수직 지진파 성분을 고려한 강재 물탱크의 유체 압력 응답 거동

Abstract

본 연구는 강재 물탱크가 수평방향과 수직방향 성분을 포함한 지진하중에 종속될 때, 전산 유체 역학을 이용하여 강재 물탱크내부 벽면에 작용하는 유체 압력 응답 거동을 분석한다. 이를 위해 본 연구에는 우선 문헌에서 이용 가능한 진동대 실험 데이터와 수치해석결과를 비교함으로써 해석 모델링 기법을 제안한다. 또한 수직 지진파 성분에 의해 발생되는 슬로싱 유체 압력의 변화를 분석하기 위해실제 강재 물탱크를 선택한 후 제안된 모델링 기법을 이용해 해석 모델을 생성한다. 생성된 모델에 대해 수직 성분 지진파의 고려에 따라두 가지 경우의 지진하중 시나리오를 사용하여 수치해석 결과를 분석한다. 비교 결과, 수직 지진파 성분을 고려하면, 강재 탱크 내부의최대 압력, 탱크 높이에 따른 압력 분포도 및 최대 압력 발생 위치를 변화시킴을 알 수 있다. This research analyzes the fluid pressure response acting on the inner wall of steel water tanks subjected to seismic actions including horizontal and vertical ground motion components using computational fluid dynamics. To achieve this aim, this research proposes a computational hydrodynamic modeling technique by validating the simulated results with shaking table test results available in the literature. Additionally, to examine the effect of vertical ground motion component on sloshing-induced fluid pressure of tanks, a real steel water tank is selected, modeled, and simulated. Hydrodynamic pressure responses of the tank are examined for two loading scenarios: under the combined action of horizontal and vertical components and under only horizontal components. Comparison results reveal that the inclusion of vertical ground motion component causes the maximum pressure, distribution of maximum pressure over the tank height, and location where the maximum pressure is produced.