SMC 소화수조의 지진안전성 설계 시 구조해석에 의한 체크리스트 적정성 연구 = Appropriateness of Checklist Based on Structural Analysis in Seismic Safety Design of SMC Fire Extinguisher Tank

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, in seismic design analysis, some non-structural elements have been defined and analyzed as rigid bodies, whichmakes it difficult to ensure the safety of non-structural elements against earthquakes. In the recently revised “Seismic DesignStandards for Fire-Fighting Facilities,” the seismic design of fire-fighting facilities for seismic load and structural safetyprioritizes the seismic design of each connection. In particular, in a tank vibrating due to an earthquake, pressure from fluidflow is exerted on the tank wall due to the interaction between the liquid and structure; in fact, this pressure may increasethe stress of the tank and cause structural damage. In addition, the frequency of the water tank and connecting pipe is different,which may alter each other’s wavelength. The water tank is crucial for supplying water, which acts as a fire-extinguishingagent, to the fire-extinguishing facility. In terms of earthquake damage to the water tank, the risk increases when water cannotbe supplied during a fire due to damage to the continuous section of the tank wall and damage to the pipe connectorconnected to the tank. In this study, criteria for review items are presented such that the “Structural Safety Checklist forSeismic Design of Water Tanks” can be reviewed and compared by item in a structural review of the water tank duringseismic design. Structural calculation via numerical calculation cannot adequately account for the structure of the water tank.
Therefore, calculations for the structure are verified, a quantitative design that addresses the limitations of numerical calculationis considered, and a three-dimensional design that includes the relative displacement of connections is established. Structuralsafety is confirmed by examining the structural members and connections through modeling and structural analysis simulation.

국문 초록 (Abstract)

최근에 내진설계 해석에서 비구조요소의 일부를 강체로 규정하고 해석하는 경우가 있으며, 이에 비구조요소의 지진에 대한 안전성을 확보하기 어렵다. 근래에 개정된 ‘소방시설의 내진설계기준’에서 소방시설의 지진하중과 구조안전성에 대한 내진설계에서 각 연결부위에 대한 내진설계를 중요시하고 있는 추세이다. 특히, 지진으로 인해 진동하는 수조는 액체와 구조물의 상호작용으로 수조 벽체에 유체유동의 압력이 작용하며, 이러한 압력은 수조의 응력을증가시키고 구조적인 손상을 일으키는 원인이 될 수 있다. 또한 수조와 연결배관 등의 주파수가 상이하여 서로의파장에 의한 원인으로 손상을 초래할 수 있다. 수조는 소화설비에 물이라는 소화약제를 공급하기 위한 설비로서 중요성이 있다. 이러한 수조에 대한 지진피해 사례로는 수조 벽체 연속부위의 파손 및 수조와 연결된 배관 커넥터 등의파손으로 화재 시 수원을 공급할 수 없는 경우가 발생하여 위험성을 증가시켰다. 본 연구에서는 내진설계 시 수조의구조검토에서 ‘수조의 내진설계를 위한 구조적 안전성 체크리스’를 항목별로 검토 및 비교할 수 있도록 검토 항목의기준을 제시하였다. 수계산에 의한 구조계산은 수조의 충분한 구조적 보완이 어려우므로 구조계산에 대한 검증과수계산에 대한 한계를 보완한 정량적인 설계를 고려하고, 연결부위에 대한 상대변위를 포함한 설계를 할 수 있도록3D Modelling과 구조해석 시뮬레이션을 통하여 구조부재와 연결을 검토하여 구조안전성을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 최형석 ; 박동욱 ; 김성완 ; 김재민 ; 백은림, "진동대 실험에 의한 강재 액체저장탱크의 동특성 분석" 한국지진공학회 21 (21): 153-161, 2017
• 2 Ministry of Land, Infrestructure and Transport, "Scismic Design Criteria for Buildings: KDS411700"
• 3 Fire Department, "Firefighting Facility Seismic Design Standard Commentary"
• 4 Fire Department, "Firefighting Facilities Seismic Design Standards"