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풍하중의 변동성을 고려한 LNG 하역구조물의 신뢰성해석
Reliability analysis of LNG unloading arm considering variability of wind load 원문보기

韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.19 no.2 = no.87, 2007년, pp.223 - 231  

김동현 (군산대학교) ,  임종권 (아이엠기술단) ,  고재필 (한국가스공사)

초록
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풍속의 확률분포를 고려한 통영생산기지 LNG 하역설비인 Unloading arm의 신뢰성해석을 수행하였다. 기상대의 풍속 관측기록을 이용하여 풍속의 극치분포를 추정하였으며 구조물에 가해지는 풍하중은 풍속과 풍압계수를 적용한 분포하중으로 고려하였다. 하역설비는 판요소와 입체요소를 이용하여 모델링하였고 지면접촉부는 접촉요소를 이용하여 압축력에만 저항하도록 하였다. 신뢰성해석을 위해서 주요부위의 최대응력을 표현하는 응답면을 구하였으며 이 값이 허용응력 및 항복응력을 초과하는지의 여부를 신뢰함수로 정의하여 파괴확률을 구하였다. 또한, 재료강도의 저하가 파괴확률에 미치는 영향을 파악하기 위하여 민감도 분석을 수행하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Considering wind speed uncertainty, reliability analysis of the LNG unloading arm at Tongyoung Production Site was performed. Extreme distribution of wind speed was estimated from the data collected at the weather center and wind load was calculated using wind velocities and coefficients of wind pre...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한, 구조물의 설계에 사용되는 모든 물리적 특성, 기하학적 특성, 외력요인 등은 확률적 변동성을 가지지만 본 연구에서는 풍속의 변동성을 제외한 다른 설계변수의 확률적 변동성은 고려하지 않았다. 그리고, 실제 강풍에 의한 구조물의붕괴는 동적 거동과 밀접하게 관련되어 있어 와류현상에 의한피로파괴가 나타나는 것이 일반적이지만 풍하중을 정적으로재하하고 단지 최대풍속의 변동에 의한 파괴확률을 평가하여위험시설물의 관리자들로 하여금 간편하게 위험도를 평가할수 있는 방법을 제시하고자 한다.
  • 대상시설물인 unloading arm 시설물은 전량 수입에 의존하고 있고 체계적인 안전성평가 방법 및 절차가 없는 실정으로서 그 안전성 수준에 대한 정확한 판단 및 위험관리를 위한 적절한 의사결정에 어려움이 있었다. 따라서, 본 연구에서는 unloading arm 이 통영지역 풍속의 변동성을 고려한 신뢰성 해석을 통해 확률론적 안정성을 평가하고자 하였다.
  • 본 연구는 풍하중에 노출된 LNG 하역구조물의 확률적 안정성을 풍속의 변동성을 고려하여 검토하였다. 물론 신뢰성해석에 있어 다양한 설계변수에 대한 확률적 변동성을 고려해야 실질적인 파괴확률을 평가할 수 있다.
  • 이들은 상용프로그램을 이용하여 신뢰함수에 참여하는 변수들의 응답면을 구한 후 Level II 기법으로 신뢰성해석을 수행하였다. 연구에서도기존에 개발된 응답면기법을 이용하여 unloading arm의 신뢰성 해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 따라서, 생산기지의 풍속기록을 대체하기위해서 가장 가까운 통영기상대의 풍속 관측자료를 이용하였다. 또한, 구조물의 설계에 사용되는 모든 물리적 특성, 기하학적 특성, 외력요인 등은 확률적 변동성을 가지지만 본 연구에서는 풍속의 변동성을 제외한 다른 설계변수의 확률적 변동성은 고려하지 않았다. 그리고, 실제 강풍에 의한 구조물의붕괴는 동적 거동과 밀접하게 관련되어 있어 와류현상에 의한피로파괴가 나타나는 것이 일반적이지만 풍하중을 정적으로재하하고 단지 최대풍속의 변동에 의한 파괴확률을 평가하여위험시설물의 관리자들로 하여금 간편하게 위험도를 평가할수 있는 방법을 제시하고자 한다.
  • 항복응력의 확률분포는 다음과 같은 평균 및 표준편차를 가지는 정규분포로 가정하였다.
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참고문헌 (9)

  1. 김동현, 오병철, 전인식(2005) 풍속변화가 컨테이너크레인 타이 다운의 안전율에 미치는 영향, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제25권, 제6A호, pp. 1127-1131 

  2. 이성로, 배용귀(2004) 격납건물의 내진안전성 평가, 구조물진단학회논문집, Vol. 8, No. 3, pp. 225-233 

  3. 항만 및 어항 설계기준(1999) 해양수산부 

  4. Ang, A.H.S. and Tang, W.H. (1975) Probability concepts in engineering planning and design, Vol I and Vol II, John Wiley & Sons 

  5. BSI, (1983) Rules for the design of cranes, Part I. specification for classification, stress calculations and design criteria for structures 

  6. Haldar, A. and Mahadevan, S. (2000) Reliability assessment using stochastic finite element analysis, John Wiley & Sons 

  7. Haldar, A. and Hahdevan, S. (2000) Probability reliability and statistical methods in engineering design, John Wiley & Sons 

  8. JIS Code, (1976) Specification for the design of crane structures(B8821) 

  9. Niigata, (2003) Structural Calculation of LNG Unloading Arm, Korea Gas Corporation 

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