학술논문
수송기능 유지를 위한 파이프랙의 한계상태와 지진취약도 / Limit States and corresponding Seismic Fragility of a Pipe Rack for Maintaining Transportation Function
Document Type
Dissertation/ Thesis
Source
Subject
Language
Korean
Abstract
산업시설에서 물질의 수송을 위해 목적에 따라 다양한 직경의 파이프가 사용되고 있으며, 이를 지지하고 있는 파이프랙은 산업시설에서 많이 사용되고 있는 구조물 중 하나이다. 산업시설은 다른 시설과 달리 공정의 유지가 매우 중요하다. 파이프의 수송기능은 산업시설 공정에서 직접적인 영향을 끼치므로, 파이프랙의 구조적 안정성뿐만 아니라 파이프의 수송기능을 고려하여 지진취약도를 도출해야 한다. 현재까지는 파이프랙의 구조 거동에 초점을 맞추어 지진취약도를 도출하는 사례가 많으나, 파이프의 수송기능 확보를 위해 파이프의 성능수준(국부좌굴 및 인장파괴)을 함께 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 산업시설에서 일반적으로 사용되고 있는 파이프랙의 형상을 두 가지로 분류하고, 그 중 하나의 파이프랙 해석모델을 구축하였다. 이때 비선형응답이력해석인 증분동적해석을 통해 파이프랙과 파이프의 동적 거동을 확인하기 위해 파이프랙 해석모델에 다양한 직경의 파이프를 포함하였다. 또한, 지진취약도 도출을 위한 한계상태로써 파이프랙과 파이프의 성능수준을 모두 고려하여 각각의 한계상태를 기반으로 하는 지진취약도를 도출하여 이를 비교하였다. 마지막으로, 파이프랙의 붕괴나 파이프의 국부좌굴 또는 인장파괴 중 하나라도 한계상태에 도달한다면 파이프-파이프랙 시스템의 수송기능이 손실되었다고 가정할 수 있으므로, 이들 중 가장 낮은 지진세기에서 발생하는 한계상태를 파이프-파이프랙 시스템의 한계상태로 가정하였다. 이로부터 파이프-파이프랙 시스템의 수송기능 유지를 위한 보수적인 지진취약도를 제시함으로써 지진에 대한 산업시설의 수송기능을 확보할 수 있는 방향을 제시한다.
Pipes of various diameters are used in industrial facilities to transport functions, depending on their purpose, and the pipe rack that supports them is one of the most used structures in industrial facilities. Unlike other facilities, industrial facilities are critical to maintaining processes. Since the transportation function of pipes directly impacts industrial processes, it is necessary to derive seismic fragility by considering the transportation function of pipes and the structural stability of pipe rack. Currently, there are many cases of deriving seismic fragility by focusing on the structural behavior of pipe rack. However, it is necessary to consider the performance level of pipes (local buckling and tensile failure) to secure the transportation function of pipes. In this study, we classified the pipe racks commonly used in domestic industrial facilities into two types and built an analysis model. Pipes were included several diameters in the model, and the dynamic behavior of pipe rack and pipes was checked through incremental dynamic analysis, a nonlinear response history analysis. In addition, the seismic vulnerability based on each limit state was derived and compared by considering both the performance level of the pipe rack and pipe as the limit state for deriving the seismic fragility. Finally, the most conservative seismic fragility was presented to maintain the transportation function of the pipe-pipe rack system.
Pipes of various diameters are used in industrial facilities to transport functions, depending on their purpose, and the pipe rack that supports them is one of the most used structures in industrial facilities. Unlike other facilities, industrial facilities are critical to maintaining processes. Since the transportation function of pipes directly impacts industrial processes, it is necessary to derive seismic fragility by considering the transportation function of pipes and the structural stability of pipe rack. Currently, there are many cases of deriving seismic fragility by focusing on the structural behavior of pipe rack. However, it is necessary to consider the performance level of pipes (local buckling and tensile failure) to secure the transportation function of pipes. In this study, we classified the pipe racks commonly used in domestic industrial facilities into two types and built an analysis model. Pipes were included several diameters in the model, and the dynamic behavior of pipe rack and pipes was checked through incremental dynamic analysis, a nonlinear response history analysis. In addition, the seismic vulnerability based on each limit state was derived and compared by considering both the performance level of the pipe rack and pipe as the limit state for deriving the seismic fragility. Finally, the most conservative seismic fragility was presented to maintain the transportation function of the pipe-pipe rack system.