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문제 정의
- 대용량 배수지 구조의 경우 지진에 대한 안전성이 취약할 수 있으므로 본 연구에서는 원형 배수지에 대하여 5,000~20,000톤에 적용할 수 있는 지진하중을 산정하는데 초점을 두었다. 지진하중 산정 결과, 배수지 구조의 경우 지진하중의 크기는 배수지의 용량 변화와 매우 밀접한 것으로 나타났다.
- KS B 6283에 규정된 지진하중 산정은 액체 저장 용량에 따라서 변화가 크기 때문에 정밀한 검토가 필요하며, 산정 식도 복잡한 편이다. 따라서 본 연구에서는 지진하중 산정 절차를 상세 분석하고 대용량 배수지 구조에 적용할 수 있는 지진하중을 산정하여 제시하기로 한다. 최종적으로 산정된 지진하중을 기반으로 대용량 원형 스테인레스 강재를 적용한 배수지의 구조성능을 상세 분석하고자 한다.
- 2006). 본 구조해석을 위하여 원형 스테인레스 물탱크 생산업체인 (주)금강으로부터 초기 단면을 제공받았으나, 5,000 톤 이상에 대한 적용사례가 없기 때문에 본 연구를 통하여 산정된 단면의 허용응력 만족 여부를 분석하였다. 또한, 지진 등의 대형 구조물에 작용할 수 있는 외부하중이 충분하게 고려되지 않았기 때문에 제공된 단면을 보강하여 허용 인장응력을 만족하도록 재해석을 수행하였다.
- 최종적으로 당초 예상하였던 설계단면을 사용 강종이 허용하는 응력수준을 만족하도록 재해석하여 단면 값을 도출하였다. 본 연구는 해석결과를 토대로 5,000~20,000톤 규모 원형 배수지 구조에 대하여 하중 사례에 대한 사용 강종별로 허용응력을 만족하는 적절한 단면 두께 및 적절 단면을 도출하였다.
- 본 연구에서는 배수지 구조에 작용하는 지진하중을 산정하기 위하여 액체저장탱크의 내풍압 및 내진에 대한 설계요건 (Korean Standards Association, 2006) 에기반하여 대용량으로 확대 적용하고자 한다. KS B 6283에 규정된 지진하중 산정은 액체 저장 용량에 따라서 변화가 크기 때문에 정밀한 검토가 필요하며, 산정 식도 복잡한 편이다.
- 또한, 지진 등의 대형 구조물에 작용할 수 있는 외부하중이 충분하게 고려되지 않았기 때문에 제공된 단면을 보강하여 허용 인장응력을 만족하도록 재해석을 수행하였다. 본 연구에서는 재해석을 통하여 허용 인장응력을 만족하는 단면은 결론적으로 제시하였다. 그러나 실제 여건이 충분히 고려되지 않은 해석상으로 도출된 단면이라는 점에 유의해야 하며, 향후 고려해야 할 변수를 정확히 도출하여 경량화, 최적화 해석을 통한 합리적인 단면 도출이 필요하다.
- 따라서 본 연구에서는 지진하중 산정 절차를 상세 분석하고 대용량 배수지 구조에 적용할 수 있는 지진하중을 산정하여 제시하기로 한다. 최종적으로 산정된 지진하중을 기반으로 대용량 원형 스테인레스 강재를 적용한 배수지의 구조성능을 상세 분석하고자 한다.
가설 설정
- 먼저 지역계수(Z)는 우리나라에 적용하는 값은 지진구역에 따라 다른 값을 적용하게 되는데 본 연구에서는 지진구역은 가장 많은 지역을 포함하는 A로 가정하였으며, 지역계수는 지진구역구분에 따라서 0.11로 결정하여 지진하중을 산정하였다. 중요도 계수(Ie)는 탱크의 중요도가 (특)에 해당되면 탱크가 도시계획구역 안에 설치되는 경우 또는 지진 후 긴급운전을 요구하는 파괴방지수준 또는 지진평균재현주기 1000년 동안 파괴방지 성능 수준을 유지하는 수준은 파괴방지 I등급으로 한다.
- 8m/s2), D는 탱크의 안지름(m), 그리고 H는 탱크 내용액의 설계 최고액면높이(m)를 각각 의미한다. 한편, 본 연구에서는 5,000톤 이상의 배수지는 국내에 건설된 사례가 없기 때문에 지반계수는 대형 배수지가 주로 시공되는 지반환경인 화성암 내지 변성암 지질의 경암 지반과 보통암 지반 이상인 경우로 가정하여 지진하중을 산정하였다. 여기서, 지표하 30.
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