11 설계 검토를 위한 내진 해석

LUSAS TANK

11 설계 검토를 위한 내진 해석

내진 해석

1. Preparation

3D shell 모델 검토에 앞서, 지진 하중에 대하여 유체-지반-구조물 상호작용을 고려한 내진해석이 수행되어야 합니다. 내진 해석의 관성 및 유체역학의 최대 효과는 3D 모델에서 등가의 선형 하중으로 변환되어 적용되는데, 이 하중은 가속도의 형태로 정의되며 구조 질량과 다른 구조 하중에 작용하게 됩니다.

2. 기본 모델 업데이트

Tank > Add Loadings> Seismic… 메뉴를 실행하여 OBE와 SSE 하중을 모두 정의할 수 있습니다. 단, 해석 모델에 정의된 Tank Definition에 2D beam-stick seismic 옵션이 체크되어 있어야 합니다.

Horizontal Loadings

사용자 입력값에 따라 하중은 아래와 같이 정의됩니다.

가속도 하중은 모델러에서 ‘Body Force’ 하중을 이용하여 정의하고, 다른 하중은 등가의 구조하중으로 변환하여 적용합니다.

Liquid force는 Inner tank를 통해 Base slab에 전달됩니다. 내조 벽체의 위치에 하중이 적용됩니다.
사용자가 입력한 총 하중값은 전체좌표계 X축 방향으로 500E3kN이지만, 유체 압력은 Cosine에 따라 내조 벽체에 수직으로 작용합니다
하중을 중심 방향으로 재하하기 위해 원통형 로컬 좌표계를 하중 재하 line에 적용합니다.
최대 하중 강도는 아래와 같이 계산됩니다.

Pmax = 500E3 kN / πR, 여기서 R은 내조 탱크의 반경 입니다.k (= 42.1m)

= 3,780,402 N

Horizontal Seismic Loading of Overturning Moment from Base Slab (SSE)

슬래브의 모멘트는 사용자 입력값으로부터 얻을 수 있습니다. .
Moment from Base Slab = Moment(IBP) – Moment(EBP) = 960E3-60E3 = 900E3 kN-m
Moment force는 슬래브에 작용하는 수직방향 힘으로 변환됩니다.
Vertical force는 아래 삽도와 같이 선형 변화를 가정합니다.

단위 면적당 분포 하중의 최대 값은 아래와 같이 계산됩니다.

Pmax = 900E3 kN-m / (πR³/4), 여기서 R은 내조의 반경 (= 42.1m)

= 15,357,N/m²

여기서 계산된 최대 하중은 Variation을 이용하여 해석모델에 적용됩니다.
Variation은 (X / R)이 되어야 하는데, 여기서 X는 하중 재하 위치의 X 좌표(전체좌표계기준)를 의미하고, R은 내조의 반경을 의미합니다. 내조 내부 면적에 하중을 재하하기 위해 (r * cos(thetaz) / R) 의 수식이 사용되고, 함수는 R = (0~42.1) 범위 내에서만 적용되도록 Function limits을 설정합니다.