Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea ISSN:1229-3059(Print) 2287-2302(Online) 한국전산구조공학회 논문집

가스폭발은 해양플랜트 산업에서 발생할 수 있는 치명적인 사고 중 하나이며, 탑사이드 플랫폼은 폭발압력에 따른 구조 건전성을 확보해야만 한다. 따라서, 해양플랜트 분야에서는 이러한 폭발사고에 대비한 방폭설계에 관한 많은 연구가 수행되었지만, 여전히 추가적으로 세밀한 분석이 더 필요한 실정이다. 폭발 설계하중 계산과정에서 도출된 충격량은 CFD 해석결과로 계측된 폭발 압력 응답에서의 곡선 아래 면적의 절대 값에 의해 결정되어 진다. 하지만 가스폭발에서의 부압구간은 TNT 폭발이나 가스폭발과는 달리 상당부분 존재한다. 본 연구의 목표는 이러한 부압구간이 구조물의 거동에 미치는 영향에 대해서 분석하는 것이다. 따라서 방폭설계가 필수적으로 요구되어지는 FPSO 탑사이드의 방화벽을 폭발하중에 따른 구조응답을 분석하기 위한 대상물로 선정하였다. 폭발 하중-시간이력 데이터는 FLACS를 이용한 폭발 시뮬레이션 과정을 통해 획득하였으며, LS-DYNA는 비선형 과도 응답해석을 위해 사용되었다.

As a gas explosion is the most fatal accident in shipbuilding and offshore plant industries, all safety critical elements on the topside of offshore platforms should retain their integrity against blast pressure. Even though many efforts have been devoted to develop blast-resistant design methods in the offshore engineering field, there still remain several issues needed to be carefully investigated. From a procedure for calculation of explosion design pressure, impulse of a design pressure model having completely positive side only is determined by the absolute area of each obtained transient pressure response through the CFD analysis. The negative pressure phase in a general gas explosion, however, is often quite considerable unlike gaseous detonation or TNT explosion. The main objective of this study is to thoroughly examine the effect of the negative pressure phase on structural behavior. A blast wall for specific FPSO topside is selected to analyze structural response under the blast pressure. Because the blast wall is considered an essential structure for blast-resistant design. Pressure time history data were obtained by explosion simulations using FLACS, and the nonlinear transient finite element analyses were performed using LS-DYNA.