LNG System
기능 및 특징
1. LNG System
LNG System 은 지난 이십 여 년 간의 LNG 탱크 해석 및 설계 프로젝트 수행 경험을 바탕으로, 범용 구조해석 프로그램 LUSAS (London University Structural Analysis, UK) 의 Programmable Interface (LPI, LUSAS Programmable Interface)를 활용하여 개발된 프로그램으로, LNG 저장탱크 설계에 필요한 해석 모델을 구축하고 설계검토를 수행하는 과정에 대한 자동화를 구현한 소프트웨어 입니다.
설계 대상 탱크의 정보는 Tank Definition 에서 통합 관리되며, 2차원/3차원, 정해석 / 동해석 / 지진해석 / 시공단계별해석 / Creep Shrinkage 해석 등에 필요한 모델을 자동으로 구축하며, 단면력을 추출하고 철근 배근 정보에 따른 설계검토를 수행하고 보고서를 출력합니다.
2. 기능 요약
• 해석 모델 구축 : 2차원/3차원, 정적/동적/시공단계별 해석 모델
• 단면력 추출 : Roof / Wall / Slab 각각에 필요한 방향별 단면력 추출
• 하중조합 : Excel Template 을 사용한 하중조합
• 철근 및 텐돈 : Excel Template 를 사용한 철근 / 텐돈 배치
• 설계검토 GUI : ACI / EN / GB 코드에 근거한 설계검토 결과를 GUI 로 표현
• 설계검토 보고서: ACI / EN / GB 코드에 근거한 설계검토 결과를 Excel 보고서로 정리
3. 기대 효과
• 해석 모델 생성 및 결과 추출 과정에서 사용자 오류 최소화
• 신속한 설계검토 결과 추출 (GUI / 보고서) 및 설계 수정
• 설계검토 시간/노력 절감 → 설계최적화 시간 확보
4. 착안사항 및 특징
(1) 열해석 + 구조해석 하중조합
저온의 액체를 보관하는 탱크에서 열해석은 꼭 필요한 해석입니다.
열해석을 위해서는 단면의 두께를 표현하는 Solid 요소를 사용하는 모델을 사용해야 하는데, 반면 여타의 구조하중에 대한 영향을 평가하는 해석에 모두 Solid 요소를 사용하는 것은 많은 시간과 비용이 소요되므로 실무적으로 Shell 요소를 사용하는 모델을 사용합니다.
이 경우, Solid 요소를 사용한 모델과 Shell 요소를 사용한 모델에서 얻은 결과에 대한 설계하중조합은 통상의 구조해석 프로그램에서는 수행할 수가 없으므로, Excel 이나 Database 도구를 사용하여 하중조합과 설계검토를 수행하는 경우가 많으며, 설계과정에서 발생하는 변경사항에 신속히 대응하는데 어려움을 겪게 됩니다.
LNG System 은 단일한 모델에서 열해석/정해석/동해석/단계별해석을 통합관리 함으로서, GUI 환경에서 하중조합과 설계검토를 수행할 수 있습니다.
(2) 시공단계별 해석 및 프리스트레스
설계환경에 따라 여러 종류의 시공순서를 검토하게 되며, 이 과정에서 특히 Prestress 는 Temporary Opening 이 존재 유무에 따라 적용범위가 달라져야 하며, 일부도입 (예: Ringbeam Prestress 50% 도입 상태에서 루프 타설 완료 후 100% 도입) 되기도 하며, Short term prestress 와 Long term prestress 를 구분하여 검토하는 등의 변화가 많으므로, 이에 따른 모델링 수정과 설계검토에 많은 주의가 필요하게 됩니다.
LNG System 은 Temporary Opening 폐합 전후를 반영하는 등 여러가지 시공순서를 고려한 시공단계별 해석 모델 구축 과정을 자동화 하였으며, 필요한 경우 시공순서를 쉽게 조정할 수 있는 UI 를 제공합니다.
(3) 철근 배근 방향별 결과 변환
원형의 탱크 구조물에 대한 해석결과를 철근 배근 방향으로 추출하여 설계검토를 수행하기 위해서, Slab의 경우 Radial / Hoop, Wall의 경우 Hoop / Vertical, Roof 의 경우 Meridional / Hoop 방향으로 Cylindrical Local Coordinate, Spherical Local Coordinate System에 따른 결과 뱡향 변환이 필요합니다. 또한 Slab 의 경우, Crosswise 배근과 Circumferential 배근이 혼재되어 있으므로 복잡도가 증가합니다.
LNG System 은 구조 부위에 따라 방향별 결과출력과 철근 배근 방향에 따른 설계검토 과정을 자동화 하였습니다.
