KR102359590B1 - 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법 - Google Patents
천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법에 관한 것이다. 본 발명은 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법이 개시된다. 본 발명은 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간 중 적어도 하나를 선정하여 스트럿-타이 모델 해석구간을 선정하는 단계와, 선정된 꺽임구간의 각 단면 치수선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정하는 단계와, 스트럿-타이 모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정하는 단계와, 스트럿-타이모델에 기초하여 부재 두께 및 철근량을 산정하는 단계를 포함하고, 상기 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간은 지붕-구조물 기초 연결부, 벽체-지붕 연결부, 바닥슬래브-벽체 연결부 중 적어도 하나이다.
Description
본 발명은 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 LNG 저장탱크 외조 철근콘크리트 구조물 꺾임구간(지붕-구조물 기초 연결부, 벽체-지붕 연결부, 바닥슬래브-벽체 연결부)에 스트럿-타이 모델을 적용하여 분석한 결과에 따라 최적의 철근 배치가 가능한 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 토목구조물이나 건축구조물의 구조설계라 함은 구조물의 구조적 안전성, 사용성, 그리고 경제성 등의 측면에서 구조물에 요구되는 기능을 실현할 수 있도록 구조물을 이루는 구조부재들의 크기, 형태, 배근상태 등을 결정하는 작업을 의미한다. 현재 토목건축 분야에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 콘크리트 구조는 인장 력에 취약성을 보이는 콘크리트를 철근이 보강할 수 있도록 하는 복합구조로서, 실제 하중이 작용하는 경우 서로 다른 재료적 특성을 가진 철근과 콘크리트가 일체로 작용함에 따라 매우 복잡한 거동을 보이게 된다. 따라서 콘크리트 구조물 또는 구조부재의 설계 시 이를 단순화된 형태로 모델링하여 더욱 간편하고 정확한 구조해석 및 설계가 이루어질 수 있도록 함이 일반적이며, 본 발명에서 대상으로 하는 스트럿-타이 모델(strut-tie model) 역시 상기의 목적에 따라 개발된 해석 및 설계 도구이다. 천연가스 저장탱크 구조물에서 트러스 모델을 이용한 해석이 요청되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 LNG 저장탱크 외조 철근콘크리트 구조물 꺾임구간에 스트럿-타이 모델을 적용하여 최적의 철근 배치가 가능한 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법은, 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법이 개시된다. 본 발명은 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간 중 적어도 하나를 선정하여 스트럿-타이 모델 해석구간을 선정하는 단계와, 선정된 꺽임구간의 각 단면 치수선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정하는 단계와, 스트럿-타이모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정하는 단계와, 스트럿-타이모델에 기초하여 부재 두께 및 철근량을 산정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 LNG 저장탱크 외조 철근콘크리트 구조물 꺾임구간(지붕-구조물 기초 연결부, 벽체-지붕 연결부, 바닥슬래브-벽체 연결부)에 스트럿-타이 모델을 이용하여 명료한 해석을 통해 힘의 흐름 파악이 가능하다. 또한, 스트럿-타이 모델을 통해 분석한 결과에 기초하여 해당 구간에 적재적소에 철근을 배치를 하여 안전성 확보가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 장치를 설명하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 꺾임구간을 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법을 적용하는 사용상태도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 장치를 설명하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 꺾임구간을 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법을 적용하는 사용상태도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시 된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법은, 먼저 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간 중 적어도 하나를 선택하여 스트럿-타이 모델 해석구간을 선정한다(S101).
상기 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간은 지붕-구조물 기초 연결부, 벽체-지붕 연결부, 바닥슬래브-벽체 연결부 중 적어도 하나이다.
지붕-구조물 기초 연결부는 상부 철골 구조물을 지지해 주는 받침대 구조물과 지붕 슬래브 연결부이고, 벽체-지붕 연결부는 지붕 슬래브와 벽체 구조물 연결부이고, 바닥슬래브-벽체 연결부는 지붕 슬래브와 벽체 구조물 연결부이다.
이후에, 선정된 꺾임구간의 각 단면 치수선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정한다(S103).
지붕-슬래브 구조물 기초 연결부의 경우, 부재단면 하중 적용시 저장탱크 Standard Code requirements에서 요구하는 모든 하중에 대해 하중 조합을 구성하여 그 중 방향별 가장 임계하중 값들을 선별하여 적용한다.
이후에, 스트럿-타이모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정한다(S105).
지붕-구조물 기초연결부이면, 경계조건 설정 시 3차원 효과(2차원일 때 X-Y축이라면 Z방향 구속)를 모사하기 위해 Roof Slab 하단에 경계조건으로 Spring 설치한다.
벽체-지붕 연결부이면, 경계조건 설정 시 3차원 효과(2차원일 때 X-Y축이라면 Z방향 구속:P/T 적용 효과)를 모사하기 위해 Ringbeam 내부에 경계조건으로 Spring 설치한다.
바닥슬래브-벽체연결부이면, 경계조건 설정 시 3차원 효과(2차원일 때 X-Y축이라면 Z방향 구속:P/T 적용 효과)를 모사하기 위해 벽체 내부에 경계조건으로 Spring 설치한다.
이후에, 스트럿-타이모델에 기초하여 부재 두께 및 철근량을 산정한다(S107). Roof Slab 하단 Z방향 구속효과 구현을 통한 발생응력 분배로 부재 응력 경감 효과가 있다.
이후에, 평형조건식 만족여부를 판단하여 해석 결과 분석 후 철근 배근을 적용한다(S109). 내부에 Spring 설치에 대한 경계조건 적정성 확인을 위한 평행 조건 만족 검토로 그 경계조건이 적절했음을 검증한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 장치를 설명하는 구성도이다. 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 장치(100)는 선택부(110), 선정부(120), 경계조건설정부(130), 산정부(140), 적용부(150), 제어부(160)로 구성된다. 선택부는 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법은, 먼저 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간 중 적어도 하나를 선택한다. 선정부(120)는 선택된 꺾임구간에 스트럿-타이 모델 해석구간을 선정한다. 경계조건설정부(130)는 스트럿-타이모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정한다. 산정부(140)는 선정된 꺾임구간의 각 단면 치수선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정한다. 적용부(150)는 평형조건식 만족여부를 판단하여 해석 결과 분석 후 철근 배근을 적용한다. 제어부(160)는 장치의 각 구성을 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 꺾임구간을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간은 지붕-구조물 기초 연결부, 벽체-지붕 연결부, 바닥슬래브-벽체 연결부이 있고, 지붕-구조물 기초 연결부는 상부 철골 구조물을 지지해 주는 받침대 구조물과 지붕 슬래브 연결부이고, 벽체-지붕 연결부는 지붕 슬래브와 벽체 구조물 연결부이고, 바닥슬래브-벽체 연결부는 지붕 슬래브와 벽체 구조물 연결부이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법을 적용하는 사용상태도이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 지붕슬래브-구조물 기초 연결부에 대한 스트럿-타이 모델을 적용하여 해석하는 절차를 도시한 것으로, 도 4(a)는 지붕슬래브와 구조물 기초 접속부에 스트럿-타이 모델 해석 구간을 선정한다. 도 4(b)는 각 단면 치수 선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정한다. 이때, 부재단면 하중 적용시 저장탱크 Standard Code requirements에서 요구하는 모든 하중에 대해 하중 조합을 구성하여 그 중 방향별 가장 임계하중 값들을 선별하여 적용한다.
도 5(a)는 스트럿-타이 모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정한다. 경계조건 설정 시 3차원 효과(2차원일 때 X-Y축이라면 Z방향 구속)를 모사하기 위해 Roof Slab 하단에 경계조건으로 Spring을 설치한다.
도 5(b)는 스트럿-타이 모델 해석 후 부재 두께 및 철근량을 산정한다. Roof Slab 하단 Z방향 구속효과 구현을 통한 발생응력 분배로 부재 응력 경감 효과가 있다.
도 6과 도 7을 참조하면, 벽체-지붕슬래브 연결부에 대한 스트럿-타이 모델을 적용하여 해석하는 절차를 도시한 것으로, 도 6(a)는 벽체와 지붕슬래브 연결부에 스트럿-타이 모델 해석 구간을 선정한다. 도 6(b)는 각 단면 치수 선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정한다. 이때, 부재단면 하중 적용시 저장탱크 Standard Code requirements에서 요구하는 모든 하중에 대해 하중 조합을 구성하여 그 중 방향별 가장 임계하중 값들을 선별하여 적용한다.
도 7(a)는 스트럿-타이모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정한다. 경계조건 설정 시 3차원 효과(2차원일 때 X-Y축이라면 Z방향 구속:P/T 적용 효과)를 모사하기 위해 Ringbeam 내부에 경계조건으로 Spring을 설치한다.
도 7(b)는 스트럿-타이 모델 해석 후 부재 두께 및 철근량을 산정한다. 적절한 내부 구속을 통한 발생응력 분배로 부재 응력 경감 효과가 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 바닥슬래브-벽체 연결부에 대한 스트럿-타이 모델을 적용하여 해석하는 절차를 도시한 것으로, 도 8은 바닥슬래브와 벽체 연결부에 스트럿-타이 모델 해석 구간을 선정한다. 부재단면 하중 적용시 저장탱크 Standard Code requirements에서 요구하는 모든 하중에 대해 하중 조합을 구성하여 그 중 방향별 가장 임계하중 값들을 선별하여 적용한다.
도 9는 각 단면 치수선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정한다.
도 10(a)는 스트럿-타이 모델 구성 및 지점별 경계조건 설정한다. 경계조건 설정 시 3차원 효과(2차원일 때 X-Y축이라면 Z방향 구속:P/T 적용 효과)를 모사하기 위해 벽체 내부에 경계조건으로 Spring 설치한다. 도 10(b)는 스트럿-타이 모델 해석 후 부재 두께 및 철근량 산정한다. 적절한 내부 구속을 통한 발생응력 분배로 부재 응력 경감 효과가 있다.
발명의 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 장치 110; 선택부
120; 선정부 130; 경계조건설정부
140; 산정부 150; 적용부
160; 제어부
120; 선정부 130; 경계조건설정부
140; 산정부 150; 적용부
160; 제어부
Claims (2)
- 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿 타이 모델 적용 방법에 있어서,
천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간 중 적어도 하나를 선정하여 스트럿타이모델 해석구간을 선정하는 단계;
선정된 꺾임구간의 각 단면 치수선정 후 해석 적용 하중 및 단면력을 산정하는 단계;
스트럿-타이모델 구성 및 지점별 경계조건을 설정하는 단계;
스트럿-타이모델에 기초하여 부재 두께 및 철근량을 산정하는 단계를 포함하고,
상기 천연가스 저장탱크 구조물의 꺾임구간은 지붕-구조물 기초 연결부, 벽체-지붕 연결부, 바닥슬래브-벽체 연결부 중 적어도 하나인 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿 타이 모델 적용 방법
- 제1항에 있어서,
평형조건식 만족여부를 판단하여 해석 결과 분석 후 철근 배근을 적용하는 단계를 더 포함하는 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿 타이 모델 적용 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020200184342A KR102359590B1 (ko) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법 |
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| KR1020200184342A KR102359590B1 (ko) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 천연가스 저장탱크 구조물 꺾임구간별 스트럿-타이 모델 적용 방법 |
Publications (1)
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2021
- 2021-09-24 WO PCT/KR2021/013074 patent/WO2022145630A1/ko active Application Filing
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|---|---|
| WO2022145630A1 (ko) | 2022-07-07 |
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