LUSAS를 사용하여 데본포트 로열 독에 있는 원자력 안전 사례 입증

LUSAS의 컨설팅 서비스 부서는 Babtie Group와 협력하여 다양한 주요 구조물의 비선형 동적 해석을 수행했습니다. 이 지진 적격성 해석은 DML의 원자력 잠수함 보수 시설의 수억 파운드 규모의 현대화 프로그램의 일환으로 필요했습니다.

작업의 일환으로, LUSAS Civil & Structural로 비선형 동적 해석이 수행되어 심각한 지진 사건 중에 9, 10, 14 및 15 다크의 거대한 셀형 철근 콘크리트 제방의 안정성과 구조적 무결성을 예측했습니다. 이 다중 셀 중력 구조물은 건조 독의 개방 끝을 밀봉하는 데 사용됩니다. 건설 후 각 제방은 다크 입구에 떠서 오고, 물로 발란스를 맞춘 후 다크의 배수를 시작하기 전에 위치에 가라앉힙니다. 15번 다크 제방에 대한 초기 해석은 제방 반응을 수치적 지진 데이터를 사용하여 평가하였으며, 이를 통해 전폭 0.3m 깊이의 전단 키와 스탑 블록이 제방 이동을 억제하도록 채택되었습니다. 이후 마찰 계수, 기초 강성 및 지반 가속이 제방 이동과 내부 하중 및 모멘트에 미치는 영향을 평가하기 위해 보다 상세한 LUSAS 모델을 사용하여 9회의 추가 해석을 수행했습니다. 마지막으로 LUSAS 모델은 Babtie Group에 전달되어 민감도 분석을 표기했습니다.

모델링

제방은 LUSAS Civil & Structural에서 셀 벽을 위한 4-노드 얇은 쉘 요소와 제방 기초를 위한 4-노드 두꺼운 쉘 요소를 사용하여 이상화되었습니다. 비선형 접촉 조인트 요소는 기초, 스탑 블록 및 전단 키 인터페이스에서 부상 및 마찰 슬라이딩을 모델링하는 데 사용되었습니다. 추가 조인트 요소는 벽과 바닥 인터페이스에서의 수력 질량과 감쇠 작용을 제공합니다.

해석에 사용된 지반 가속도 이력은 BNFL Engineering Ltd.에서 제공하며, 각 시간 단계에 대해 0.005초 증분이 사용되었습니다. 정적 하중으로 수압 및 자체 중량이 초기 하중으로 적용되었습니다. 셀에 포함된 물로 인한 수력 작용은 각 벽의 각 노드에 접joint 요소를 배치하고 웨스터가드 모델을 사용하여 계산된 방향성 질량을 할당하여 시뮬레이션했습니다. 지진 해석을 수행하기 위해 기초에 가속도 이력이 적용되었습니다. 접촉 인터페이스에서의 마찰 감쇠 값을 3%, 구조 감쇠를 5%, 바닥과 기초 사이에서의 유체 효과를 시뮬레이션하기 위한 인터페이스 감쇠를 2%로 설정하여 해석을 수행했습니다.

결과 처리

해석을 실행한 후, LUSAS에서 제공하는 광범위한 결과 처리 기능을 최대한 활용했습니다. 제방 기초의 총 반응과 스탑 블록 및 전단 키에서의 반응을 보여주는 시간 이력 플롯이 작성되었습니다. 각 제방 벽과 바닥에 대해 최대 및 최소 전단력과 휨모멘트의 봉투가 생성되었습니다. 강철 설계를 보조하기 위해 모든 벽에 대한 클락-닐슨 하중의 봉투도 작성되었습니다. 이 방법은 평면 내 및 평면 외 작용을 조합하여 강철 면에서 전달해야 할 인장 하중을 도출합니다. 제방의 모든 8개의 코너 노드에 대해 변위, 속도 및 가속도의 시간 이력도 생성되었습니다. 이러한 동작으로부터 보조 응답 스펙트럼이 얻어져 장비 설계자에 의해 활용되었습니다. 각 시뮬레이션의 애니메이션이 생성되어 제방이 지진 사건에 반응하는 방식에 대한 종합적인 개요를 제공했습니다.

요약

LUSAS Civil & Structural를 사용하여 얻은 포괄적인 결과를 통해 Babtie Group은 제방의 안전 사례를 입증할 수 있었습니다. 해석은 제방이 지진 사건을 견딜 수 있는 충분한 구조 용량을 가지고 있으며, 밀봉 장치가 예상되는 변위를 수용할 수 있음을 명확하게 입증했습니다. 독립적인 기술 평가 및 동료 검토는 영국의 주요 원자력 엔지니어링 컨설턴트에 의해 수행되었으며, 이들은 원자력 산업에서 이러한 고급 해석에 LUSAS 유한 요소 해석의 사용을 수용했습니다.