[논문]구조해석을 통한 도시가스 매설배관의 지진 영향 분석

조윤호; 최마리아; 양주안; 전상일; 전지훈

doi:10.7842/kigas.2023.27.4.19

구조해석을 통한 도시가스 매설배관의 지진 영향 분석
Seismic Impact Analysis of Buried Citygas Pipes through Structural Analysis 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.27 no.4, 2023년, pp.19 - 26

조윤호 (JB주식회사) , 최마리아 (JB주식회사) , 양주안 (JB주식회사) , 전상일 (JB주식회사) , 전지훈 (JB주식회사)

초록
AI-Helper

지진은 지하 구조물에 영향을 미치는 가장 중요한 재해 중 하나이다. 도시가스 지하 매설 배관은 지진 발생 시 구조물의 안전성 문제가 발생할 수 있다. 우리나라는 디지털 관측을 시작한 이래로 지진 발생 횟수가 꾸준히 증가하고 있다. 도시가스배관의 내진 설계 기준은 2008년에 KGS GC204 가스배관 내진설계 기준이 제정되었지만 이는 배관 설치 시 기준으로 지진 발생 시 배관의 영향을 추정하기는 어렵다. 본 연구에서는 국내에서 매설배관으로 주로 사용하고 있는 PE(폴리에틸렌관)배관과 PLP(폴리에틸렌 피복강관) 배관을 대상으로 지진 발생 시 환경 및 배관의 변수에 따른 구조해석을 수행하였다. 본 연구는 CAE(Computer Aided Engineering)를 통해 배관을 모델링하고 지반에 변위를 발생시켜 가장 취약한 매설배관의 변수를 찾고자하였다. 이 연구를 통해 토양은 탄성계수가 클 수록, 매설심도는 깊을 수록, 관경은 작을 수록, 압력은 높을 수록, PE 보다 PLP 배관이 더 지진에 영향을 많이 받는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과를 토대로 매설 도시가스배관의 취약지점을 유추하여 지진발생 시 매설배관의 특별점검에 활용하고자한다.[1]

Abstract ▼ AI-Helper

Earthquakes are one of the most important disasters affecting underground structures. Urban gas underground pipes may cause safety problems of structures in the event of an earthquake. Since Korea began digital observation, the number of earthquakes has been steadily increasing. The seismic design standard for urban gas pipes was established in 2008, but it is difficult to estimate the impact of pipes in the event of an earthquake based on the installation of pipes. In this study, structural analysis was performed on PE (polyethylene pipe) pipes and PLP (polyethylene coated steel pipe) pipes, which are mainly used as buried pipes in Korea, according to environmental and pipe variables in the event of an earthquake. This study sought to find the variables of the most vulnerable buried pipe by modeling pipes through Computer Aided Engineering (CAE) and generating displacement on the ground. Through this study, it was confirmed that the larger the elastic modulus of the soil, the deeper the buried depth, the smaller the tube diameter, and the higher the pressure, the more PLP pipes are affected by earthquakes than PE. Based on these results, the vulnerable points of buried urban gas pipes are inferred and used for special inspections of buried pipes in the event of an earthquake.

주제어

표/그림 (31)

그림 Fig. 1. PLP pipe S-S curve[8]
그림 Fig. 2. PE pipe S-S curve[9]
그림 Fig. 3. Soil and pipe modeling
그림 Fig. 4. Deformation of soil
표 Table 1. Citygas pipe material property
그림 Fig. 5. Pipe mesh
표 Table 2. Simulation model of Citygas pipe
그림 Fig. 6. soil mesh
그림 Fig. 7. contact surface mesh
그림 Fig. 8. Pipe stress at different soil
그림 Fig. 8-1. Pipe stress at S1
그림 Fig. 8-2. Pipe stress at S2
그림 Fig. 8-3. Pipe stress at S3
그림 Fig. 9. Pipe stress at different depth
그림 Fig. 9-1. Pipe stress at D1
그림 Fig. 9-2. Pipe stress at D2
그림 Fig. 9-3. Pipe stress at D3
그림 Fig. 10. Pipe stress at different diameter
그림 Fig. 10-1. Pipe stress at R1
그림 Fig. 10-2. Pipe stress at R2
그림 Fig. 10-3. Pipe stress at R3
그림 Fig. 11. Pipe stress at different pressure
그림 Fig. 11-1. Pipe stress at P1
그림 Fig. 11-2. Pipe stress at P2
그림 Fig. 11-3. Pipe stress at P3
그림 Fig. 12-1. Pipe stress at M! and M2
표 Table 3. Pipe stress at M! and M2
표 Table 4. Pipe stress at M3 and M4 [단위 : MPa]
표 Table 5. Pipe stress at M5 and M6 [단위 : MPa]
그림 Fig. 12-2. Pipe stress at M3 and M4
그림 Fig. 12-3. Pipe stress at M5 and M6

참고문헌 (10)

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