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대용량 스테인리스 강재 사각형 물탱크 구조의 유한요소 응력해석
Finite Element Stress Analysis of Large Sized Rectangular Water Tank Structures Made of Stainless Steel Materials 원문보기

복합신소재구조학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, v.6 no.2, 2015년, pp.85 - 90  

손병직 (건양대학교 해외건설플랜트학과) ,  이상열 (안동대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The finite element stress analysis of large sized rectangular water tank structures made of stainless steel materials is carried out for various combined load cases. The combined load cases for a large size of 5,000ton are further determined using the specification(KS B6283) established from the Kor...

주제어

#사각 물탱크   #유한요소법   #응력 해석   #대용량  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특히, 사각형 판넬로 구성된 물탱크에 대한 상세 구조 해석은 유한요소 모델링의 수치해석상의 비효율성으로 제대로 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 ADPL(ANSYS parametric design language) 기반의 모델링 및 해석을 수행하고자 한다. ANSYS- ADPL 기반 구조 해석 모델링 및 해석은 Coding 기반의 모델링으로 좌표와 mesh 생성 등을 정확하게 입력하여 해석 시간 단축 효과를 가져올 수 있다.
  • ANSYS- ADPL 기반 구조 해석 모델링 및 해석은 Coding 기반의 모델링으로 좌표와 mesh 생성 등을 정확하게 입력하여 해석 시간 단축 효과를 가져올 수 있다. 또한, 배수지 구조에 작용하는 지진하중 등을 산정하기 위하여 액체 저장탱크의 내풍압 및 내진에 대한 설계요건 (Korean Standards Association, 2006)에 기반하여 대용량으로 확대 적용하고자 한다. 최종적으로 산정된 대용량 구조에 작용하는 하중을 기반으로 사각형 스테인리스 강재를 적용한 물탱크 구조의 구조 성능을 상세 분석하고자 한다.
  • 대용량 구조의 경우는 내부 보강재를 너무 복잡하게 설치하는 경우에는 용접 부위가 증가하게 되어 부식 등의 문제를 발생시킬 수 있다. 본 용역에서는 사각형 배수지 탱크의 구조적 안전성을 분석하기 위하여 5,000ton 용량을 대상으로 3차원 모델링 및 유한요소 구조해석을 실시하였다.
  • 또한, 배수지 구조에 작용하는 지진하중 등을 산정하기 위하여 액체 저장탱크의 내풍압 및 내진에 대한 설계요건 (Korean Standards Association, 2006)에 기반하여 대용량으로 확대 적용하고자 한다. 최종적으로 산정된 대용량 구조에 작용하는 하중을 기반으로 사각형 스테인리스 강재를 적용한 물탱크 구조의 구조 성능을 상세 분석하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사각형 배수지 탱크의 단점은 무엇인가? 그림에서 보는 바와 같이 사각형 배수지 탱크는 여러 장점을 가지고 있으나, 내부 단면은 수평 및 수직 보강재로 구성되어 있다. 대용량 구조의 경우는 내부 보강재를 너무 복잡하게 설치하는 경우에는 용접 부위가 증가하게 되어 부식 등의 문제를 발생시킬 수 있다. 본 용역에서는 사각형 배수지 탱크의 구조적 안전성을 분석하기 위하여 5,000ton 용량을 대상으로 3차원 모델링 및 유한요소 구조해석을 실시하였다.
스테인레스 대용량 배수지가 경쟁력을 갖추기 위해서는 무엇이 필요한가? 그러나, 3,000ton 이상의 대용량 STS 배수지 구조에 대한 설계사례 및 구조적 안정성 검토는 미미한 실정이 며, 현재 KS 규격도 3,000ton 미만에 대해서만 규정 되어 있다. 스테인레스 대용량 배수지가 경쟁력을 갖추기 위해서는 외부 하중(지진, 폭설, 슬로싱 등) 에 대한 정확한 구조해석을 통하여 구조적 안정성을 확보할 필요가 있다 (U.S.
스테인리스 강재 배수지의 장점은 무엇인가? 이러한 이유로 배수지 시설은 지속적으로 대용량화되고 있는 추세이며, 해외 선진국의 경우 6,800ton 규모의 스테인레스 강재로 이루어진 대용량 물탱크가 이미 시공되어 적용하고 있다. 스테인리스 강재 배수지(물탱크)의 경우, 콘크리트 배수지에 비하여 친환경적이고 유지관리성 등에서 우수한 성능을 가지고 있다(Mark et al., 1991; Susan, 1996).
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참고문헌 (8)

  1. Chang, C. H. (2010), "Material Development of Eco Water Tank with High Density Polyethylene and Low-temperature Concrete," Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, Vol. 14, No. 4, pp. 133-140. 

  2. Hamdan, F. H. (2000), "Seismic behavior of cylindrical steel liquid storage tanks," Journal of Constructional Steel Research, 53, pp. 307-333. 

    상세보기 crossref

  3. Hibbitt, Karlsson and Sorensen Inc. (2007), "ABAQUS/CAE user's manual," version 6.7, Pawtucket, R.I. 

  4. Korean Standards Association (2006), "Design requirements for wind load and seismic load of oil storage tanks," KS B 6283 (in Korean). 

  5. Malhotra, P. K. (1997), "Seismic Analysis of Liquid-Storage Steel Tanks," Structural Engineering International, pp. 197-201. 

  6. Mark M. B., David A. C., Nany E. M. and Mark M. (1991), "Criteria for the Renovation or Replacement of Water Treatment Plants," AWWA Research Foundation and American Water Works Association. 

  7. Susan. T. (1996), "Tracer Studies in Water Treatment Facilities: A Prorocol and Case Studies," AWWA Research Foundation and American Water Works Association. 

  8. U.S. Environmental Protection Agency (1989), "Guidance Manual for Compliance with the Filtration and Disinfection Requirements for Public Water System using Surface Water Sources," Washington, D.C. 

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