LUSAS SPECIALIZED SITES
활용사례
[Civil & Structural] Terra Nitram prill 타워 (영국)개요
Severnside pril tower 는 Terra Nitrogen (UK)사가 질산암모늄 생산에 사용하고 있다. 정기적인 유지보수 작업에도 불구하고 가혹한 작업 환경으로 인해 일부 철근콘크리트 구조는 노화되어 1998년에는 대대적인 보수가 필요하게 되었다. AAB 사가 전체적인 보수 계획과 설계, 기술자문을, 그리고 Taylor Woodrow 가 설계와 보수작업 공정에 대한 감독을 포함하는 프로젝트 관리 총책을 맡았다. Taylor Woodrow 는 타워의 작업을 유지하면서 노화된 콘크리트를 해체하고 재건하는 복잡한 과정의 구조적 모델링을 위해 LUSAS Civil& Structural 을 선정하였다.
타워는 1964년에 건설되었는데, 86m 높이이며 178mm 두께에 직경 15.6m 인 Drop Shaft 로 구성되었다. 75m ~ 100m 높이에는 Drop shaft, Lift shaft, 한 쪽만 브레이싱 된 기둥으로 지지되는 5개층의 철근 콘크리트 재질의 Plant house 가 있다. 안전하고 보수적인 방향으로 시공을 수행하였음에도 타워 사용간에 있어 수차에 걸친 콘크리트 보수 작업이 필요하였던 것이다.
전체 모델링
세부적인 시공단계별 설계에 앞서 완성 구조계를 대상으로 사하중, 플랜트 하중, 순환하중, 풍하중 등이 재하된 상태에서 최초 건설 당시 및 현재의 노화 시점의 구조 거동을 설계 코드와 비교하면서 검증하였다. 보수 영역에는 메쉬 간격을 좁게 하였고, 기타 Plant house 로부터 이격된 곳은 비교적 넓게 요소 크기를 설정하였다.
최초 건설 당시 상황의 결과로부터 구조 거동과 높은 강도의 응력이 집중되는 영역도 확인할 수 있었다. 노후된 영역에 탄성계수를 감소시켜 사용한 해석 결과로부터는 질산 암모늄의 영향에 의해 최초 건설 당시의 단면력이 어떻게 재분배 되어 왔는지를 알 수 있었으며, 또한 보수 작업이 예상보다 훨씬 더 시급하게 필요한 상황임을 인식하게 되었다. 또한 후자의 해석은 보수 절차를 유추해 내는데 결정적으로 중요한 역할을 하였다. 전체적으로 보면, 100평방미터에 해당하는 Drop shaft 벽체와 그 손상된 기둥, 보, 그리고 여러 층의 Plant house 내 슬라브와 벽체의 교체가 요구되었다.
LUSAS의 Birth and death 기능
복잡한 절차의 구조물 보수 과정은 LUSAS의 Birth and Death 기능을 사용하여 모델링 할 수 있었다. 이 기능은 기존 콘크리트의 제거 과정을 해당 요소를 비활성이 되도록 설정되도록 하였고, 이에 따라 모델 전체에의 응력 재분배가 이루어 지도록 하였다. 보수 단계로써, 비활성 되었던 요소들은 새로운 물성치를 가지며 다시 활성상태가 되도록 하였다.
이러한 방법을 통해서 작업간 구조의 안정성을 유지시키기 위한 재킹이나 지주, 보조 부재 등의 설치와 같은 주요한 임시 작업 과정까지 포함한 타워 전체의 수리과정 각 단계를 반영하여 구조 해석 모델을 완성할 수 있었다.
보수 작업 각 단계를 포함하는 모델링
