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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김재민
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2023
2019
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LNG 저장탱크는 중요한 사회기반시설로서 사용량의 증가로 인해 점점 대형화되고 있는 추세이다. 최근 LNG 저장탱크가 대형화되고 지진 다발지역에 건설하는 빈도가 높아짐에 따라 대형 LNG 저장탱크의 내진안정성에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 대형 LNG 저장탱크가 암반이 아닌 부지에 건설되는 경우, 지반-구조물 상호작용(Soil-Structure Interaction, SSI) 효과가 크게 나타나므로 이 효과를 고려한 내진설계가 매우 중요하다.
한편, 구조물의 지진력을 저감시키는 방법으로 면진장치가 사용되어 왔다. 국내에서도 LNG 저장탱크에 면진장치를 적용한 사례가 있으며 면진장치의 사용이 증가하는 추세이다. 면진장치와 같은 비선형 구조물의 내진설계는 정밀한 해석결과에 기반하여 이루어져야 한다. 하지만 실무에서는 매우 간단한 해석모델을 사용하고 있어서 면진설계 결과의 정확성을 확보하기 어렵다. 따라서 저장탱크 구조물의 안전성과 경제성을 제고할 수 있는 설계기술 개발을 위해서는 지진발생시 면진장치를 갖는 LNG 저장탱크의 실제 거동을 정확히 묘사할 수 있는 해석모델의 개발이 필요하다.
이 연구에서는 기존의 간략해석모델을 개선하여 비선형 동적해석이 가능한 간략해석모델을 제안하였다. 이 해석모델은 면진시스템을 갖는 원통형 LNG 저장탱크에 적용할 수 있으며 비고전감쇠 특성을 고려하였다. 이 연구에서 제안한 면진 유체-구조물-지반 상호작용 모델을 이용하여 비선형 동적해석을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다:
(1) 비면진 말뚝기초 해석모델에 대한 선형 동적응답을 비교한 결과, 기초-지반 시스템을 Spirng 요소로 모델링한 LPM 해석모델이 가장 정확함을 알 수 있었다.
(2) 이 연구에서 제안한 LPM 해석기법을 이용하여 말뚝기초 면진 LNG 저장탱크에 대한 시간영역 비선형해석을 수행하고, 이를 BSM 등가선형면진모델에 의한 응답스펙트럼해석 결과와 비교하였다. LNG 저장탱크의 최고 밑면전단력을 비교한 결과, 등가선형 응답스펙트럼 해석결과가 시간이력 해석결과보다 약 61.94% 크게 나타남을 알 수 있었다.
(3) 따라서 이 연구에서 제안하는 시간이력해석법을 이용할 경우 보다 경제적이고 안전한 설계가 가능할 것으로 판단된다.
한편, 구조물의 지진력을 저감시키는 방법으로 면진장치가 사용되어 왔다. 국내에서도 LNG 저장탱크에 면진장치를 적용한 사례가 있으며 면진장치의 사용이 증가하는 추세이다. 면진장치와 같은 비선형 구조물의 내진설계는 정밀한 해석결과에 기반하여 이루어져야 한다. 하지만 실무에서는 매우 간단한 해석모델을 사용하고 있어서 면진설계 결과의 정확성을 확보하기 어렵다. 따라서 저장탱크 구조물의 안전성과 경제성을 제고할 수 있는 설계기술 개발을 위해서는 지진발생시 면진장치를 갖는 LNG 저장탱크의 실제 거동을 정확히 묘사할 수 있는 해석모델의 개발이 필요하다.
이 연구에서는 기존의 간략해석모델을 개선하여 비선형 동적해석이 가능한 간략해석모델을 제안하였다. 이 해석모델은 면진시스템을 갖는 원통형 LNG 저장탱크에 적용할 수 있으며 비고전감쇠 특성을 고려하였다. 이 연구에서 제안한 면진 유체-구조물-지반 상호작용 모델을 이용하여 비선형 동적해석을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다:
(1) 비면진 말뚝기초 해석모델에 대한 선형 동적응답을 비교한 결과, 기초-지반 시스템을 Spirng 요소로 모델링한 LPM 해석모델이 가장 정확함을 알 수 있었다.
(2) 이 연구에서 제안한 LPM 해석기법을 이용하여 말뚝기초 면진 LNG 저장탱크에 대한 시간영역 비선형해석을 수행하고, 이를 BSM 등가선형면진모델에 의한 응답스펙트럼해석 결과와 비교하였다. LNG 저장탱크의 최고 밑면전단력을 비교한 결과, 등가선형 응답스펙트럼 해석결과가 시간이력 해석결과보다 약 61.94% 크게 나타남을 알 수 있었다.
(3) 따라서 이 연구에서 제안하는 시간이력해석법을 이용할 경우 보다 경제적이고 안전한 설계가 가능할 것으로 판단된다.
목차
제1장 서론 11.1 연구의 배경 및 필요성 11.2 문헌연구 31.3 연구의 내용 6제2장 간략한 면진 FSSI 해석을 위한 Beam-Stick 모델의 제안 72.1 SSI효과를 BSM으로 근사한 Beam Stick 해석모델 72.1.1 FSI 해석 92.1.2 SSI 해석 132.1.3 지진 입력 192.1.4 면진 해석 202.1.5 감쇠 적용 222.2 SSI 효과를 LPM으로 근사한 Beam-Stick 해석모델 252.2.1 FSI 해석 272.2.2 SSI 해석 272.2.3 지진 입력 292.2.4 면진 해석 292.2.5 감쇠 적용 29Chapter 3. 면진 원통형 LNG 저장탱크에 대한 해석 사례 및 토의 303.1 예제구조물 및 지진 입력 303.1.1 LNG 저장탱크 구조형상 및 제원 303.1.2 원통형 LNG 탱크의 상부구조물 333.1.3 해석모델의 입력지진 393.1.4 LRB 면진장치의 비선형 특성 403.2 선형해석모델을 검증하기 위한 정밀 해석 413.3 FSI_BSM & SSI_BSM 해석모델을 이용한 해석 433.3.1 말뚝 및 지반 모델 작성 443.3.2 매트기초의 임피던스 해석 483.3.3 지진입력 523.3.4 면진 FSI_BSM & SSI_BSM 해석모델을 이용한 지진응답해석 533.4 FSI_BSM & SSI_LPM 해석모델을 이용한 해석 553.4.1 말뚝기초의 임피던스 해석 563.4.2 지진입력 613.4.3 면진 FSI_BSM & SSI_LPM 해석모델을 이용한 지진응답해석 623.5 원통형 LNG 저장탱크에 대한 지진응답해석 결과 64제4장 결론 65참고문헌 66ABSTRACT 69감사의 글 71
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