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[토목/건축] LNG 가스탱크 화재 시 안정성 검토
개요
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가스탱크 외부에 Relief Valve를 통한 화염방사, 인접 탱크의 화재에 의한 열해석과 이로 인해 유발되는 응력에 대한 구조의 안정성을 검토하였습니다
해석의 종류
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열의 전도/대류/복사에 의한 시간이력해석과 이로 인해 유발되는 응력을 얻어내는 Thermo-mechanical Couple Analysis입니다.
요소의 종류
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3차원 입체 Solid 요소를 사용하였습니다.
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열해석에는 HF8, 구조해석에는 HX8M 요소를 사용하였습니다.
재료특성
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온도해석을 위한 재료특성으로는 재료가 처한 온도에 따라 열전도계수가 달라지도록 하였고, 탱크 내부의 단열재도 모델링되어 해당 특성을 사용하였으며, 아래는 일부 예입니다.
| Material | Temperature (°C ) / Thermal Conductivity (k, W/m°C) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Concrete (Base,Wall, Ringbeam and Roof) |
50 | 20 | 0 | -20 | -50 | -100 | -150 |
| 1.94 | 2 | 2 | 2.05 | 2.09 | 2.15 | 2.21 | |
| Dry Sand | 50 | 20 | 0 | -20 | -50 | -100 | -150 |
| 0.55 | |||||||
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구조해석을 위한 재료특성에는 구조 부위별로 지정한 콘크리트의 특성에 따른 탄성계수/포와송비/선팽창계수 등이 적용되었습니다.
경계조건
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열해석의 경계조건으로는 외기온도,지반온도와 공기와 지반 등의 열전달계수 등이 경계조건으로 설정됩니다. 구조해석의 경계조건으로는 지반의 특성과 열응력해석의 특성을 고려하여 설정하였습니다.
하중조건
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Loadcase 1 : Stress Free state
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Loadcase 2 : 외기온도,지반온도,콘크리트초기온도,LNG 온도 등이 온도평형상태에 이를 때까지 시간이력해석모델로 재하합니다.
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Loadcase 3 : 온도평형상태가 이루어진 상태를 기준으로 화재로 인한 복사열을 Flux단위로 재하합니다.
해석결과
