유체-구조 상호작용을 갖는 저장탱크의 성능기반 내진설계 기술개발

Abstract

석유화학 및 가스플랜트와 같은 주요 산업시설이 지진 시 피해를 입어 운전(운 영)이 중지되면 국가경제에 직·간접적으로 큰 피해를 유발하게 되므로 운전성 확보 (유지)가 매우 중요하다. 주요 시설물의 경우 지진·화산재해대책법에 의해 내진설계가 의무화되어 있어 내 진설계가 되고 있다. 현행 내진설계의 기본개념은 재현주기가 짧은(지진세기가 작 은) 지진에 대해서는 시설물의 기능을 유지하고, 재현주기가 긴(지진세기가 큰) 지 진에 대해서는 붕괴가 일어나지 않도록 설계하며 독립된 개별 시설물의 중요도를 반영하여 설계지진의 재현주기를 달리 적용하고 있다. 그러나 산업시설은 기계설비, 저장탱크, 배관 등 다양한 시설물이 기능적으로 상호 연계되어 있어 이들 구성요소 (시설물) 중 하나가 파괴(붕괴)되어도 공정의 운전성을 확보하기 어렵다. 따라서 공 정단위로 운전성을 확보할 필요가 있으며 각 구성요소의 지진거동 특성에 따라 허 용 가능한 손상수준을 달리하는 ‘성능기반’ 내진설계를 적용하는 것이 합리적이다. 이러한 ‘성능기반’ 내진설계는 자유롭게 설계된 시설물에 대해 비선형 지진해석(또 는 실험)을 수행하여 내진성능 확보 여부를 확인하는 것이 기본이지만 설계자의 편 의를 위해 요구성능을 만족시키는 하나의 대안적 설계법을 제시하기도 한다. 이에 이 연구에서는 유체-구조물의 상호작용을 갖는 평저형 저장탱크에 대해 비 선형응답이력해석을 수행하여 지진특성(비선형 응답의 평가값 및 표준편차)을 분석 하였고 평저형 저장탱크의 R-U-T 관계 분석하여 성능기반 내진설계 방법을 제안 하였다.