사일로에 대한 국내의 기존 연구는 여러 분야에서 다양하게 이루어져 왔으나 사일로 자체에 대한 설계나 시공에 대한 연구는 활발하게 이루어 졌다고는 할 수 없으며 경제적인 사일로설계에 대한 접근은 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 기업이나 설계업체 등에서 필요한 성능을 충족시키면서 가장 경제적인 사일로의 규모를 결정할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 한다. 해석은 철근 콘크리트 구조에 국한하여 다양한 요인에 대하여 실시하였다. 각각 4종류 저장재료(밀가루, 과립생석회, 모래, 철광석), 5종류 용량(1만, 3만, 5만, 7만, 9만톤)의 콘크리트 사일로에 대하여 8종류의 H/D(0.5~4)와 3종류의 콘크리트 압축강도(30, 35, 40MPa)를 고려한 해석을 실시하였다. 일반적으로 재료의 종류에 따라 H/D가 1~3사이에서 사일로 설계가 이루어지고 콘크리트 강도(40Pa이상)를 높일 수 있다면 가장 경제적인(50%이상의 물량 및 인건비 절감 가능) 사일로가 구현될 수 있다고 판단된다.
사일로에 대한 국내의 기존 연구는 여러 분야에서 다양하게 이루어져 왔으나 사일로 자체에 대한 설계나 시공에 대한 연구는 활발하게 이루어 졌다고는 할 수 없으며 경제적인 사일로설계에 대한 접근은 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 기업이나 설계업체 등에서 필요한 성능을 충족시키면서 가장 경제적인 사일로의 규모를 결정할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 한다. 해석은 철근 콘크리트 구조에 국한하여 다양한 요인에 대하여 실시하였다. 각각 4종류 저장재료(밀가루, 과립생석회, 모래, 철광석), 5종류 용량(1만, 3만, 5만, 7만, 9만톤)의 콘크리트 사일로에 대하여 8종류의 H/D(0.5~4)와 3종류의 콘크리트 압축강도(30, 35, 40MPa)를 고려한 해석을 실시하였다. 일반적으로 재료의 종류에 따라 H/D가 1~3사이에서 사일로 설계가 이루어지고 콘크리트 강도(40Pa이상)를 높일 수 있다면 가장 경제적인(50%이상의 물량 및 인건비 절감 가능) 사일로가 구현될 수 있다고 판단된다.
Previous domestic studies on silos have been carried out in many ways in various fields. On the other hand, research on the design and construction of the silo itself have not be conducted actively and an economical approach is rare. The present study provides basic information to determine the scal...
Previous domestic studies on silos have been carried out in many ways in various fields. On the other hand, research on the design and construction of the silo itself have not be conducted actively and an economical approach is rare. The present study provides basic information to determine the scale of the most economical silo, while satisfying the necessary conditions required by construction companies or design firms. The analysis was carried out with various parameters for reinforced concrete structures, including four kinds of storage material (flour, granulated quicklime, sand, and iron ore), five capacity sizes (10,000, 30,000, 50,000, 70,000, 90,000 ton), eight variants of H/D (0.5~4), and three types of concrete compressive strengths (30, 35, 40 MPa). The findings established a general rule in that a silo designed between 1 and 3 H/D with a greater concrete strength (40MPa and over) depending on the type of storage material would be the most cost-effective (more than 50% of quantity and labor savings).
Previous domestic studies on silos have been carried out in many ways in various fields. On the other hand, research on the design and construction of the silo itself have not be conducted actively and an economical approach is rare. The present study provides basic information to determine the scale of the most economical silo, while satisfying the necessary conditions required by construction companies or design firms. The analysis was carried out with various parameters for reinforced concrete structures, including four kinds of storage material (flour, granulated quicklime, sand, and iron ore), five capacity sizes (10,000, 30,000, 50,000, 70,000, 90,000 ton), eight variants of H/D (0.5~4), and three types of concrete compressive strengths (30, 35, 40 MPa). The findings established a general rule in that a silo designed between 1 and 3 H/D with a greater concrete strength (40MPa and over) depending on the type of storage material would be the most cost-effective (more than 50% of quantity and labor savings).
그래서 본 연구에서는 원통형 저장용기에 대하여 이론적인 접근보다는 실무에서 간단하게 원통형 저장용기의 규모를 경제적으로 고려할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 가장 많이 사용하는 철근콘크리트 구조에 국한하여 다양한 저장재료에 대하여 콘크리트 강도를 변화 시켜 원통 바닥 직경에 대한 높이의 비를 고려한 해석을 실시하고자 한다.
가설 설정
재료 물량에 대한 경제성 평가는 각각의 재료에 단가를 곱하는 것으로 비교해 보았는데 콘크리트 가격은 굵은 골재 25mm, 슬럼프 150인 경우 1m3당 30MPa=90,000원, 35MPa=100,000원, 40MPa=110,000원으로, 철근은 1ton당 600,000원으로 가정하였다. 각 재료 별 가장 큰 값을 100으로 가정하였을 때 Table 6은 가장 작은 값을 Table 7은 두번째 작은 값을 나타내었다.
제안 방법
본 연구에서는 실무에서 간단하게 사일로의 규모를 경제적으로 고려할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 철근콘크리트 구조에 국한하여 각각 4종류 저장재료(밀가루, 과립생석회, 모래, 철광석), 5종류 용량(1만, 3만, 5만, 7만, 9만톤)의 사일로에 대하여 8종류의 H/D(0.5∼4)와 3종류의 콘크리트 강도(30, 35, 40MPa)를 고려한 해석을 실시하여 다음 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
해석대상을 결정하는 일은 쉽지 않으며 용량, 부피, 직경에 대한 높이 비, 저장재료, 경제성 등 다양한 요소를 고려해야 한다. 그래서 본 연구에서는 가장 많이 사용 하는 철근콘크리트 구조물을 대상으로 하고 재료용량, 재료종류, H(높이)/D(직경), 콘크리트 강도를 주요한 변수로 결정하였으며 변수에 대한 상세내용은 Table 1과 같다.
데이터처리
저장용기에 고려해야 하는 하중들을 전부 적용하고 구조해석 프로그램으로 해석을 하여 저장용기 벽체에 발생하는 인장력과 압축력에 대한 축력과 휨모멘트, 전단력을 구하였다.
성능/효과
(1) 전체적인 해석 결과를 살펴보면 콘크리트 및 철근 물량은 H/D의 영향을 가장 많이 받았으며 동일한 용량의 사일로인 경우 전반적으로 H/D가 클수록 콘크리트 및 철근 물량은 증가하는 것을 알 수 있었다.
(2) 콘크리트 물량인 경우 모든 재료에서 H/D=0.5, 1순서로 물량이 증가하다가 재료의 질량이 커질수록 H/D=2∼3사이에서 물량이 줄어드는 구간이 확연하게 나타났으나 철근인 경우는 그러한 경향이 미약하였다.
(3) 콘크리트 강도도 콘크리트 및 철근 물량에 영향을 주었으며 강도가 클수록 물량이 적어지는 것을 알 수 있었다.
(4) 사일로의 용량이 커질수록 H/D와 콘크리트 강도의 영향이 커지는 것을 알 수 있었다.
(5) 가장 많은 물량과 작은 물량을 비교할 경우 재료에 따라 콘크리트 물량인 경우 91∼36%, 철근 물량인 경우 85∼60%를 절감할 수 있다고 판단된다.
(6) H/D가 1이상인 사일로에서 물량을 30,000∼90,000톤 그리고 콘크리트 강도를 30∼40MPa로 한정한다면, 가장 경제적인 사일로는 모든 재료에서 H/D=1이고 콘크리트 강도는 40MPa인 경우로 나타났으며 두 번째로 경제적인 사일로는 밀가루는 H/D=1.5 , 과립생석회인 경우 H/D=1.5∼2, 모래인 경우 H/D=1.5∼2.5, 철광석인 경우 H/D=1.5∼3로 나타났다.
후속연구
전체적으로 간략화한 모델과 하중조건을 사용하여 해석결과가 정밀하다고는 할 수 없지만 경제적인 설계를 위한 기본적인 자료를 제공하고자 한 목적은 달성되었다고 판단된다. 물론 형상변화와 콘크리트 강도변화에 따른 경제성 분석에 대한 자료 축적은 계속적으로 필요하며 이론적인 설명과 함께 시공된 자료의 축적도 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사일로는 무엇인가?
본 논문에서는 사일로와 벙커 구분 없이 원통형 저장용기를 사일로로 표기하고자 한다. 사일로는 원료 및 완제품을 저장하는 기능을 가지고 있는 구조물로서 밀이나 콩 등을 저장할 수 있는 농업용 에서 시멘트 공장의 석회석이나 클링커 또는 석탄이나 금속 등을 저장하는 공업용 용도로 사용되고 있으며 강재나 철근 콘크리트로 지어진다. 사일로의 장점으로는 다른 저장고(창고포함)에 비교하여 공간을 비교적 효율적으로 이용할 수 있다는데 있다.
사일로의 장점은 무엇인가?
사일로는 원료 및 완제품을 저장하는 기능을 가지고 있는 구조물로서 밀이나 콩 등을 저장할 수 있는 농업용 에서 시멘트 공장의 석회석이나 클링커 또는 석탄이나 금속 등을 저장하는 공업용 용도로 사용되고 있으며 강재나 철근 콘크리트로 지어진다. 사일로의 장점으로는 다른 저장고(창고포함)에 비교하여 공간을 비교적 효율적으로 이용할 수 있다는데 있다. 사일로의 크기 및 형태는 매우 다양하며 최근 설계 시공되는 사일로는 대형화 복잡화 되어가고 있는 추세이다.
본 논문에서 제시한 가장 경제적인 콘크리트 사일로를 구현하기 위해 가져야 할 조건은 무엇인가?
5~4)와 3종류의 콘크리트 압축강도(30, 35, 40MPa)를 고려한 해석을 실시하였다. 일반적으로 재료의 종류에 따라 H/D가 1~3사이에서 사일로 설계가 이루어지고 콘크리트 강도(40Pa이상)를 높일 수 있다면 가장 경제적인(50%이상의 물량 및 인건비 절감 가능) 사일로가 구현될 수 있다고 판단된다.
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