본 연구는 플랜트 시설물의 특성을 반영한 내폭 설계 모델링 가이드라인의 개발을 목적으로 한다. 이에 따라 다양한 조건을 갖는 골조와 단일 부재에 비선형 동적 해석을 수행하였으며 부재의 거동을 분석 및 평가하여 골조를 단일 부재로 해석할 수 있는 조건과 범위를 제시하였다.
상용 프로그램 MIDAS GEN을 활용하여 비선형 동적 해석을 수행하였으며 부재의 치수와 재료적 성질을 플랜트 시설물에서 일반적으로 사용하는 값을 적용하였다. 단부조건과 횡변위, 유효강성과 슬래브의 자중을 고려한 7개의 해석 모델을 구성하였으며 부재의 고유주기와 하중 지속 시간의 비율, 보-기둥 강성비는 동적 거동에 영향을 미치므로 이를 변수로 하여 최대 응답에 미치는 영향을 확인하였다.
플랜트 폭발의 대표적 유형인 증기운 폭발을 폭발 하중으로 산정하여 골조와 단일 부재에 적용하였으며, 수치해석 방법 중 뉴마크 평균 가속도법, 재료적 비선형을 고려하기 위한 소성힌지와 탄성 이선형 이력 모델을 적용하여 비선형 동적 해석을 수행하였다.
내폭 설계를 위한 부재의 응답기준은 변형 한계를 기초하며, 연성도와 지지회전각으로 구성된다. 이에 따라 골조와 기둥의 최대 응답의 결과를 최대 변위 및 연성도, 최대변위와 회전각의 오차율로 비교하여 골조를 단일 부재로 단순화하여 해석할 수 있는 범위를 알아보았다.
연구의 결과는 폭발하중을 받는 골조를 단일 부재로 해석하는 기존 플랜트 시설물의 내폭 설계 방법의 기초 근거 자료로 제시될 수 있으며, 다양한 조건의 모델을 예측할 수 있는 내폭 설계 가이드라인으로서 활용될 수 있다.