본 연구는 아파트, 빌딩 등의 건축물에 설치되는 가스배관의 고정장치에 관한 기술로서, 가스배관이 사방으로 완충작용을 하도록 하우징의 내측에 고정됨으로써, 지진이나 충격에 의한 진동을 완화시켜 가스배관의 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진 및 가스배관의 파손에 의한 피해를 최소화할 수 있는 가스배관의 내진 고정장치에 관한 기술분야가 개시된다. 건축물의 벽면 또는 벽면에 설치된 브라켓에 가스배관을 고정하는 장치에 있어서, 벽면 또는 브라켓에 하부가 결합되는 하우징과 하우징의 내측에 삽입되어 결합되고, 가스배관이 내측에 관통되어 고정되며, 가스배관을 사방으로 탄성지지하는 복수 개의 요철부가 형성되는 제1판스프링을 포함하고, 하우징의 전면 또는 후면에 나사결합되고, 하부가 제1판스프링의 일측말단과 타측말단에 각각 결합되어 회전됨으로써 제1판스프링의 탄성력을 조절하는 한쌍의 제1조절나사를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스배관의 내진 고정장치이다. 본 연구를 통하여 지진이나 충격에 의한 가스배관의 손상 및 파손을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 연구는 아파트, 빌딩 등의 건축물에 설치되는 가스배관의 고정장치에 관한 기술로서, 가스배관이 사방으로 완충작용을 하도록 하우징의 내측에 고정됨으로써, 지진이나 충격에 의한 진동을 완화시켜 가스배관의 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진 및 가스배관의 파손에 의한 피해를 최소화할 수 있는 가스배관의 내진 고정장치에 관한 기술분야가 개시된다. 건축물의 벽면 또는 벽면에 설치된 브라켓에 가스배관을 고정하는 장치에 있어서, 벽면 또는 브라켓에 하부가 결합되는 하우징과 하우징의 내측에 삽입되어 결합되고, 가스배관이 내측에 관통되어 고정되며, 가스배관을 사방으로 탄성지지하는 복수 개의 요철부가 형성되는 제1판스프링을 포함하고, 하우징의 전면 또는 후면에 나사결합되고, 하부가 제1판스프링의 일측말단과 타측말단에 각각 결합되어 회전됨으로써 제1판스프링의 탄성력을 조절하는 한쌍의 제1조절나사를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스배관의 내진 고정장치이다. 본 연구를 통하여 지진이나 충격에 의한 가스배관의 손상 및 파손을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
This study relates to a fixing device for gas piping installed in a building such as an apartment or a building. The gas piping is fixed to the inside of the housing so as to buffer the gas piping in all directions, thereby relieving vibration caused by an earthquake or an impact, Disclosed is an ea...
This study relates to a fixing device for gas piping installed in a building such as an apartment or a building. The gas piping is fixed to the inside of the housing so as to buffer the gas piping in all directions, thereby relieving vibration caused by an earthquake or an impact, Disclosed is an earthquake-proof fixing device for a gas pipeline that can minimize damages caused by damage to an earthquake and a gas pipeline by preventing damage and breakage. An apparatus for fixing a gas pipe to a bracket provided on a wall or a wall of a building, the apparatus comprising: a housing coupled to a wall or a bracket and coupled to the inside of the housing; a gas pipe penetrating through the housing to fix the gas pipe; The first plate spring includes a first plate spring formed with a plurality of concave-convex portions that are elastically supported in four directions. The first plate spring is screwed to the front surface or the rear surface of the housing. The lower plate is coupled to one end and the other end, And a pair of first adjusting screws for adjusting the elastic force of the spring. Through this study, damage and damage of gas piping due to earthquake or impact can be minimized.
This study relates to a fixing device for gas piping installed in a building such as an apartment or a building. The gas piping is fixed to the inside of the housing so as to buffer the gas piping in all directions, thereby relieving vibration caused by an earthquake or an impact, Disclosed is an earthquake-proof fixing device for a gas pipeline that can minimize damages caused by damage to an earthquake and a gas pipeline by preventing damage and breakage. An apparatus for fixing a gas pipe to a bracket provided on a wall or a wall of a building, the apparatus comprising: a housing coupled to a wall or a bracket and coupled to the inside of the housing; a gas pipe penetrating through the housing to fix the gas pipe; The first plate spring includes a first plate spring formed with a plurality of concave-convex portions that are elastically supported in four directions. The first plate spring is screwed to the front surface or the rear surface of the housing. The lower plate is coupled to one end and the other end, And a pair of first adjusting screws for adjusting the elastic force of the spring. Through this study, damage and damage of gas piping due to earthquake or impact can be minimized.
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문제 정의
도시기반 인프라 네트워크 시설물 중에서 매설 상수도배관에 대한 지진피해 및 영향을 평가하고, 이를 바탕으로 지진재해에 따른 사회⋅경제적 영향을 고려한 통합 지진 위험도 평가기술 개발 및 지진재해대응시스템의 연계 활용을 위한 체계를 구축하고자 한다.
박보영(2017)은 도로, 교량, 건축물 등은 내진설계에 대해 다양한 연구가 진행되고 있는 반면, 지반함몰이 발생하였을 경우 지진으로 인한 매설배관 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 지반함몰이 발생하였을 경우 평상시와 지진 시 지중시설물에 속하는 매설상수도배관의 내진성능 및 지진취약도 및 지반함몰에 대해 파악하고, 여러 가지 변수의 데이터를 분석하여 내진설계 및 보강에 대한 연구를 수행하였다. 길이가 10m인 상수도관에 지반함몰이 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%,45%, 50% 발생하였을 경우 상수도관의 종류(PE, PVC),관경(D)과 두께(T)를 구분하였다.
도시기반 인프라 네트워크 시설물 중에서 매설 상수도배관에 대한 지진피해 및 영향을 평가하고, 이를 바탕으로 지진재해에 따른 사회⋅경제적 영향을 고려한 통합 지진 위험도 평가기술 개발 및 지진재해대응시스템의 연계 활용을 위한 체계를 구축하고자 한다. 또한 한반도 지진 활동의 불확실성을 고려한 확률론적 취약도 함수 개발을 위해 국내 지반 특성 및 환경을 분석하여 지진재해평가에 사용할 입력지진의 특성을 정의하고자한다. 정의한 입력지진을 바탕으로 매설 상수도 배관의 지진 취약도 평가를 수행하였으며 구해진 지진취약도 곡선은 앞서 말했듯이 지진재해평가에 유용하게 사용될 것이다.
본 연구는 아파트, 빌딩 등의 건축물에 설치되는 가스 배관의 고정장치에 관한 기술로서, 가스배관이 사방으로 완충작용을 하도록 하우징의 내측에 고정됨으로써, 지진이나 충격에 의한 진동을 완화시켜 가스배관의 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진 및 가스배관의 파손에 의한 피해를 최소화할 수 있는 가스배관의 내진 고정장치에 관한 기술이다.[1]
본 연구는 아파트, 빌딩, 다세대주택, 개인주택 등의 건축물에 설치되는 가스배관의 고정장치에 관한 것으로서, 건축물의 벽면 또는 벽면에 설치되는 브라켓에 하부가 결합되는 하우징의 내측에 내입되어 설치되되, 내측으로 돌출되도록 요철부가 형성되는 제1판스프링을 포함하여 구성되고, 상기 제1판스프링의 내측에 가스배관이 고정됨으로써, 사방으로 탄성 지지되어 가스배관의 진동을 완화시켜 손상 및 파손을 방지할 뿐만 아니라 상기 제1조절나사를 이용하여 상기 제1판스프링의 탄성력을 조절하여 가스배관의 설치가 용이하며, 시간이 경과됨에따른 제1판스프링의 저하되는 탄성력을 다시 높여 사용수명을 증대시킬 수 있는 가스배관의 내진 고정 장치에 관한 기술이다.
본 연구에서는 한국형 건축물 가스 배관의 내진 고정장치에 미치는 영향에 대하여 실험을 통해 분석하고 내진 고정장치의 안정성에 대하여 연구하고자 한다.
이는 부속품의 증가로 인한 경제적인 손실과 유지관리의 어려움을 초래하여 화재 시 소화 실패에 의한 인명 및 재산피해로 이어질 수 있다. 이에 본 논문은 가지배관을 50 mm와 65 mm로구분하여 수리계산을 수행하고 가지배관에서의 압력, 유속, 유량을 검토한 후 가지배관 설계 시 65 mm를 적용해야 되는 타당성을 제시하였다.
국내에서는 이들 앵커부의 설계 방법이 확립되지 않아서 받침보호장치의 공급업체가 제공하는 설계도에 따라 시공되어 왔다. 이에 본 연구에서는 베드블록의 높이가 다른 받침 보호장치를 대상으로 하여 앵커부의 성능을 실험을 통하여 확인하였고 내진성능을 확보하기 적절한 설계법을 제시하였다[5].
소화설비 중에서도 가장 신뢰도가 우수한 수계 소화설비의 배관, 헤드 등의 손상은 곧바로 소화수 공급 중단으로 이어져 큰 문제가 되고 있다. 지진에 의한 수계 소화설비의 손상에 대한 문제점을 고찰한 후 국내외 내진설계 기준을 검토하여 국내 실정에 적합한 내진설계 기준 정비에 대한 방향을 제시하고자 한다.
제안 방법
따라서 지반함몰이 발생하였을 경우 평상시와 지진 시 지중시설물에 속하는 매설상수도배관의 내진성능 및 지진취약도 및 지반함몰에 대해 파악하고, 여러 가지 변수의 데이터를 분석하여 내진설계 및 보강에 대한 연구를 수행하였다. 길이가 10m인 상수도관에 지반함몰이 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%,45%, 50% 발생하였을 경우 상수도관의 종류(PE, PVC),관경(D)과 두께(T)를 구분하였다. PE D300 T30에 지반함몰이 45% 발생하였을 경우 하중 LC1과 하중 LC2 재하 시 허용응력에 근접한 응력이 나타났으며, 50%일 경우 기능수행범위를 초과하였다.
지진파는 단주기대에 에너지가 많기 때문에 구조물이 가지고 있는 고유주기가 긴 고층건물 일수록 내진에 대하여 유리하며 상대적으로 중저층 구조물은 지진에 취약하다. 따라서 본 연구에서는 내진에 취약한 5층 건물을 예시 건물로 하여 각기 다른 주기(T=0.5sec, 1.0sec,1.5sec, 2.0sec)의 건물에 지진격리장치와 제진장치를 적용 하였다. 이때 발생되는 건축구조물의 기둥밑면 전단력을 알아보았으며, 고정하중 대비 효율적인 지진격리장치의 강성비와 제진장치의 용량비를 파악했다.
또한, 지진파 특성에 따른 효과를 얻기 위하여 Taft Earthquake, San Fernando 1971, Mexico City 1985, Loma Prieta 1989등 4개의 다른 특성을 지닌 지진파를 사용하고, 지진동의 입력레벨에 따른 면진효과를 분석하기 위하여 0.06g, 0.12g, 0.2g, 0.3g, 0.4g, 0.5g 로 입력레벨을 변화시키면서 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 면진은 지진가속도의 지배적인 주기범위 밖으로 건물의 주기를 이동시킴으로써, 건물의 응답가속도를 감소시켜 지진동에 의한 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.
또한, 하우징의 전면 또는 후면에 나사결합되고, 하부가 제2판스프링의 일측말단과 타측말단에 각각 결합되어 회전됨으로써 제2판스프링의 탄성력을 조절하는 한쌍의 제2조절나사를 더 포함하여 구성되고, 제1판스프링은 링형상으로 이루어지며, 하우징은 내주면에 형성되는 결합 홈과 결합홈의 양측면에 형성되는 인입홈을 더 포함하여 구성되는 한편, 제1판스프링과 제2판스프링은 하우징의 결합홈에 삽입되어 결합되되, 결합홈보다 작은 폭으로 형성되어 전후방으로 유동가능 하며, 지지부재는 양측말단에 연장 형성되어 인입홈에 인입되는 탄성부를 더 포함하여 구성되는 특징을 연구하였다.
이때 발생되는 건축구조물의 기둥밑면 전단력을 알아보았으며, 고정하중 대비 효율적인 지진격리장치의 강성비와 제진장치의 용량비를 파악했다. 먼저 지진격리장치는 납 면진받침을 설계하여 건축구조물의 고정하중 대비 유효강성비를 50%, 100%, 150%, 200% 네 가지 경우를 비교하였으며, 제진장치는 점성댐퍼를 설계하여 건축구조물의 고정하중 대비 용량을 2%, 5%, 10%, 15%, 20% 다섯 가지의 경우를 비교 검토하였다. 연구 결과를 이용한다면 중저층대의 기존 건축물 내진보강 계획단계에서 보다 편리하게 적정한 용량의 지진격리장치 및 제진장치를 선정할 수 있을 것이다[2].
본 연구는 하우징의 내측에 삽입되어 결합되되, 제1판 스프링의 내측면과 외측면이 면접하는 링 형상의 지지부재와 하우징의 내측에 삽입되어 결합되되, 지지부재의 내측면과 외측면에 면접하고, 가스배관이 내측에 관통되어 고정되며, 가스배관을 사방으로 탄성지지하는 복수개의 요철부가 형성되는 제2판스프링을 포함하여 구성되고, 제1판스프링은 제2판스프링에 비해 탄성력이 약한 것을 특징으로 한다.
본 연구를 달성하기 위한 구성은 건축물의 벽면 또는 벽면에 설치된 브라켓에 가스배관을 고정하는 장치에 있어서, 상기 벽면 또는 브라켓에 하부가 결합되는 하우징과 상기 하우징의 내측에 삽입되어 결합되고, 가스배관이 내측에 관통되어 고정되며, 가스배관을 사방으로 탄성지지하는 복수 개의 요철부가 형성되는 제1판스프링 및 상기 하우징의 전면 또는 후면에 나사결합되고, 하부가 상기 제1판스프링의 일측말단과 타측말단에 각각 결합되어 회전됨으로써 제1판스프링의 탄성력을 조절하는 한쌍의 제1조절나사를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스배관의 내진 고정장치를 제시한다.
이두호(2011)는 국내에서 널리 사용되고 있는 매설가스배관인 API X65의 내진 성능을 평가하기 위하여 APIX65 매설가스배관에 대해 지진취약도 해석을 수행하였다. 본 연구를 위하여 23가지 경우의 배관 해석모델에 대해, 12본의 다양한 지진파를 0.1g 등간격으로 스케일링하여 비선형 시간이력해석을 수행한후, 비선형 시간이력해석으로 얻어진 매설가스배관의 단부에서의 최대변형률을 이용하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 지진취약도 해석을 위해 본 연구에서는, 지반조건, 단부지점조건,매립깊이, 배관 두께, 배관 길이, 배관의 크기, 및 배관형태 등을 변수로 고려하여 지진취약도 해석을 수행하였다.
0sec)의 건물에 지진격리장치와 제진장치를 적용 하였다. 이때 발생되는 건축구조물의 기둥밑면 전단력을 알아보았으며, 고정하중 대비 효율적인 지진격리장치의 강성비와 제진장치의 용량비를 파악했다. 먼저 지진격리장치는 납 면진받침을 설계하여 건축구조물의 고정하중 대비 유효강성비를 50%, 100%, 150%, 200% 네 가지 경우를 비교하였으며, 제진장치는 점성댐퍼를 설계하여 건축구조물의 고정하중 대비 용량을 2%, 5%, 10%, 15%, 20% 다섯 가지의 경우를 비교 검토하였다.
베르누이가 발표하였다. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계를 규정하였다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다.
본 연구에서는 국내에서 가장 많이 사용되는 상수도관의 대표단면을 선정하여 모델링하고 비선형 Winkler Foundation 모델을 이용하여 지진취약도를 평가하였다. 지진취약도 평가는 선정된 대표단면의 여러 가지 특징을 고려하여 시뮬레이션 모델과 최우도법을 통해 산정하였으며, 다양한 진동수 대역을 이용하여 평가하였다.
1g 등간격으로 스케일링하여 비선형 시간이력해석을 수행한후, 비선형 시간이력해석으로 얻어진 매설가스배관의 단부에서의 최대변형률을 이용하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 지진취약도 해석을 위해 본 연구에서는, 지반조건, 단부지점조건,매립깊이, 배관 두께, 배관 길이, 배관의 크기, 및 배관형태 등을 변수로 고려하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 지진취약도 해석결과, 지반조건, 단부지점조건, 매설 배관길이 및 매립깊이는 매설가스배관의 지진취약도 해석에 영향을 끼치는 것으로 판단되었고, 또한 이러한 결과를 바탕으로 매설가스배관의 내진성능에도 영향을 끼치는 것을 확인 할 수 있었다.
대상 데이터
본 연구의 주요 구성요소인 하우징은 건축물의 벽면 또는 벽면에 설치된 브라켓에 하부가 결합되는 것으로서, 하부 양측으로 돌출형성되는 결합부가 형성되어 있으며, 상기 결합부에 형성된 결합홀을 이용하여 건축물의 벽면 또는 브라켓에 볼트와 너트 등을 이용하여 고정결합된다.
허성욱(2019)은 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준(KGS GC203 2018)의 내진등급 이 요구하는 내진성능을 확보하는 건축물 내 천연가스 가스공급시설 지지구조물의 설계지진계수와 지진하중의 산정방안을 연구하였다. 연구한 내진설계 구조물의 범위는 가스도매사업자 가스공급시설 지지구조물 중 페데스탈(pedestal)로 한정하였다. 전단파속도에 따라 분류한 지반 별로 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준과 건축구조 기준(KBC2016)에 의해 설계지진계수를 비교하였다.
이론/모형
지진취약도 해석은 교량, 빌딩 구조물 등은 널리 연구하고 있지만 매설배관에 대한 취약도해석의 연구는 미흡한 것이 사실이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 사용되는 상수도관의 대표단면을 선정하여 모델링하고 비선형 Winkler Foundation 모델을 이용하여 지진취약도를 평가하였다. 지진취약도 평가는 선정된 대표단면의 여러 가지 특징을 고려하여 시뮬레이션 모델과 최우도법을 통해 산정하였으며, 다양한 진동수 대역을 이용하여 평가하였다.
연구한 내진설계 구조물의 범위는 가스도매사업자 가스공급시설 지지구조물 중 페데스탈(pedestal)로 한정하였다. 전단파속도에 따라 분류한 지반 별로 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준과 건축구조 기준(KBC2016)에 의해 설계지진계수를 비교하였다. 설계지진계수를 비교한 결과 건축구조 기준에 의해 건축물 내 가스공급시설 지지구조물의 내진설계를 하면 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준에서 요구하는 내진성능을 확보할 수 없는 내진등급 및 지반이 있었다.
성능/효과
PE D300 T30에 지반함몰이 45% 발생하였을 경우 하중 LC1과 하중 LC2 재하 시 허용응력에 근접한 응력이 나타났으며, 50%일 경우 기능수행범위를 초과하였다. 또한 PE D300 T30과 PVC D300 T15에 지반함몰이 40% 발생하였을 경우 LC1 하중과 LC2 하중 재하 시 허용응력에 근접한 응력이 나타났으며, 45%일 경우 기능수행범위를 초과하였다. 본 논문의 결과를 바탕으로 대한민국도 더 이상 지반함몰에 대한 안전지대가 아님을 인식하고 인명과 재산피해를 최소화하기 위해 대한민국도 지반함몰과 더불어 내진 기준에 의해 설계된 구조물뿐만 아니라 내진설계가 이루어지지 않은 구조물들에 대한 성능평가가 지속적으로 연구가 필요할 것으로 판단된다.
또한 전형적인 국내 가스 도매사업자 가스공급시설 지지구조물을 대상으로 비교⋅검토된 설계지진계수와 최대 지진하중을 적용하여 구조적 안전성을 검토한 결과 내진성능은 검증되었다.
5g 로 입력레벨을 변화시키면서 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 면진은 지진가속도의 지배적인 주기범위 밖으로 건물의 주기를 이동시킴으로써, 건물의 응답가속도를 감소시켜 지진동에 의한 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 응답가속도의 감소에 따른 면진효과는 지진동 레벨에 관계없이 Taft 지진파에 대한 효과가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 최대 입력가속도의 증가에 따른 응답가속도의 감소율은 LomaPrieta 지진파가 가장 큰 것으로 나타났다[3].
이러한 두 변수특징에 대해서는 시공 시 내진설계에 더 많은 중점을 두어야 할 것으로 판단된다. 반면에, 배관형태나 배관두께가 취약도 곡선에 미치는 영향은 미미한 것을 알 수 있었다. 종합적으로,매설가스배관의 지진 취약도 해석과 관련된 연구가 많지 않은 현실을 감안할 때, 본 연구 결과는 매설가스배관의지진취약성 평가해석에 초석으로 고려되어질 수 있고,추후 관련분야 연구에 좋은 참고자료가 될 것으로 사료된다.
즉, 지지부재의 탄성부는 가스배관이 전후방 즉, 길이 방향으로 진동할 경우, 가스배관의 전후방의 진동을 완화시키는 효과를 실현케 하고, 이때, 제1판스프링과 제2판스프링 또한 가스배관과 함께 전후방으로 유동될 수 있도록 하우징의 결합홈의 폭보다 작은 폭으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 개발 품의 제1판스프링과 제2판스프링 중 어느 하나 또는 모두의 양측말단에 연장 형성되어 하우징의 결합홈의 측면에 접하는 보조탄성부를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 보조탄성부가 형성되는 경우 더욱더 안정적으로 가스배관의 전후방 즉, 길이방향의 진동을 완화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
설계지진계수를 비교한 결과 건축구조 기준에 의해 건축물 내 가스공급시설 지지구조물의 내진설계를 하면 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준에서 요구하는 내진성능을 확보할 수 없는 내진등급 및 지반이 있었다. 산출된 성능비에 따라 내진성능이 미달되는 내진등급 및 지반은 건축구조 기준의 기술기준을 적용하더라도 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준의 성능기준을 부분적으로 적용할 필요가 있다고 판단되었다. 또한 전형적인 국내 가스 도매사업자 가스공급시설 지지구조물을 대상으로 비교⋅검토된 설계지진계수와 최대 지진하중을 적용하여 구조적 안전성을 검토한 결과 내진성능은 검증되었다.
전단파속도에 따라 분류한 지반 별로 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준과 건축구조 기준(KBC2016)에 의해 설계지진계수를 비교하였다. 설계지진계수를 비교한 결과 건축구조 기준에 의해 건축물 내 가스공급시설 지지구조물의 내진설계를 하면 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준에서 요구하는 내진성능을 확보할 수 없는 내진등급 및 지반이 있었다. 산출된 성능비에 따라 내진성능이 미달되는 내진등급 및 지반은 건축구조 기준의 기술기준을 적용하더라도 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준의 성능기준을 부분적으로 적용할 필요가 있다고 판단되었다.
아울러, 본 연구의 가스배관의 내진 고정장치는 판스프링의 특성상 내부에 유체가 흐르는 배관 또는 전선 등이 내부에 매립되어 설치되는 배관 등 하중이 큰 배관에는 사용이 적합하지 않으며, 도시가스와 같은 배관의 하중을 크게 증가시키지 않는 가스배관에만 사용하는 것이 바람직하다.
면진은 지진가속도의 지배적인 주기범위 밖으로 건물의 주기를 이동시킴으로써, 건물의 응답가속도를 감소시켜 지진동에 의한 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 응답가속도의 감소에 따른 면진효과는 지진동 레벨에 관계없이 Taft 지진파에 대한 효과가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 최대 입력가속도의 증가에 따른 응답가속도의 감소율은 LomaPrieta 지진파가 가장 큰 것으로 나타났다[3].
제강슬래그형 지진격리장치가 가장 가속도 저감효과가 좋았으며, 테프론형 지진격리장치는, 중 약진 조건에서는 가속도 저감효과가 크게 없고 강진조건에서는 가속도 저감효과가 좋았다. 입력파가 상부질량(Mass)으로 전달되면서, 고정기초 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 단주기영역에서 증폭하고, 테프론과 제강슬래그를 이용한 지진격리장치가 있는 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 장주기 영역에서 증폭하였다. 이러한 주기특성 변화와 재료간의 마찰특성이 가속도 저감효과에 영향을 준 것으로 판단된다[6].
제강슬래그형 지진격리장치가 가장 가속도 저감효과가 좋았으며, 테프론형 지진격리장치는, 중 약진 조건에서는 가속도 저감효과가 크게 없고 강진조건에서는 가속도 저감효과가 좋았다. 입력파가 상부질량(Mass)으로 전달되면서, 고정기초 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 단주기영역에서 증폭하고, 테프론과 제강슬래그를 이용한 지진격리장치가 있는 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 장주기 영역에서 증폭하였다.
지진취약도 해석을 위해 본 연구에서는, 지반조건, 단부지점조건,매립깊이, 배관 두께, 배관 길이, 배관의 크기, 및 배관형태 등을 변수로 고려하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 지진취약도 해석결과, 지반조건, 단부지점조건, 매설 배관길이 및 매립깊이는 매설가스배관의 지진취약도 해석에 영향을 끼치는 것으로 판단되었고, 또한 이러한 결과를 바탕으로 매설가스배관의 내진성능에도 영향을 끼치는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 지반조건이나 매설 배관의 길이가 미치는 영향은 다른 변수에 비해 다소 큰 것을 확인할 수 있었다.
지진취약도 해석결과, 지반조건, 단부지점조건, 매설 배관길이 및 매립깊이는 매설가스배관의 지진취약도 해석에 영향을 끼치는 것으로 판단되었고, 또한 이러한 결과를 바탕으로 매설가스배관의 내진성능에도 영향을 끼치는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 지반조건이나 매설 배관의 길이가 미치는 영향은 다른 변수에 비해 다소 큰 것을 확인할 수 있었다. 이러한 두 변수특징에 대해서는 시공 시 내진설계에 더 많은 중점을 두어야 할 것으로 판단된다.
후속연구
하지만 이 해석을 통하여 교각의 강성을 지니는 시스템의 충격에 관한 여러 가지 자료들을 얻을 수 있고, 이 자료들을 수치해석의 입력 값으로 이용 할 수 있을 것이다. 따라서, 지진력분산장치와 가동받침교각의 충돌에 의한 충격력을 고려하여 보다 정확한 지진해석을 수행 할 수 있을 것이다. 추후 더 많은 모델을 도입하여 해석을 실행하면서 상부속도에 대한 장치의 강도 문제와 교각높이/지름비에 따른 교량의 해석, 경간수, 경간장, 받침의 마찰력 검토등 실험적 연구가 선행되어야 할 것이다[4].
또한 PE D300 T30과 PVC D300 T15에 지반함몰이 40% 발생하였을 경우 LC1 하중과 LC2 하중 재하 시 허용응력에 근접한 응력이 나타났으며, 45%일 경우 기능수행범위를 초과하였다. 본 논문의 결과를 바탕으로 대한민국도 더 이상 지반함몰에 대한 안전지대가 아님을 인식하고 인명과 재산피해를 최소화하기 위해 대한민국도 지반함몰과 더불어 내진 기준에 의해 설계된 구조물뿐만 아니라 내진설계가 이루어지지 않은 구조물들에 대한 성능평가가 지속적으로 연구가 필요할 것으로 판단된다.
정의한 입력지진을 바탕으로 매설 상수도 배관의 지진 취약도 평가를 수행하였으며 구해진 지진취약도 곡선은 앞서 말했듯이 지진재해평가에 유용하게 사용될 것이다. 아울러 지역 및 국가 정부기관의 재해예방을 위한 예산결정, 자원분배 등의 경제적 활용성과 피해예측 및 내진설계를 위한 기준작성 등의 사회적 활용성을 바탕으로 미래 위험에 대응하기 위한 방안으로 제시될 수 있을 것이다.
먼저 지진격리장치는 납 면진받침을 설계하여 건축구조물의 고정하중 대비 유효강성비를 50%, 100%, 150%, 200% 네 가지 경우를 비교하였으며, 제진장치는 점성댐퍼를 설계하여 건축구조물의 고정하중 대비 용량을 2%, 5%, 10%, 15%, 20% 다섯 가지의 경우를 비교 검토하였다. 연구 결과를 이용한다면 중저층대의 기존 건축물 내진보강 계획단계에서 보다 편리하게 적정한 용량의 지진격리장치 및 제진장치를 선정할 수 있을 것이다[2].
또한 한반도 지진 활동의 불확실성을 고려한 확률론적 취약도 함수 개발을 위해 국내 지반 특성 및 환경을 분석하여 지진재해평가에 사용할 입력지진의 특성을 정의하고자한다. 정의한 입력지진을 바탕으로 매설 상수도 배관의 지진 취약도 평가를 수행하였으며 구해진 지진취약도 곡선은 앞서 말했듯이 지진재해평가에 유용하게 사용될 것이다. 아울러 지역 및 국가 정부기관의 재해예방을 위한 예산결정, 자원분배 등의 경제적 활용성과 피해예측 및 내진설계를 위한 기준작성 등의 사회적 활용성을 바탕으로 미래 위험에 대응하기 위한 방안으로 제시될 수 있을 것이다.
반면에, 배관형태나 배관두께가 취약도 곡선에 미치는 영향은 미미한 것을 알 수 있었다. 종합적으로,매설가스배관의 지진 취약도 해석과 관련된 연구가 많지 않은 현실을 감안할 때, 본 연구 결과는 매설가스배관의지진취약성 평가해석에 초석으로 고려되어질 수 있고,추후 관련분야 연구에 좋은 참고자료가 될 것으로 사료된다.
따라서, 지진력분산장치와 가동받침교각의 충돌에 의한 충격력을 고려하여 보다 정확한 지진해석을 수행 할 수 있을 것이다. 추후 더 많은 모델을 도입하여 해석을 실행하면서 상부속도에 대한 장치의 강도 문제와 교각높이/지름비에 따른 교량의 해석, 경간수, 경간장, 받침의 마찰력 검토등 실험적 연구가 선행되어야 할 것이다[4].
지진력분산장치 설치는 온도조건과 가동단 마찰 요소와 직접적인 관련이 있고, 실제 교량에 대한 지진력분산 장치 설계시에는 반드시 위의 두 요소에 대한 교려가 선행되어야 한다. 하지만 이 해석을 통하여 교각의 강성을 지니는 시스템의 충격에 관한 여러 가지 자료들을 얻을 수 있고, 이 자료들을 수치해석의 입력 값으로 이용 할 수 있을 것이다. 따라서, 지진력분산장치와 가동받침교각의 충돌에 의한 충격력을 고려하여 보다 정확한 지진해석을 수행 할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
받침보호장치의 역할은?
교량 받침의 파괴로 인한 낙교를 방지하기 위한 방법의 하나로서 국내에서는 받침보호장치가 많이 사용되고 있다. 교량 받침부의 옆의 빈 공간에 설치되어 상부구조로부터 전달되는 지진하중을 부담하여 받침의 파괴를 방지한다. 이러한 받침보호장치가 충분한 내진성능을 발휘하기 위해서는 받침보호장치 본체뿐만 아니라 이를 교량에 고정시키는앵커부의 강도도 함께 확보되어야 한다.
손실수두란?
손실수두(hl)은 배관의 직경, 내부 표면상태(조도),배관의 계통(System) 및 연결 상태 등 여러 가지 요인에 의하여 결정되며, 마찰손실수두(hf)와 부차적 손실수두(hb)를 합한 종합손실수두이다.
면진의 효과는?
5g 로 입력레벨을 변화시키면서 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 면진은 지진가속도의 지배적인 주기범위 밖으로 건물의 주기를 이동시킴으로써, 건물의 응답가속도를 감소시켜 지진동에 의한 하중을 효과적으로 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 응답가속도의 감소에 따른 면진효과는 지진동 레벨에 관계없이 Taft 지진파에 대한 효과가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 최대 입력가속도의 증가에 따른 응답가속도의 감소율은 LomaPrieta 지진파가 가장 큰 것으로 나타났다[3].
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![[사진 1] 가스배관의 내진 고정장치](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/ipinst/SOJHB6/2019/v4n1/SOJHB6_2019_v4n1_11_f0002.png "[사진 1] 가스배관의 내진 고정장치")
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