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문제 정의
- 본 연구에서는 기존 방법을 개선하여 국내의 CANDU형 및 한국형 원전 격납건물 돔에 비축대칭으로 배치된 텐던을 축대칭 모델에 적합하도록 변환하는 합리적인 절차을 제안하였다. 텐던 강성의 모델링에서는 실제 3차원으로 배치된 돔 텐던의 자오선방향 및 원환방향으로의 강성 기여를 적절히 고려할 수 있도록 텐던을 등가의 층으로 근사화하였다.
- 여기에서는 기존 연구와는 또 다른 방법론에 의해 이러한 힘들을 변환하여 실제의 3차원 해석 결과와 비슷한 값을 산출하도록 축대칭 모델상에서 구현하고자 한다. 프리스트레싱 효과를 유한요소 모델상에서 구현하는 방법에는 크게 등가하중법 (equivalent load method) 및 초기응력법 (initial stress method)0] 있으며〃, 이하에서는 두 가지 방법 모두를 비교하여 논하고자 한다.
- 이 중에서 본 연구에서는 주로 돔 텐던의 축대칭 모델링 기법을 고찰하였다. 비축대칭으로 배치된 돔 텐던은 격납건물 형식에 따라 배치 방법에 차이를 보이며, 국내의 대표적인 원전의 돔 텐던을 예로 들자면 한국형(KSNP: Korean Standard Nuclear Power Plant) 격납건물은 2방향으로, CANDU형 격납건물은 3방향으로 배치된다.
가설 설정
- CANDU형 돔에는 Fig. 1(a)와 같이 텐던들이 비교적 조밀한 간격으로 돔 전체에 거쳐 3방향으로 고르게 배치되어 있으므로, 프리스트레싱에 의한 압력, 즉, 등가 분포하중은 평균화되어 돔 전체적으로 비교적 일정한 크기로 돔 표면에 직각방향으로 작용한다고 가정해 볼 수 있다. 한편, 돔 텐던의 정착부에 작용하는 힘, 즉, 등가집중하중 중에서 축대칭 모델에서 구현될 수 있는 힘은 축대칭 평면상의 힘이다.
- 하지만 본 유도에서는 모든 텐던이 돔 두께의 중간에 위치한다고 가정하였으며, 이 가정이 전체 해석 결과에 미치는 영향은 미미하다. 또한, Fig. 2에서는 수식 유도상의 편의를 위해 평면상 텐던 형상이 등 간격이고 직선이라고 가정하였으며, 이는 실제의 배치와 미소한 차이는 있으나 CANDU형 돔은 매우 납작한 형태이므로 가정에 따른 텐던 형상의 근사화 정도는 매우 작은 편이다.
- 각 방향 텐던은 돔 두께상의 중심에 가깝게 위치하지만 미소한 높이 차이가 있다. 하지만 본 유도에서는 모든 텐던이 돔 두께의 중간에 위치한다고 가정하였으며, 이 가정이 전체 해석 결과에 미치는 영향은 미미하다. 또한, Fig.
- 3과 같이 수직 방향이므로 성분 분리 등의 절차가 필요 없어 수식의 유도가 훨씬 간편하다. 한국형은 벽체 수직 텐던이 그대로 돔 텐던으로 이어지므로 실제로 돔 상에는 정착부가 존재하지 않지만 수식의 유도를 위해 임시로 가상의 정착부를 가정한다. 일반부의 등가분포하중은 역시 식 (15)와 같은 빙식으로 구할 수 있으며, 단, 한국형에서 Ra 은 R로 대체한다.
- 단위길이당 집중하중 输를 구할 수 있다. 한편, 실제 텐던들이 고르게 배치된 관계로 텐던 층의 자오선 방향 및 원환방향으로 프리스트레싱 효과가 유사하게 발생한다고 가정해 볼 수 있다. 이때 축대칭 모델에 작용시킬 등가 분포하중은 Fig.
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