비선형지지구조 저장탱크의 지진거동 특성과 신뢰도 기반 성능기반 내진설계

Abstract

비선형지지구조 저장탱크의 지진거동 특성과 신뢰도 기반 성능기반 내진설계 울산대학교 대학원 건설환경공학과 장 정 민 산업시설은 국가의 경제에 상당한 기여를 하는 중요한 시설일뿐만 아니라 피해 시 화재 및 폭발, 유해물질의 누출로 인한 토양, 수질 및 대기 오염 등 상당한 2차 피해도 유발된다. 석유화학 플랜트에는 여러 기계설비 및 구조물이 서로 연계되어 운전성을 확보한다. 따라서 이들 시설물 중 하나라도 지진 시 파괴가 발생하면 운 전성을 확보할 수 없으며, 이는 직간접적으로 국가 경제에 큰 영향을 미친다. 현행 내진설계는 붕괴방지를 목표로 하고 운전성 확보에 미흡하므로 성능기반 내 진설계가 필요하다. 따라서 같은 공정에 속한 시설물은 설계지진에 대해 운전성이 확보 되도록 내진성능을 확보하여야 하며, 시설물의 지진거동에 따라 다른 손상수 준(내진성능수준)을 부여하는 것이 바람직하다. 성능기반 설계는 현행의 사양기반 설계와 대비되는 설계개념이다. 사양기반 설계는 규정된 설계법 이외의 다른 설계 법을 허용하지 않는 데 반해 성능기반 설계는 요구되는 성능을 만족한다는 것이 검 증된다면 어떠한 설계법도 허용한다. 이 연구에서는 비선형지지구조를 갖는 구형 저장탱크의 비선형 동적해석을 통해 지진거동 특성을 분석하였다. 비선형 해석기법은 해석적 검증방법 시 적용 가능하 고, 분석된 지진거동 특성은 성능기반설계의 대안적 설계방법의 기초자료로 활용된 다. 구형(볼) 저장탱크는 여러 개의 기둥과 브레이스로 지지되어 브레이스와 기둥의 좌굴 및 항복 등으로 지진 시 복잡한 비선형거동을 보인다. 이 연구에서는 비선형 거동 특성을 통계적으로 분석하고 이에 기반하여 성능기반 내진설계의 새로운 방법 을 제시하였다.