outer tank of a 270,000-kL LNG storage tank. Another objective of this study was to evaluate the safety and serviceability of an LNG storage tank with respect to varying amounts of explosive charge. The results of this study can be used as basic data for the design and safety evaluation of PSC LNG storage tanks.
The outer tank of a liquefied natural gas (LNG) storage tank is a longitudinally and meridionally pre-stressed concrete (PSC) wall structure. Because of the current trend of constructing larger LNG storage tanks, the pre-stressing forces required to increase wall strength must be significantly increased. Because of the increase in tank sizes and pre-stressing forces, an extreme loading scenario such as a bomb blast or an airplane crash needs to be investigated. Therefore, in this study, the blast resistance performance of LNG storage tanks was analyzed by conducting a blast simulation to investigate the safety of larger LNG storage tanks. Test data validation for a blast simulation of reinforced concrete panels was performed using a specific FEM code, LS-DYNA, prior to a full-scale blast simulation of the outer tank of a 270,000-kL LNG storage tank. Another objective of this study was to evaluate the safety and serviceability of an LNG storage tank with respect to varying amounts of explosive charge. The results of this study can be used as basic data for the design and safety evaluation of PSC LNG storage tanks.
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문제 정의
7과 같다. PS 텐던과 철근의 배치는 벽체 내 배치 위치에 따라 달라지며 벽체 모델링 시 그 배치를 모두 반영하여 실제 벽체에 가까운 모델을 구현하고자 하였다.
본 연구에서는 LNG 저장탱크의 폭발 하중에 대한 거동 및 구조물에 가해지는 손상 등을 파악하기 위해서 LNG 저장탱크에 적용되는 패널 부재에 대한 폭발 실험 수행과 해석적 검증을 통해 폭발 해석의 정확성을 먼저 검토할 예정이다. 폭발 실험은 한국국방과학연구소 다락대 시험장에서 실험을 수행하였으며, 2번의 예비실험과 5번의 본 폭발실험으로 나눠 진행하였다.
본 연구에서는 김호진, Malyar 등14,15,16)의 연구에서 사용한 강도 증진계수를 사용하였는데, 이 증진계수는 실험결과에 기초하여 적용된 강도증진계수를 고충격의 경우 높은 변형률 속도까지 나타낼 수 있도록 연장시킨 것이다. 최대 변형률 속도는 0.
본 연구에서는 이와 같은 응력거동을 보이고 있는 구조물의 폭발 하중 영향 평가를 다음과 같이 수행하고자 한다. PSC LNG 저장탱크 구조물의 설계 시 외부 폭발 하중과 같은 극한한계상태에서는 콘크리트에 부분재료계수 1.
229이다. 실제 프리스트레스트 콘크리트에 작용하는 극한 하중에 대한 강도증진효과는 콘크리트뿐만 아니라, 철근 및 프리스트레싱 텐던에도 적용이 되어 효과가 발생할 것이나, 본 연구에서는 극한상황에 대해서 고려하기 위하여 콘크리트의 강도증진효과만을 고려하였다.
ASCE13)에서는 지점회전, 단면의 전단변형률 등을 고려하여 폭발하중에 대한 구조물의 손상정도에 따른 응답한계를 제시하고 있는데, 콘크리트 구조물의 응답한계 기준을 다음의 Table 5에 정리하여 나타냈다. 이를 통해 폭발 하중에 대한 벽체의 안전성을 평가하고자 한다.
가설 설정
이를 구현하기 위해 LS-DYNA에서 제공하는 Initial_Stress_Beam 옵션을 통해 프리스트레싱 긴장력 적용하였다. Initial_Stress_Beam 옵션을 사용하는 경우 프리스트레싱 텐던 빔 요소에 적용시킨 힘이 초기조건으로 일정하게 유지된다고 가정한다. Fig.
따라서 프리스트레싱 텐던은 1D 빔 요소를 사용하여 콘크리트 내에 프리스트레싱 텐던의 배치 및 규격을 고려하여 *Constrained_Lagrange_in_Solid 접촉조건을 이용하여 콘크리트 요소 내에 매입시켰다. 또한 부착식 텐던으로 가정하여 콘크리트 솔리드 요소와 텐던의 변위장을 일치시켰다. 폭발 해석 시 긴장력을 초기 조건으로 설정하여야 한다.
폭발 하중의 발생은 LNG 저장탱크의 정상가동 상태에서 발생하는 것으로 가정하였다. 정상가동 상태에서 LNG 저장탱크 외조는 자중, 프리스트레싱 하중, 내압 하중 등을 받고 있으며, 그중 정상가동시의 내압은 크기가 작고 외부 폭발 하중에 대하여 역방향으로 작용하므로 무시하였다.
제안 방법
2) 벽체 손상에 대해 ASCE에서 제시한 폭발 영향 평가를 기준으로 손상에 관한 폭발 영향 평가를 실시하여 LNG 저장탱크의 내폭성능을 확인하였다.
이 옵션을 사용하여 폭발 하중으로 인한 구조물의 거동 및 폭발 압력의 변화 등의 정확성이 이미 많은 연구들에서 검증이 되었다.9,10,11) 본 연구에서는 실제 실험과 동한 조건인 TNT 15.88kg (35 lbs)의 폭약을 슬래브 구조물에서 1.5 m 떨어진 위치에서 구형으로 폭발하는 경우에 대하여 반사 압력파에 대한 최대 압력을 산정하였고, 폭발파에 의한 하중은 콘크리트 슬래브 전면에 비균질하게 적용하였다. 폭발압력과 충격량의 시간이력은 Fig.
TNT 폭발량이 폭발 거동에 미치는 영향을 확인해보기 위하여 폭발 위치를 앞서 수행한 폭발 해석과 동일하게 지면으로부터 30 m, 벽체로부터 stand-off를 1 m로 고정하고 ASCE 에서 제시한 moving vehicle bomb 공격으로 구조물에 가해질 수 있는 폭발량에 따른 폭발 시나리오를 기준으로 high threat severity의 TNT 폭발량 226.80 kg (500 lbs), very high threat severity의 TNT 폭발량 909.18 kg (2,000 lbs)로 변형하여 해석을 수행하였다. ASCE13)에서 제시한 폭발량에 따른 폭발 시나리오를 Table 7에 나타내었다.
3차원 모델링에서는 콘크리트 및 강재 벽체 등에 대한 모델링을 Shell 요소의 2차원 요소를 사용할 수 있으나 shell 요소를 사용할 경우 해석 시간이 비교적 빠르지만 접합부에서의 강성 중복 문제 등 구조물의 이상화에 따른 문제점들을 해결해야 한다. 따라서 본 연구에서는 Hypermesh 11.0을 사용하여 콘크리트 단면을 Solid 요소로 모델링하였으며 콘크리트, 철근, 텐던 등의 재료의 실제 물성치 및 비선형성을 모두 고려하였다.
철근은 주철근을 포함한 주요철근을 모델링에 모두 포함시켰는데 구조물의 크기가 초대형이다 보니 개별적으로 철근을 모델링하기가 어렵고 요소의 수가 지나치게 많아져 해석시간이 길어질 뿐만 아니라 이번 해석의 목적은 국부적 폭발 거동이 아닌 구조물의 전체적 거동을 확인하고자 하는 것이므로 철근의 상세 모델링은 필요하지 않다고 판단되었다. 따라서 철근을 분포시켜 이상화하였으며 분포된 철근은 철근 직경, 간격, 콘크리트 두께상의 위치 등을 엄밀하게 고려하기 위해 1D 빔 요소의 두께를 입력하는 방식을 이용하였고 *Constrained_Lagrange_in_Solid 접촉조건을 이용하여 콘크리트 요소 내에 매입시켰다.
폭발 하중은 비대칭 하중이므로 구조물 전체의 거동을 확인하기 위해서는 full model이 필요하다. 따라서 폭발 해석을 위해 Hypermesh 11.0을 이용하여 3D full model을 구현하였으며 더욱 정확한 예측을 위해 3D 입체 요소인 솔리드 요소로 모델링하였다.
본 연구에서는 폭발 시나리오에 따른 LNG 저장탱크 외조의 거동분석을 동적 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA로 수행하였다. 먼저 LNG 저장탱크의 적용되는 패널 부재에 대해 폭발 하중에 대한 실험을 수행하고 LS-DYNA를 이용한 유한요소 해석을 통해 유한요소 해석의 정확성을 검증하여, 270,000 kL급 full-scale LNG 저장탱크의 폭발 하중에 대한 안전성을 검토하고자 한다. 폭발 거동 해석을 통해 향후 LNG 저장 탱크 및 프리스트레스트 격납고 등의 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조 자료로 활용할 수 있도록 하고자 한다.
1과 같은 시편 지지 구조물을 SM-520, 두께 7 mm의 강재로 제작하였다. 별도의 강재 앵글과 클램프를 제작하여 콘크리트 시편과 지지 구조물이 고정될 수 있도록 하였다. D10 철근을 양단 배근하여 1,000×1,000×150 mm의 철근콘크리트 슬래브로 제작하였다.
본 연구에서 LNG 저장탱크 외조 벽체에 대한 폭발 시뮬레이션을 수행하여 외조 벽체의 외부 폭발 하중에 대한 저항 성능을 평가하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서 폭발량을 선정하는 데 있어 예비실험 및 해석에서 사용하였던 TNT 15.88 kg (35 lbs)와 ASCE13)에서 제시한 사람이 구조물 외조의 폭발하중을 가할 수 있는 최대 폭발량인 TNT 45.36 kg (100 lbs)로 선정하여 폭발 해석을 진행하였다. Fig.
본 연구에서는 주변 환경에 대한 영향을 배제하고, 구조물에 가장 큰 손상을 초래할 것으로 예측되는 폭발 위치 및 기존 폭발관련 연구 등을 종합적으로 참고하여 그 위치를 선정하였다.12)
이 밖에 현재까지 다양한 폭발 해석이 수행되었지만, 폭발 하중에 대한 LNG 저장탱크 및 격납고 등의 full-scale 프리스트레스트 철근콘크리트의 연구는 활발히 진행되고 있지 않다. 본 연구에서는 폭발 시나리오에 따른 LNG 저장탱크 외조의 거동분석을 동적 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA로 수행하였다. 먼저 LNG 저장탱크의 적용되는 패널 부재에 대해 폭발 하중에 대한 실험을 수행하고 LS-DYNA를 이용한 유한요소 해석을 통해 유한요소 해석의 정확성을 검증하여, 270,000 kL급 full-scale LNG 저장탱크의 폭발 하중에 대한 안전성을 검토하고자 한다.
해석의 정확성을 검증하기 위해 예비실험에서 수행하였던 콘크리트의 시편의 최대처짐의 결과로 구조물의 거동을 분석하는 방식과 잔류 처짐량의 결과로 구조물의 거동을 분석하는 방식으로 나누어 전체적인 결과를 분석하였다. 실험에서 LVDT를 이용하여 콘크리트 시편의 하단중앙부의 처짐량 및 구조물의 거동을 측정하였고 이를 해석결과와 비교하여 Fig. 4와 Table 2에 나타내었다. 폭발해석의 결과를 실험결과와 비교하였을 때 최대처짐량은 약 10% 및 잔류 변위량은 약 15%로 차이나는 것으로 보아 실험결과의 해석적 검증이 충분히 이루어졌다고 판단된다.
폭발 해석 시 긴장력을 초기 조건으로 설정하여야 한다. 이를 구현하기 위해 LS-DYNA에서 제공하는 Initial_Stress_Beam 옵션을 통해 프리스트레싱 긴장력 적용하였다. Initial_Stress_Beam 옵션을 사용하는 경우 프리스트레싱 텐던 빔 요소에 적용시킨 힘이 초기조건으로 일정하게 유지된다고 가정한다.
본 연구에서는 LNG 저장탱크의 폭발 하중에 대한 거동 및 구조물에 가해지는 손상 등을 파악하기 위해서 LNG 저장탱크에 적용되는 패널 부재에 대한 폭발 실험 수행과 해석적 검증을 통해 폭발 해석의 정확성을 먼저 검토할 예정이다. 폭발 실험은 한국국방과학연구소 다락대 시험장에서 실험을 수행하였으며, 2번의 예비실험과 5번의 본 폭발실험으로 나눠 진행하였다. 예비실험은 폭약량에 의한 폭발 하중이 구조물에 가해졌을 때, 구조물에 설치된 게이지의 응답 및 구조물의 거동을 파악할 수 있는 적절한 폭약량을 산정하기 위한 실험으로 진행되었으며, 실제 실험에서는 TNT 15.
폭발 하중은 내압, 자중 등의 축대칭 하중과는 달리 비대칭 하중으로 일반적으로 3차원 유한요소해석이 요구되어 LS-DYNA explicit 해석프로그램을 이용해서 폭발 하중을 받는 패널부재 실험을 시뮬레이션 하였다.
실험 대상구조물은 철근콘크리트 패널 구조물로 선정하였으며, 콘크리트 시편을 지면과 동일한 위치에 거치시켜 구조물 부근의 대기 중 자유폭발을 유도하였다. 폭발로 발생할 수 있는 회절 및 간섭 효과를 최소화하여 콘크리트 시편 위에서만 폭발압력하중을 받을 수 있도록 하였다. 따라서 콘크리트 시편의 거치와 거동 측정을 위하여 Fig.
폭발실험에서의 앵글과 클램프를 사용하여 콘크리트 시편과 지지 구조물을 고정시켰던 것을 비슷하게 모사하기 위해서 철근콘크리트 패널의 상부면과 하부면의 양단을 fixed 로 설정하였으며, 상세 모델링은 다음 그림 Fig. 2와 같다.
3을 적용하여 콘크리트 강도를 감소시킴으로써 구조물의 안전성을 확보하고 있다. 하지만 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램을 사용한 시뮬레이션을 통해 직접 외조 구조물 벽체에 폭발 하중을 가해주었으므로 부분재료계수를 적용하여 콘크리트 강도를 감소시킬 필요가 없다고 판단되었으므로 재료의 설계 강도인 fck = 40 MPa 그대로를 재료의 한계허용응력으로 설정하였다.
해석의 정확성을 검증하기 위해 예비실험에서 수행하였던 콘크리트의 시편의 최대처짐의 결과로 구조물의 거동을 분석하는 방식과 잔류 처짐량의 결과로 구조물의 거동을 분석하는 방식으로 나누어 전체적인 결과를 분석하였다. 실험에서 LVDT를 이용하여 콘크리트 시편의 하단중앙부의 처짐량 및 구조물의 거동을 측정하였고 이를 해석결과와 비교하여 Fig.
대상 데이터
폭발로 발생할 수 있는 회절 및 간섭 효과를 최소화하여 콘크리트 시편 위에서만 폭발압력하중을 받을 수 있도록 하였다. 따라서 콘크리트 시편의 거치와 거동 측정을 위하여 Fig. 1과 같은 시편 지지 구조물을 SM-520, 두께 7 mm의 강재로 제작하였다. 별도의 강재 앵글과 클램프를 제작하여 콘크리트 시편과 지지 구조물이 고정될 수 있도록 하였다.
본 연구에서 폭발 해석 시 사용한 구조물은 270,000 kL급 LNG 저장탱크 외조로 바닥 슬래브부터 돔형지붕까지 그 높이가 59.659 m이고 벽체와 링빔까지의 높이가 약 48.28 m이다. 저장탱크 외조의 내부 반지름은 46.
동적유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA에서는 많은 수의 콘크리트 재료 모델을 제공하는데 그중에서도*MAT_BRITTLE_DAMAGE (MAT_96), *MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_ CONCRETE (MAT_111), *MAT _PSEUDO_TENSOR (MAT_16) *MAT_CSCM_CONCR, ETE (MAT_159), *MAT_CONCRETE_ DAMAGE_REL3 등의 콘크리트 재료 모델을 제시하고 있다. 본 연구에서는 콘크리트는 폭발 하중의 특성이 반영된 *MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3 (MAT_72)을 사용하였다. MAT_ 072R3는 MAT_16을 수정보완하여 재료의 변형률 효과와 누적 손상의 특징이 반영된 재료모델이며, 폭발하중의 평가에 필요한 동적강도증진효과를 고려할 수 있다.
D10 철근을 양단 배근하여 1,000×1,000×150 mm의 철근콘크리트 슬래브로 제작하였다. 사용된 D10 철근은 항복강도 400 MPa, 극한강도 600 MPa이며, 양방향 모두 82 mm 간격으로 배근하였다. 선정된 대상 구조물에 사용된 콘크리트의 재료물성실험을 수행하였고 이를 Table 1에 나타내었다.
88 kg (35 lbs)를 사용하였다. 실험 대상구조물은 철근콘크리트 패널 구조물로 선정하였으며, 콘크리트 시편을 지면과 동일한 위치에 거치시켜 구조물 부근의 대기 중 자유폭발을 유도하였다. 폭발로 발생할 수 있는 회절 및 간섭 효과를 최소화하여 콘크리트 시편 위에서만 폭발압력하중을 받을 수 있도록 하였다.
폭발 실험은 한국국방과학연구소 다락대 시험장에서 실험을 수행하였으며, 2번의 예비실험과 5번의 본 폭발실험으로 나눠 진행하였다. 예비실험은 폭약량에 의한 폭발 하중이 구조물에 가해졌을 때, 구조물에 설치된 게이지의 응답 및 구조물의 거동을 파악할 수 있는 적절한 폭약량을 산정하기 위한 실험으로 진행되었으며, 실제 실험에서는 TNT 15.88 kg (35 lbs)를 사용하였다. 실험 대상구조물은 철근콘크리트 패널 구조물로 선정하였으며, 콘크리트 시편을 지면과 동일한 위치에 거치시켜 구조물 부근의 대기 중 자유폭발을 유도하였다.
성능/효과
1) 폭발량을 선정하는 데 있어 예비실험의 폭발량 및 사람이 휴대할 수 있는 폭발량 45.36 kg (100 lbs)로 선정하여 LNG 저장탱크 구조적 취약 위치에 폭발 해석을 수행한 결과 발생한 응력에 비해 변위는 매우 미소한 크기로 발생하였는데 이는 매우 짧은 순간 폭발이 발생하여 충격력이 벽체 후면까지 전달되지 못했기 때문으로 판단된다.
3) 1 m stand-off 폭발 이격거리, TNT 45.36 kg (100 lbs)의 짧은 순간 발생하는 폭발 하중 해석을 통한 손상도 분석 결과, 초기 순간 발생하는 폭발 하중이 폭발하중의 주요한 손상 요소가 되는 것을 확인하였다.
4) ASCE에서 제시한 콘크리트 구조물에 발생 가능한 폭발 시나리오별 위협도 평가를 기준으로 하여 폭발량을 TNT 45.36 kg (100 lbs), 226.80 kg (500 lbs), 909.18 kg (2,000 lbs)으로 선정하여 폭발량에 따른 폭발 하중 해석을 수행하였으며 최대 폭발량인 909.18 kg (2,000 lbs)의 하중에서도 LNG 저장탱크는 안전한 것으로 판단된다.
위에서 살펴본 바와 같이 TNT 45.36 kg (100 lbs)의 외부 폭발 하중 시나리오에 따라 유한요소해석을 실시해 본 결과 폭발 당시 벽체에 순간적으로 발생한 최대 처짐량은 0.23 mm로 δ/L = 0.08%으로서 ASCE 기준에 의한 휨 변형에 대해 경미한 손상으로 판단되는 4% 이하이므로 벽체의 폭발 영향 평가에서 손상에 대한 안전측으로 평가할 수 있다.
폭발해석의 결과를 실험결과와 비교하였을 때 최대처짐량은 약 10% 및 잔류 변위량은 약 15%로 차이나는 것으로 보아 실험결과의 해석적 검증이 충분히 이루어졌다고 판단된다. 즉, 본 연구에서 사용한 콘크리트 재료모델을 사용하였을 경우 유한요소해석결과가 방호설계의 적용에 타당성이 있음을 검증하였다.
4와 Table 2에 나타내었다. 폭발해석의 결과를 실험결과와 비교하였을 때 최대처짐량은 약 10% 및 잔류 변위량은 약 15%로 차이나는 것으로 보아 실험결과의 해석적 검증이 충분히 이루어졌다고 판단된다. 즉, 본 연구에서 사용한 콘크리트 재료모델을 사용하였을 경우 유한요소해석결과가 방호설계의 적용에 타당성이 있음을 검증하였다.
후속연구
먼저 LNG 저장탱크의 적용되는 패널 부재에 대해 폭발 하중에 대한 실험을 수행하고 LS-DYNA를 이용한 유한요소 해석을 통해 유한요소 해석의 정확성을 검증하여, 270,000 kL급 full-scale LNG 저장탱크의 폭발 하중에 대한 안전성을 검토하고자 한다. 폭발 거동 해석을 통해 향후 LNG 저장 탱크 및 프리스트레스트 격납고 등의 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조 자료로 활용할 수 있도록 하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폭발 하중이 축대칭 하중과는 다르게 요구되는 해석분야는 무엇인가?
폭발 하중은 내압, 자중 등의 축대칭 하중과는 달리 비대칭 하중으로 일반적으로 3차원 유한요소해석이 요구되어 LS-DYNA explicit 해석프로그램을 이용해서 폭발 하중을 받는 패널부재 실험을 시뮬레이션 하였다.
LNG 저장탱크 관련 해석 연구의 한계점은 무엇인가?
이 밖에도 LNG 저장탱크의 설계 및 해석과 관련한 많은 논문들이 발표되었다. 하지만 LNG 저장탱크 관련 해석 연구들을 살펴보면 LNG particle의 움직임에 따라 내조에 작용하는 압력을 고려한 내조해석이 대부분이고 하중조건 및 하중조합조건에서 폭발 하중에서 LNG 탱크의 외조에 대한 해석검토는 미미한 수준임을 알 수 있다.
사람이 휴대할수 있는 폭발량에 의한 외조 벽체의 외부 폭발 하중에 대한 저항 성능 평가 결과는 어떠한가?
1) 폭발량을 선정하는 데 있어 예비실험의 폭발량 및 사람이 휴대할 수 있는 폭발량 45.36 kg (100 lbs)로 선정하여 LNG 저장탱크 구조적 취약 위치에 폭발 해석을 수행한 결과 발생한 응력에 비해 변위는 매우 미소한 크기로 발생하였는데 이는 매우 짧은 순간 폭발이 발생하여 충격력이 벽체 후면까지 전달되지 못했기 때문으로 판단된다.
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