Tank Definition

모델 구성 상태에 대한 이해를 돕고 모델 수정이나 문제 상황 해결에 참고할 수 있도록, 사용자 입력값이 모델 구성에 어떻게 활용되는지 기술합니다.

본 매뉴얼에 있는 예제는 Tank Definition 입력창에 정의된 값을 기본으로 합니다.

2D axisymmetric structural

2D axisymmetric structural 해석 모델을 구성하기 위한 옵션입니다.

2D axisymmetric coupled thermal/structural

2D axisymmetric coupled thermal/structural 해석 모델을 구성하기 위한 옵션입니다. 이 옵션을 체크하면 Insulation 데이터 입력을 위한 Insulations 탭이 대화창에 추가됩니다.

2D beam-stick seismic

Seismic Analysis 해석 모델을 구성하기 위한 옵션입니다. 이 옵션을 체크하면, Seismic 데이터 입력을 위한 Seismic input1과 Seismic input2 탭이 대화창에 추가됩니다.

3D shell structural

3D Shell 모델 구성을 위한 옵션입니다. 이 옵션을 체크하면, Pile support 정의를 위한 Support (3D) 탭이 대화창에 추가됩니다.

3D Solid

3D Solid 모델 구성을 위한 옵션입니다. 이 옵션을 체크하면, Pile support 정의를 위한 ‘Support (3D)’ 탭과 Insulation 데이터 입력을 위한 Insulations 탭이 대화창에 추가됩니다.

Structural Definition

Base Slab

BaseSlab 길이, 두께 등을 입력합니다. 이때, Base Heating(해석 모델에 반영하지 않는 경우 0을 입력)을 제외한 나머지 입력값은 반드시 양수로 정의합니다.

• Circular Part Length (L_inner): Pile이 직교 방향으로 배열된 부분으로 탱크 중심부에서 BaseSlab의 원형 구간까지의 길이.
• Circular Pat Depth (D_inner): BaseSlab 원형 구간의 두께.
• Tapered Section length (W_t): 해석 모델에 BaseSlab의 변단면 구간을 고려하는 경우에만 정의. 변단면 구간의 길이
• Annular Part Length (L_outer): Pile이 환형으로 배열된 부분으로 BaseSlab의 환형 구간 길이.
• Annular Part Depth (D_outer): BaseSlab의 환형 구간 두께.
• Base Heating (D_heating): Base Heating을 해석에 반영하는 경우 정의.  BaseSlab의 상면에서 Base Hearing 위치까지의 두께. Base Heating은 BaseSlab내 동일한 온도가 유지되도록 하는 데 사용됩니다.
• Base Heating (L_heating): Base Heating을 해석에 반영하는 경우 정의.  탱크 중심에서 히팅 라인 외측 끝단까지의 길이를 정의합니다.
• Ground level (D_ground): 외측 탱크 하단에서 지반 레벨까지의 깊이를 정의합니다.

Roof

Roof의 내·외측 반경 및 두께 등을 입력한다. 입력값은 반드시 양수로 정의합니다.

• Radius of Inner Roof (R_roof_i): Roof의 내측 반경
• Radius of Outer Roof (R_roof_o): Roof의 외측 반경
• Height from the top of the base slab to the topmost of the roof (R_Height): 슬래브 상면으로부터 지붕 중심부 최외측 까지의 높이
• Distance of tapered Section 1 (sl1): 우측 첫 번째 변단면 구간의 수평 거리
• Distance of Tapered Section2 (sl2): 우측 두 번째 변단면 구간의 수평거리

Wall and Ring Beam

Wall과 Ring Beam의 높이, 두께 등을 입력한다. 입력값은 반드시 양수로 정의합니다.

• Inside radius of Concrete outer tank wall (InsR): 탱크 중심으로부터 외조 내측 벽체 까지의 반경.
• Thickness of Wall Base (T_bottom): BaseSlab와 연결된 Wall 하단의 두께.
• Height of Tapered wall (H_wall_t): Wall의 변단면 구간을 해석모델에 적용하는 경우에만 사용. 벽체 변단면 구간의 높이.
• Thickness of Wall Top (T_top Wall 일반단면의 두께
• Height of wall (H_wall): BaseSlab 상면으로부터 Wall의 높이.
• Height of Ringbeam_2 (H_ringbeam_2): RingBeam 두 번째 구간의 높이. RingBeam 이 Roof 내측 곡면과 만나는 위치로부터 RingBeam 상면까지의 높이
• Height of Ringbeam_1 (H_ringbeam_1): RingBeam 첫 번째 구간의 높이. RingBeam 바닥면으로부터 Roof 내측 곡면과 만나는 위치까지의 높이
• Thickness of Ringbeam (T_ringbeam): RingBeam의 두께
• Slope height (R_sl_height): RingBeam의 우측과 좌측의 높이 차
• Corner protection start (H_bcp_s): Base Slab 상면으로부터 Corner protection이 시작되는 높이를 정의합니다.
• Corner protection end(H_bcp_e): Base Slab 상면으로부터 Corner protection이 끝나는 높이를 정의합니다.
• Corner protection thickness(T_bcp): 하부 Corner Protection의 두께를 정의합니다.
  

Insulations

• Length: Insulation Layer를 구성하는 개별 segment의 길이. 우측의 ‘Add’ 버튼을 클릭하여 segment를 추가할 수 있습니다.
• Thickness: Insulation Layer를 구성하는 개별 segment의 두께. 우측의 ‘Add’ 버튼을 클릭하여 segment를 추가할 수 있습니다
• Material ID: 해당 Segment에 적용할 재료특성을 재료특성> Insulation Materials 탭에 정의된 재료특성 ID 형태로 입력. ID는 Material Properties(재료 속성) 탭의 Insulation Materials(단열재) 탭에 정의된 재료 속성 중 하나와 일치해야 합니다
• Set Zero: 해당 Insulation에 정의된 사용자 입력값을 모두 0으로 설정.
• Add: 각 Insulation Layer에 새로운 segment를 정의할 수 있도록 행 추가
• Delete: 기존 사용자 입력값을 마지막 행부터 삭제
• Wall Insulation 최종 높이와 Base Insulation의 두께의 합은 Wall height과 Ringbeam_1의 합을 초과하지 않아야 합니다

qBase Insulation

• 최대 6개의 Insulation layer까지 정의할 수 있습니다.

Wall Insulation

• 최대 4개의 Insulation layer까지 정의할 수 있습니다.
  • 마지막 Wall Insulation의 내측 상면에서부터 Roof Insulation을 구성하는 것으로 가정합니다.

Roof Insulation

• 마지막 Wall Insulation의 좌측 상단 Point가 Roof insulation을 구성할 때 ‘Reference point’로 사용됩니다.
• Roof insulation layer의 총 길이와 Wall Insulation 총 두께에서 마지막 Wall insulation layer의 두께를 제외한 것의 합은 콘크리트 벽체 내경과 일치해야 합니다.

다음의 Wall과 Roof 단열재를 정의하는 예제를 참고하세요.

Case 1
– 3개 층의 wall insulation 과 1개 층의 roof insulation 정의.
– wall insulation layer3의 길이 + roof insulation layer1의 두께 = wall insulation layer2의 길이
– wall insulation layer3의 두께 = roof insulation layer1의 첫 번째 세그먼트 길이

Case 2
– 3개 층의 wall insulation 과 1개 층의 roof insulation 정의.
– wall insulation layer3의 길이 + roof insulation layer1의 두께 = wall insulation layer2의 길이
– wall insulation layer3의 두께 < roof insulation layer1의 첫 번째 세그먼트 길이

Case 3
– 3개 층의 wall insulation 과 1개 층의 roof insulation 정의.
– wall insulation layer3의 길이 + roof insulation layer1의 두께 < wall insulation layer2의 길이
– wall insulation layer3의 두께 = roof insulation layer1의 첫 번째 세그먼트 길이

Case 4
– 3개 층의 wall insulation 과 1개 층의 roof insulation 정의.
– wall insulation layer3의 길이 + roof insulation layer1의 두께 > wall insulation layer2의 길이
– wall insulation layer3의 두께 < roof insulation layer1의 첫 번째 세그먼트 길이

Case 5
– 3개 층의 wall insulation 과 1개 층의 roof insulation 정의.
– wall insulation layer1/Layer2/Layer3 의 길이는 모두 동일
– wall insulation layer3의 두께 < roof insulation layer1의 첫 번째 세그먼트 길이

Case 6
– 2개 층의 wall insulation 과 1개 층의 roof insulation 정의.
– wall insulation layer2의 길이 + roof insulation layer1의 두께 = wall insulation layer2의 길이
– wall insulation layer2의 두께 = roof insulation layer1의 첫 번째 세그먼트 길이

Material Properties

base, wall, ringbeam 및 roof concrete의 재료 특성을 Tank Materials 탭에 정의합니다. Thermal conductivity와 heat capacity는 열해석을 수행하는 경우에만 정의합니다.

해석 모델을 구성하는 데 필요한 모든 Insulation의 재료 특성을 Insulation Materials 탭에 정의해야 합니다. Structure Definition > Insulations 탭에 정의된 Material ID에 해당하는 재료특성이 모두 정의되어야 합니다.

Boundary Conditions

• Support Type: BaseSlab 하면에 적용되는 구속 조건의 형태를 선택합니다. 구속조건의 종류는 모든 자유도를 구속하는 ‘Fixed support’, 사용자가 정의한 수직 및 수평방향 스프링 강성을 동일하게 적용하는 ‘Distributed spring support’와 각 Pile 위치에 사용자가 정의한 수직, 수평방향 스프링 강성을 적용하는 ‘Pile support’가 있습니다. ‘Distributed spring support’의 스프링 강성은 kN/m/m², ‘Pile support’의 스프링 강성은 kN/m/rad 단위로 입력합니다.

• Spring Stiffness for Piles: 수직방향 및 수평방향 스프링 강성을 정의합니다. 스프링 강성은 양수로 정의하되 kN/m/rad 단위에 맞게 값을 환산하여 정의합니다. Radius는 탱크 중심으로부터 등가 스프링 구속이 위치한 곳까지의 거리를 의미합니다.

하중

Initial LNG Height

LNG초기 수위는 BaseSlab 상면을 기준으로 정의합니다. 이 값은 총 LNG 체적을 계산하는 데 사용됩니다.

Structural DeadLoading

해석에 고려할 구조하중을 정의합니다.

• Loading Type: 고정하중 및 Hydrostatic load를 포함한 구조하중의 종류. 하중 입력과 관련된 팁과 하중 재하 방향, 위치 등과 관련된 내용은 우측 삽도에서 확인할 수 있습니다.
• Loaded Length: 하중 재하 길이를 m 단위로 정의. 하중 재하 길이는 반드시 양수로 정의하며, 해당 하중을 고려하지 않는 경우에는 0 또는 공란으로 남겨 둡니다.
• Value: 하중 크기를 kN/m 또는 kN/m²의 단위로 정의한다. 하중 재하 방향과 상관없이 양수로 정의해야 하며, 우측 삽도에 표시된 것과 같이 하중 재하 방향이 적용됩니다.

해석에 고려할 가변하중을 정의합니다.  

Thermal Loading

• Loading Type: LNG 온도, 외기 온도, 초기 온도, Base Heating 및 Spillage를 포함하여 열해석에서 고려하는 온도 하중의 종류를 표시.

• LNG Temperature: LNG 온도는 내조 안쪽 면에 재하합니다.
• External Temperature: 외기온도는 외조 바깥면에 재하합니다
• Base Heating: Base heating system을 해석에 고려하는 경우, heating line에 재하되는 온도하중. Heating Line은 Structural Definition 탭에서 정의합니다. BaseSlab 상면에서 heating Line까지의 거리에 0이 아닌 값(양수)을 입력하면 해석에 base heating 온도를 고려하는 것으로 간주합니다.
• Initial Temperature: 초기 온도는 전체 모델에 적용하며, 해당 온도에서 응력은 발생하지 않습니다.
• Convective Coefficient: Type of Boundary에서 Convection을 선택한 경우에만 대류계수를 입력합니다. 
• Type of Boundary: ‘Prescribed’ 또는 ‘Convection’을 선택하여 적용합니다. Prescribed를 선택하면 LUSAS Prescribed temperature를 사용하여 온도하중을 정의하고, 하중이 적용된 부분은 정의한 온도가 계속 유지됩니다. Convection을 선택하면 Convection Coefficient(대류계수)를 반드시 입력해야 하며, LUSAS Environmental Temperature를 사용하여 온도하중을 정의합니다. 하중이 적용된 부분은 정의한 대류계수에 따라 온도가 변화합니다.

Prestresss Load

Vertical Prestress

• Total Tendon Force (Long-term/Short-term): 수직 방향 Prestress에 대한 총 Tendon force를 정의합니다. 수직방향 Prestress 하중은 사용자가 입력한 Tendon force를 하중이 재하되는 면적으로 나누어 계산되며, RingBeam 상면과 Wall 하면에 재하됩니다.

Horizontal Prestress

• Section ID: BaseSlab와 RingBeam을 제외하고 Wall에 재하되는 수평방향 Prestress 하중에 대해 1부터 순차적으로 ID를 정의(1, 2, 3 등)하여 구분합니다.
• Start Position: Prestress 하중이 재하되는 구간의 시점을 m 단위로 정의합니다. BaseSlab 상면을 기준으로 합니다.
• End Position: Prestress 하중이 재하되는 구간의 종점을 m 단위로 정의합니다. BaseSlab 상면을 기준으로 합니다.
• Loaded Length: 하중 재하 길이는 사용자가 입력한 ‘Start Position’과 ‘End Position’으로 계산한 값이 자동으로 출력됩니다. 하중 재하길이가 음수(-)값으로 출력된 경우, 정의한 ‘Start Position’과 ‘End Position’의 입력값을 다시 확인해야 합니다. 하중 재하 길이가 0으로 출력된 경우 ‘Start Point’와 ‘End Point’가 동일한 값으로 정의된 것으로, 해당 하중은 해석에 고려되지 않습니다.

• Prestress load (Short-term/Long-term): Prestress 하중을 kN/m² 단위로 정의하되, 하중 방향과 상관없이 양수(+)로 정의해야 합니다. 텐던의 Hoop 방향 force는 텐던의 반경을 고려하여 반경 방향 압력 하중으로 적용됩니다.

Pile Arrangement (3D)

Crosswise piles X Coordinates  

전체 BaseSlab중 4사분면에 위치한 파일의 X좌표를 정의합니다. 첫 번째 열의 P1 좌표는 탱크 중심에 가장 가까운 pile의 위치가 됩니다. 입력값은 반드시 양수(+)로 정의합니다. crosswise pile의 입력값을 모두 0으로 정의하면crosswise pile을 제외한 circumferential pile만 해석에 고려합니다.

Crosswise piles Y Coordinates

전체 BaseSlab중 4사분면에 위치한 파일의 Y좌표를 정의합니다. 첫 번째 열의 P1 좌표는 탱크 중심에 가장 가까운 pile의 위치가 됩니다. 입력값은 반드시 양수(+)로 정의합니다. crosswise pile의 입력값을 모두 0으로 정의하면crosswise pile을 제외한 circumferential pile만 해석에 고려합니다.

Define pile locations

• Number of piles in X: X 방향 Pile 개수
• Add Row in Y: 정의된 X 방향 파일 개수와 함께 Y 방향으로 행 추가
• Delete Row: Y 방향 가장 마지막 행 삭제
• Start offset of piles in X(m): 첫 번째 pile 원점으로부터 X 방향으로 떨어진 거리. 이 값을 0으로 정의하면 pile의 첫 번째 열의 X 좌표는 0이 됩니다.
• Start offset of piles in Y(m): 첫 번째 pile 원점으로부터 Y 방향으로 떨어진 거리. 이 값을 0으로 정의하면 pile의 첫 번째 열의 Y 좌표는 0이 됩니다.
• General Spacing of piles in X(m): X방향 파일 배치 간격.
• General Spacing of piles in Y(m): Y방향 파일 배치 간격.

Crosswise piles stiffness

• Vertical Stiffness: 직교 배열 파일의 수직방향 스프링 강성.
• Horizontal Stiffness: 직교 배열 파일의 횡방향 스프링 강성.
• Type: 데이터셋 명으로 사용될 직교 배열 파일의 이름.

 Circumferential piles

• R: 탱크 중심에서 환형으로 배치된 파일까지의 반경.
• Initial Theta: X축과 첫 번째 Pile 위치까지의 각도를 Degree 단위로 정의한다. 첫 번째 Pile이 X축 위에 있는 경우 Initial Theta는 0이 됩니다.
• Number of piles: 탱크 중심으로부터 동일한 거리에 위치한 파일의 개수.
• Vertical Stiffness: 환형 배열 파일의 수직방향 강성
• Horizontal Stiffness: 환형 배열 파일의 수평방향 강성.
• Type: 데이터 파일 생성에 사용될 환형 배열 파일의 이름.

Seismic Input 1

Liquid density

내진해석에서 Convective와 Impulsive mass 계산에 사용되는 유체의 단위 체적당 질량을 정의합니다.

LiquidRadius   

총 LNG 질량과 내조 체적 계산에 사용되는 내조 내측 반경을 정의합니다.

LiquidHeight   

내조의 총 체적 계산에 사용되는 내조 벽체의 두께와 높이를 정의합니다.

Inner Tank Material Properties   

내진해석 모델을 구성할 때 사용되는 내조의 재료특성을 정의합니다.

Non-Structural Masses   

내진해석에서 부가질량으로 사용될 비구조재의 질량을 정의합니다.

Seismic Input 2

Pile Properties

• 기하특성: 내진해석에서 모델 구성 시 사용되는 파일의 단면상수를 정의합니다. 파일은 하나의 Line에 속한 연속된 요소로 구성되는데, 파일에 대한 단면적 및 강성 등은 모든 파일에 대한 값이어야 합니다. 이때, 모든 파일은 하나의 그룹처럼 작용하는 것으로 가정합니다.
• 재료특성: 내진 해석에서 모델 구성 시 사용되는 파일의 재료특성값을 정의합니다.

Soil Properties

• EL: Pile head(elevation=0)를 기준으로 지반의 깊이가 계산되어 표시됩니다. 이때, 출력된 값은 음수(-)여야 합니다. 
• Thickness of Layer: 각 지반 Layer의 두께를 정의합니다. 입력값은 양수(+)로 정의합니다.
• Kh: 횡방향 지반 스프링 강성을 정의한다. 이때, 단위는 단위 길이당 스프링 강성으로 MN/m/m에 맞춰 정의합니다