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국문 초록 (Abstract)

천연가스 생산기지, 특히 LNG 저장탱크는 지진에 의한 손상을 입을 경우 사회경제적 피해가 막대하기 때문에 탱크의 내진 성능을 사전에 파악하는 것이 중요하다. 내진설계가 철저하게 반영...

천연가스 생산기지, 특히 LNG 저장탱크는 지진에 의한 손상을 입을 경우 사회경제적 피해가 막대하기 때문에 탱크의 내진 성능을 사전에 파악하는 것이 중요하다. 내진설계가 철저하게 반영된 이유로 국내외를 통틀어 LNG 저장탱크가 지진피해를 입은 경우가 거의 없으나, 설계지진하중보다 큰 하중에 대한 탱크의 거동을 예측할 수 있는 기술은 여전히 필요하다. 지진취약도 함수는 구조물의 내진성능을 표현하는 가장 합리적이고 보편적인 방법 중의 하나이다. 본 연구에서는 국내에서 운영 중인 LNG 저장탱크에 대한 지진취약도함수를 개발하였다. 저장탱크의 구조해석에 가장 많이 사용되는 튜닝포크모델을 사용하고 50개의 실측지진파를 이용하여 시간이력해석을 수행하였다. 미국의 지진피해예측 프로그램인 HAZUS에서 정의한 가스저장탱크의 한계상태를 이용하여 구조해석에 의한 해석적 취약도함수를 개발하였다. 합리적인 취약도함수를 도출하기 위해 지진피해에 기반을 둔 기존의 저장탱크 취약도함수와 본 연구에서 도출한 해석적 취약도함수를 조합하여 국내 LNG 저장탱크의 지진취약도함수를 개발하였다. 최대지반가속도가 0.2 g인 지진이 발생하면 탱크 벽체에 경미한 균열이 발생할 확률이 1.0%로, 이보다 심각한 손상이 발생할 확률은 0.0% 나타났고, 설계지반가속도의 두 배 크기인 0.4 g의 지진이 발생하면 경미한 균열이 발생할 확률이 27.1%로, 다수의 균열이 발생할 확률이 10.0%로 나타나 탱크의 안전도가 상당히 높은 것으로 분석되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

When a Liquified Natural Gas (LNG) receiving terminal is damaged by an earthquake, the socio-economic impact of it`s damage might be huge. Therefore, it is important to understand the seismic resistant capacity of such facilities, specially LNG storage tanks, in order for minimizing the earthquake hazard. Even though seismic design criteria are so strict that LNG storage tanks rarely suffer from earthquakes, we still need to know what to happen when a larger earthquake than a design earthquake occurs. A seismic fragility function is frequently used to express the seismic performance of structures. In this study, the seismic fragility functions of LNG storage tanks that are under operation in Korea are developed. A so-called `tuning-fork model` is used to evaluate the dynamic response of the LNG tank based on a series of time history analyses. The fragility functions are developed based on the performance limit states that are defined in HAZUS, a popular seismic performance evaluation program. Finally, the analytical fragility function is updated by combined by pre-defined empirical fragility functions. According to the fragility functions, the probabilities of having minor cracks and moderate cracks on the tank wall are 1.0% and 0.0%, respectively, for the design-level earthquake with the peak ground acceleration (PGA) 0.2 g. For PGA 0.4 g, the corresponding probabilities are 27.0% and 10.0%, respectively.

참고문헌 (Reference)

1 송종걸, "확률론적 내진성능평가를 위한 PSC Box 거더교의 지진취약도 해석" 대한토목학회 29 (29): 119-130, 2009

2 박지환, "도시철도 개착터널의 확률적 내진성능평가" 한국방재학회 12 (12): 41-48, 2012

3 PEER Center, "Users Manual for the PEER Ground Motion Database Web Application" Pacific Earthquake Engineering Research Center 2011

4 Shinozuka, M., "Statistical analysis of fragility curves" Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research 2002

5 O'Rourke, M.J, "Seismic fragility curves for ongrade steel tanks, Earthquake Spectra" 16 (16): 2000

6 Haroun, M.A, "Seismic design of liquid storage tanks" 107 (107): 191-207, 1981

7 Lee, T.-H., "Seismic demand sensitivity of a reinforced concrete shear-wall building using FOSM method" 34 (34): 1719-1736, 2005

8 NFPA, "NFPA 59A: Standard for the production, storage, and handling of liquefied natural gas (LNG)"

9 Federal Emergency Management Agency, "HAZUS-MH Technical and User's Manual"

10 Hurlbut, B. J., "Experimental and computational investigation of strain-softening in concrete" University of Colorado 1985