코너프로텍션과 내조를 고려한 대용량 LNG 저장탱크 앵커스트랩의 구조설계를 위한 유한요소해석

Abstract

본 연구에서는 대용량 액화천연가스(LNG 즉 Liquefied Natural Gas) 저장탱크의 앵커스트랩(anchor strap)의 설계를 위한 구조해석이 수행되었다. 본 논문에 고려된 LNG 저장탱크는 반경이 40m 의 완전방호식 저장탱크로 크게 외조와 내조로 구성되고, 둘 사이의 공간은 단열재인 블랑켓과 펄라이트로 채워져있다. 앵커스트랩은 내조, 외조 및 코너프로텍션과 연결되어 있어 지진하중에 의한 내조의 파손을 방지하는 역할을 한다. 본 연구에서는 앵커스트랩만 고려한 단일모델과 실제 형상을 고려하여 앵커스트랩, 내조, 외조 및 코너프로텍션을 동시에 고려한 확장모델에 대해서 각각 유한요소해석을 수행하여 비교, 분석하였다. 하중조건으로는 LNG 의 유출상태 및 지진하중을 고려한 다섯 가지 경우를 고려하였고, 각 하중조건에 대한 두 모델의 Tresca 응력분포를 구하여 설계기준과 비교해 보았다.Structural analysis is performed to design anchor straps for a large-scale-liquefied-natural-gas (LNG) storage tank with corner protection and an inner tank by considering structural integrity. Anchor straps made of 9% nickel steel are attached to the inner tank, corner protection, and concrete raft to prevent the failure of the inner tank during both normal and emergency operating conditions. Two finite element (FE) models were analyzed in this study. One is a stand-alone model of the anchor strap, while the other is an extended model of the substructure of the anchor strap, inner tank, and corner protection. Three-dimensional shell elements are used to effectively assess the bending and axial behavior of structures. The Tresca stress values in each part of the two models are calculated for operation under five different load-condition cases: normal operation, leakage of the LNG, hydro test, and two earthquake conditions.