선박 및 해양플랜트 구조물의 성능기반 내화설계를 위한 열-구조 연성해석에 관한 연구

Abstract

선박 및 해양플랜트 구조물의 화재 및 폭발 사고의 피해를 줄이기 위하여 설계 단계에서부터 해양플랜트 구조물의 내화성능을 검증하는 성능기반 내화설계에 대한 필요성이 증가하고 있다. 기존의 화재 안전 설계법은 하중과 구조물을 이상화하여 단순화된 방법을 적용하고 있는데 이는 사용하기 쉽고 빠르지만 실제적인 구조 응답을 계산하기에는 한계가 있다. 따라서 화재 하중을 받는 구조물의 보다 정확한 구조응답을 예측하기 위하여 발생 가능한 화재 시나리오에 대한 구조물의 열-구조 연성해석이 수행되어야한다. 본 연구에서는 선박 및 해양플랜트 구조물의 구조 부재로 사용되는 H형강을 대상으로 1.8MW급 버너 화재시나리오의 열-구조 연성해석을 수행하였다. 화재에 의한 가스온도분포 및 특성을 얻기 위한 화재시뮬레이션은 FDS를 사용하였으며 이 결과를 바탕으로 한 구조물의 열전달해석 및 비선형 구조응답 해석은 Ansys를 사용하였다. 마지막으로 본 연구를 통해 수행한 열-구조 연성 해석 결과의 정확도 검증을 위하여 가스 온도, 부재 온도, 변위 결과를 실험 결과와 비교하였다.