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[국내논문] 납고무받침을 이용한 스테인리스 물탱크 내진성능에 관한 해석적 연구
A Analytical Study on Seismic Performance of Stainless Water Tank using Lead Rubber Bearing 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.11, 2018년, pp.230 - 236  

김후승 (서울시립대학교 토목공학과) ,  오주 (특허청) ,  정희영 (서울시립대학교 토목공학과)

초록
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최근 국내에서도 규모 5.0 이상의 지진이 발생하여 구조물의 내진 안전성에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 물을 저장하는 시설은 지진에 의해 손상 및 파손이 될 경우, 누수로 식수 및 용수가 부족하게 될 뿐만 아니라 화재 진압의 어려움이 야기되므로 지진에 대한 안전성을 만족하여야 한다. 본 연구에서는 기초와 탱크사이에 납고무받침을 고려하여 지진에 대한 물탱크의 내진성능을 향상시키고자 한다. 이를 위해 기존 콘크리트 기초에 설치 가능하도록 납고무받침을 설계하였다. 물탱크에 대하여 유체-구조물 상호작용을 고려하기 위하여 ANSYS를 활용하여 모델링을 수행하였으며 정수압과 4개의 지진파를 이용한 동수압을 고려하였다. 만수위 2.5m의 정수압이 작용하는 경우에 대하여 정적 해석을 수행한 결과, 면진 적용여부와 상관없이 동일한 응력이 발생하였다. 정수압과 동수압을 동시에 고려했을 때, 면진 물탱크는 전반적으로 지진력 감소가 이루어졌지만 일반적인 구조면진과 비교했을 때 감쇠율이 다소 낮은 것으로 나타났다. 이는 물탱크 중량이 면진 강성보다 매우 작아서 나타난 결과로 판단되며, 향후 물탱크 내진성능 평가에 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Earthquakes over 5.0 on the Richter scale have recently occurred in Korea, which has led to interest in the seismic safety of structures. If a water storage facility is damaged by an earthquake, the water could leak, and the insufficient water would make fire suppression difficult. Therefore, a wate...

주제어

#Finite Element Analysis   #Fluid-Structure Interaction   #Isolator   #Lead Rubber Bearing   #Stainless Water Tank   #Seismic Performance  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 스테인리스 물탱크의 내진성능 향상을 위해 납고무받침(Lead Rubber Bearing, LRB)을 적용하고자 한다. 이를 위해 기존 콘크리트 기초를 고려하여 납고무받침을 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
납고무받침은 무엇인가? 납고무받침은 국내뿐만 아니라 국외에서도 가장 일반적으로 사용되고 있는 지진격리장치 중 하나이다. 납고무받침은 유연한 수평강성을 갖도록 방진고무를 주된 재료로 사용하고 있으며, 수직강성을 보강하기 위해 고무와 고무사이에 강판을 삽입하였다.
물을 저장하는 구조물의 재질로 철근콘크리트를 쓰면 안 될 이유는? 물을 저장하는 구조물은 기존의 철근콘크리트에서 스테인리스(Stainless)를 비롯한 SMC, FRP 등의 재질로 변화하고 있다. 철근콘크리트 재질의 경우 콘크리트가 중화되어 균열이 발생할 경우 철근노출 등의 손상이 발생되어 물이 오염될 우려가 있다. 특히, 스테인리스 재질의 경우 녹이 슬지 않고 표면에 생기는 산화 피막에 의하여 공기 중에 존재하는 산소와 산화물의 침입을 방지하여 더 이상의 산화를 진행시키지 못하게 하는 재질로서 내식성과 위생성이 비교적 우수하여 스테인리스 물탱크의 적용성이 증가하고 있다.
스테인리스 재질의 장점은? 철근콘크리트 재질의 경우 콘크리트가 중화되어 균열이 발생할 경우 철근노출 등의 손상이 발생되어 물이 오염될 우려가 있다. 특히, 스테인리스 재질의 경우 녹이 슬지 않고 표면에 생기는 산화 피막에 의하여 공기 중에 존재하는 산소와 산화물의 침입을 방지하여 더 이상의 산화를 진행시키지 못하게 하는 재질로서 내식성과 위생성이 비교적 우수하여 스테인리스 물탱크의 적용성이 증가하고 있다.
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참고문헌 (9)

  1. Ministry of Public Safety and Security, "Seismic Design of Fire Protection System", Korea, 2015. 

  2. B. -J. Son, S. -Y. Lee, "Finite Element Stress Analysis of Large Sized Rectangular Water Tank Structures Made of Stainless Steel Materials", J. Korean Soc. Adv. Comp. Struc., Vol.6, No.2, pp. 85-90, 2015 DOI: http://dx.doi.org/10.11004/kosacs.2015.6.2.085 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. J. H. Yun, T. W. Kang, H. I. Yang, J. -S. Jeon, "Earthquake-Induced Wall Pressure Response Analysis of a Square Steel Liquid Storage Tank", EESK J Earthquake Eng, Vol.22, No.5, pp. 261-269, 2018 DOI: http://doi.org/10.5000/EESK.2018.22.5.261 

  4. S. M. Lee, Y. -J. Lee, "Seismic Fragility Assessment of Liquid Storage Tanks by Finite Element Reliability Analysis", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol.18, No.4, pp. 718-725, 2017 DOI: http://doi.org/10.5762/KAIS.2017.18.4.718 

  5. Korea Road & Transportation Association(In Korea), "Korean Road Bridge Design Code", 2010. 

  6. G.W. Housner, "The dynamic behavior of water tanks", Bulletin of the seismological society of America, Vol. 53, No.2, pp.381-387, 1963. 

  7. D. B. Bae, J. H. Park, and C. K. Oh, "Comparison of Design Standards for Seismic Design of Steel Liquid Storage Tanks", Journal of Korean Society of Steel Construction, Vol.28, No.3, pp.195-202, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.7781/kjoss.2016.28.3.195 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. ANSYS Mechanical Ver. 17.1, ANSYS Inc., 2016. https://www.ansys.com 

  9. Japan Reinforced Plastics Society, "Structural design calculations of FRP water tank", 1996. 

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