웨이브형 스테인리스 사각 물탱크

웨이브형 스테인리스 사각 물탱크 제작공정 (부산대학교 지진방재연구센터)

웨이브형 물탱크 지진모사 시험 배경 및 목적

최근 빈번하게 발생하는 지진에 물탱크 파손으로 누수 등 발생되는 사례보고에 따라서 내진성능 확보
필요성이 대두되고 소방청에서 2016년 이후 소방시설 내진설계 기준이 고시되면서 각종 저장용기 및
물탱크에 대한 내진설계가 필요한 실정이다.

웨이브형 물탱크 내진 설계법 및 정밀 구조해석

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웨이브형 물탱크의 내진에 대한 안전성을 확보하기 위하여 한국강구조학회를 통해 국내외 기준을 토대로 웨이브형 물탱크 내진설계 지침서 개발
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지침서에 웨이브형 물탱크 각 부재에 대한 설계 방법을 제시 설계의 편의를 위한 공학적 이론과 과정들이 함께 수록되어 별도의 구조해석을 수행하지 않아도 내진설계가 가능함
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추가로 구조 검토가 필요할 경우 지침서의 지진하중 산정 값을 구조해석에 사용가능함.

표 1-1 부재 요소 모델

표 1-2 재료 특성

부재	재료	단위중량(kN/m³)	포아송비	탄성계수(MPa)
측벽 패널	PossHN1	77.8	0.3	210,000
바닥 패널	PossHN1	77.8
외부보강재	SS275	77.0
상부 프레임	STS304	77.0	0.3	197,000
내부 기둥	STS304	77.0	0.3	197,000

표 1-3 하중 크기

하중 조건			하중 (kN/m² )	분포 형상	계산서 항목
정수압 (F)		벽체 하부 (H=0.0m)	0.00	삼각형	B.6 [6.1]
		벽체 상부 (H=3.4m)	29.43	삼각형
		바닥 패널	29.43	등분포
		바닥 프레임	158.06 ^주1)	등분포
동수압 (E)	EX	벽체 하부 (H=0.0m)	8.63	사다리꼴	B.6 [6.6]
	EX	벽체 상부 (H=3.4m)	3.11	사다리꼴
	EY	벽체 하부 (H=0.0m)	8.59	사다리꼴
	EY	벽체 상부 (H=3.4m)	3.53	사다리꼴
	EZ	바닥 패널	7.26	등분포
	EZ	바닥 프레임 ^주1)	39.00 ^주1)	등분포

주1) 바닥 패널에 작용하는 하중을 바닥 프레임 면적(0.7825m²)으로 나눈 값

표 1-6 부재 응력 평가 결과/구조해석결과

하중조건	부재	최대 응력(MPa)	허용 응력(Mpa)	평가	비고
상시	외부 보강재	108.8	165.0 (.51)	OK	SS275
	바닥 프레임	48.1	165.0 (3.43)	OK	SS275
	측벽 패널	108.8	210.0 (1.93)	OK	PossHN1
	바닥 패널	158.4	210.0 (1.32)	OK	PossHN1
지진시	외부 보강재	166.5	219.4 (1.32)	OK	SS275
	바닥 프레임	56.4	219.4 (3.89)	OK	SS275
	측벽 패널	166.5	279.3 (1.67)	OK	PossHN1
	바닥 패널	185.5	279.3 (1.50)	OK	PossHN1

표 1-6 구조해석 결과와 내진설계의 부재 응력 평가 결과 비교

하중 조건	부재	구조해석 결과	내진설계서		비고
하중 조건	부재	최대 응력(MPa)	최대 휨응력(MPa)	최대 전단응력(MPa)	비고
상시	외부 보강재	108.8	142.8	42.8
	바닥 프레임	48.1	98.14	29.52
	측벽 패널	(1.93)	(1.63)
	바닥 패널	(1.32)	(1.01)
지진시	외부 보강재	166.5	180.75	55.15
	바닥 프레임	56.4	122.29	36.79
	측벽 패널	(1.67)	(1.80)
	바닥 패널	(1.50)	(1.15)

( ) 안의 값은 안전율(구조해석시 허용응력/최대응력, 내진설계서에서 허용수압/작용수압)임.

<스테인리스 웨이브 물탱크 내부 물충격 영상>

<스테인리스 웨이브 물탱크 외부 내진시험 영상>