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열수송관에 대한 장기 안정성 해석은 다양한 정적 및 동적하중, 경계조건 등을 고려해야 하는 복잡한 문제이다. 본 연구에서는 동적하중에 대한 장기 안정성 평가에 앞서 기초 연구로써 정적하중 및 경계조건을 고려한 열수송관의 정적 구조 해석을 수행하였다. 총 29개의 시나리오에 대한 매개변수 분석을 실시하여, 열수송관의 정적 구조 안정성에 영향을 주는 인자(운영온도, 흙과 지역난방 배관의 마찰계수, 토압)에 대한 평가를 수행하였다. 그 결과, 열수송관의 토압특성은 지반의 아칭효과(arching effect)로 인해 강성관 거동 특성을 보였으며, 마찰계수, 토압이 커질수록 외관에 작용하는 응력은 감소하는 것을 확인하였다. 다만, 정량적인 변화는 크지 않았으며, 온도변화가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
The long-term stability assessment for the district heating pipe is complex problem which has to be consider the not only static loading but also dynamic loading. This study assessed the structural stability for the district heating pipe based on static structural analysis prior to the long-term stability assessment (fatigue analysis) for the dynamic loading such as thermal and vibration loading. Based on the finite element method, the numerical model was constructed and then the parametric study was also conducted for the total of 29 scenarios in order to investigate the effect of various parameters on the structural stability. It covers temperature difference, coefficient of friction between the soil and district heating pipe, and unit weight of soil. It was found that the deformation characteristics of district heating pipe was similar to that of rigid pipe due to arching effect and as coefficient of friction and unit weight of soil increasing, the stress applied at outer pipe decreases. However, the effect of temperature difference on the structural stability was dominant.
- 지속가능한 기반시설 안전강화 종합대책, 정부 보도자료, 2019.
- 김계범, "지역난방 열수송관의 사고원인 분석과 통계적 사고확률 모델", 서울과학기술대학교 학위논문, 2017.
- 이위종, "이중보온 열수송관의 내관두께 적정성 평가", 한양대학교 학위논문, 2016.
- C. I. Ossai, "Finite Element Modelling and Retained Life Estimation of Corroded Pipelines in Consideration of Burst Pressures-A Fractural Mechanics Approach", Infrastructures, Vol. 2, No. 4, pp. 15, 2017.https://doi.org/10.3390/infrastructures2040015
- N. Wang, and M. S. Zarghamee, "Evaluating Fitness-for-Service of Corroded Metal Pipelines: Structural Reliability Bases", Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, Vol. 5, No. 1, pp. 1-9, 2014.https://doi.org/10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000148
- T. A. Netto, U. S. Ferraz, and S. F. Estefen, "The Effect of Corrosion Defects on the Burst Pressure of Pipelines", Journal of Constructional Steel Research, Vol. 61, No. 8, pp. 1185-1204, 2005.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2005.02.010
- 장윤석, 정성욱, 김형근, 최재붕, 김영진, 김상호, 김연호, "운전이력을 고려한 지역난방 열배관의 피로수명 평가 및 관리 체계 구축", 대한기계학회논문집 A권, 제29권 제9호, pp.1235-1242, 2005.https://doi.org/10.3795/KSME-A.2005.29.9.1235
- 박진은, 경갑수, 안용모, 권순철, "실데이터 분석을 통한 지역난방 열배관의 피로안전성 평가", 한국강구조학회 논문집, 제23권 제5호, pp.569-579, 2011.
- http://korealand.net/bbs/board.php?bo_table=com_free&wr_id=12
- J.-S. Jeon, S.-R. Lee, and M.-J. Kim, "A Modified Mathematical Model for Spiral Coil-type Horizontal Ground Heat Exchangers", Energy, Vol. 152, pp. 732-743, 2018.https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.04.007
- 고양도시관리공사 환경에너지사업부, "｢고양환경에너지시설｣ 지역난방용 열배관 보수공사 시방서", 2017.
- https://www.tsne.co.kr/pc/public/sub2/1-0-0.php
- ANSYS Inc, "Theory Reference for the Mechanical ADPL and Mechanical Applications", ANSYS Inc, 2019.
- 안용모, "지역난방 열배관의 온도거동 특성 및 회수온도 변화에 따른 안전성 연구", 박사학위논문, 2012.
- 최봉혁, 김진만, 김경민, 강민수, "이중보온열배관의 공학적 특성 및 안정성 평가에 관한 연구", 대한토목학회 정기학술대회, pp.3070-3073, 2008.
- 유한규, 박언상, 김동률, "외부하중에 의한 지중 매설관의 변형거동 특성에 관한 연구", 한국지반환경공학회 논문집, 제9권 제6호, pp.71-79, 2008.
- Publisher :The Society of Convergence Knowledge
- Publisher(Ko) :융복합지식학회
- Journal Title :The Society of Convergence Knowledge Transactions
- Journal Title(Ko) :융복합지식학회논문지
- Volume : 9
- No :2
- Pages :1-10
- DOI :https://doi.org/10.22716/sckt.2021.9.2.010
The Society of Convergence Knowledge Transactions
