산업환경시설 구조설계기준

(1) 이 기준은 자연재해, 환경영향, 기상조건, 외부하중, 내부하중 및 운전하중 등에 대해 산업환경시설의 건설 시 고려하여야 할 구조적 안전성 및 (전도, 활동, 침하 등에 대한) 안정성을 확보하고, 설비가 서로 연계되어 구성된 공정의 운전성을 보장하여 인명피해와 재산피해를 최소화하는 것을 목적으로 한다.

(2) 이 기준은 (1)의 목적을 달성하기 위한 산업환경시설 구조설계의 기본적인 요건과 고려사항을 제시한다.

(3) 이 기준은 공공의 안전을 위해 필요한 최소 필요조건을 기술한 것이다.

(1) 이 기준은 건설산업기본법에 따른 산업환경설비공사의 구조물, 지지구조, 정착부 및 기초의 설계에 적용하며, 설비 자체 및 부속설비 자체는 적용범위에서 제외한다. 단, 관계법령에 따라 구조설계기준 및 내진설계기준이 구비되어 있는 경우, 그들에 따른다.

(2) 설비가 서로 연계되어 구성된 공정을

(1) KDS 33 14 10의 참고기준은 아래와 같다.

건설산업기본법

지진ㆍ화산재해대책법

지진ㆍ화산재해대책법 시행령

KDS 11 00 00 지반설계기준

KDS 11 10 05 지반 설계 일반

KDS 11 50 05 얕은기초 설계기준(일반설계법)

KDS 11 50 15 깊은기초 설계기준(일반설계법)

KDS 11 50 25 기초 내진 설계기준

KDS 11 50 30 진동기계기초 설계기준

KDS 14 20 01 콘크리트구조 설계(강도설계법)

KDS 14 20 54 콘크리트용 앵커 설계기준

KDS 14 31 05 강구조설계 일반사항(하중저항계수설계법)

KDS 33 17 10 산업환경시설 내진설계기준

KDS 41 12 00 건축물 설계하중

KEPIC STB 지진해석 및 내진성능 평가

(2) 저장탱크(4.2.2절)에 대해,

한국산업표준(KS Ｂ 6225) 강제 석유 저장 탱크의 구조

상압저장탱크의 설계에 관한 기술지침(산업안전보건공단, 2017)

가스시설 및 지상배관 내진기준(KGS GC203 2018)

(3) 배관(4.2.3절)에 대해,

송유관 안전관리법 시행규칙, [별표 2의2] 송유관설치공사의 내진설계기술기준

KDS 57 10 00 상수도설계기준

공정: 제품 생산을 위해 거쳐야 하는 계층화된 여러 작업절차

구조물: 외부하중을 포함한 구조하중(4.1 하중)에 대한 설계가 필요한 단위요소로 사일로, 저장탱크, 저장시설, 플랫폼, 파이프랙, 타워 및 굴뚝 등이 포함

굴뚝(또는 연돌): 기체, 연기, 열기 등이 밖으로 빠져나가도록 만든 구조물

극단지진: 지진 발생확률이 매우 작지만 지반운동 세기가 큰 지진으로 평균재현주기 500년, 1,000년, 2,400년, 4,800년 지진이 해당

기본풍속 : 지표면조도구분 C인 지역의 지표면으로부터 10m 높이에서 측정한 10분간 평균풍속에 대한 재현기간 500년 기대풍속

단위공정: 계층화된 공정을 구성하는 최하위 단계의 공정

단위산업시설: 내진설계의 대상이 되는 산업시설의 단위로 산업 제품을 생산하기 위한 여러 공정이 조합된 사업장을 의미하며 사업자의 판단에 따라 특정 범위로 한정할 수 있음

단위요소: 단위공정을 구성하는 요소로 설비 또는 구조물을 포함

당김줄(guy cable): 인장력만이 작용하는 케이블 부재로, 타워 또는 굴뚝과 같이 수직으로 높이 세운 구조물에 연결되어 수평 방향으로 지지력을 제공. 다른 끝은 지면 등에 고정되며, 케이블의 장력을 조정하는 설비가 사용될 수 있음.

배관: 기체 또는 액체를 전달하기 위한 관체 및 이음

사일로: 곡물, 사료, 가루 형태의 물질을 저장하도록 설치된 저장시설

산업환경시설: 여러 개의 계층화된 공정을 수행하는 산업 및 환경 관련 설비 및 이와 연계된 구조물로 이루어짐. 생활폐기물 소각시설, 하수처리시설, 열병합발전시설, 지역난방시설, 석유비축 및 송유관 시설, 가스공급시설, 수문 및 갑문설비, 생활폐기물 이송관로 및 자동집하시설, 중수처리시설, 산업환경설비, 자동제어설비 등을 포함

설계풍속: 기본풍속에 대하여 건설지점의 지표면 상태에 따른 풍속의 고도분포와 지형조건에 따른 풍속의 할증 및 구조물의 중요도에 따른 설계재현기간을 고려한 풍속으로 설계속도압 산정의 기본이 되는 풍속

설계하중: 이 기준에 따라 설계되는 구조물, 지지구조, 정착부 및 기초가 저항하여야 하는 하중

설비: 기계, 전기, 제어, 통신 및 소방 등의 기능을 위한 장비, 장치 및 기구로서 구조하중을 지지하기 위한 설계가 주가 되지 않는 단위요소. 압력용기, 배관, 크레인, 기계장비, 전기설비, 제어장비, 통신장비, 소방설비 등이 포함

수용구조물(housing): 설비의 운전성을 보장하기 위해, 비, 바람, 눈 등의 외부환경으로부터 안전하게 설비를 보호하는 구조물

쉘: 얇은 곡면 판으로 구성된 구조체

심각지진: 지진 발생확률이 비교적 크지만 지반운동 세기가 작은 지진으로 평균재현주기 50년, 100년, 200년 지진이 해당

압력용기(pressure vessel): 고압으로 기체 또는 액체를 보관하도록 설계·제작된 용기

연결부: 임의의 두 개 이상의 부재 또는 세그먼트가 만나는 부분 또는 부재위치

저장시설: 지상저장시설, 지하저장시설, 저장탱크, 압력용기, 사일로 등과 같이 기체, 액체 및 가루 형태의 물질을 저장하기 위한 단위요소 및 부속시설

저장탱크: 저장시설 중 기체 또는 액체를 저장하기 위해 일정한 위치에 고정 설치된 용기

지지물: 설비 하부에 설치되어 설비의 무게를 감당하여 대부분이 압축력을 받는 지지구조

크레인: 훅(hook)이나 그 밖의 달기기구를 사용하여 화물의 권상과 이송을 목적으로 일정한 작업공간 내에서 반복적인 동작이 이루어지는 설비

타워: 방송, 통신, 연소, 냉각, 급수, 송수 등을 위해 수직으로 높게 세운 연속 또는 다층 구조물

파이프랙: 여러 개의 배관을 층별로 분배하여 수용 및 지지하는 구조물

플랫폼: 설비 또는 작업자의 기능과 임무를 효율적으로 완수할 수 있게 육상 또는 해상에 편평하게 만든 받침대 또는 지지틀

하중조합: 각각의 설계하중에 하중계수를 곱하여 동시에 작용시킨 하중상태

행거: 무게가 있는 물체를 위에 매달아 지탱하여 대부분이 인장력을 받는 지지구조

(1) 이 기준에서 사용되는 기호는 다음과 같이 정의된다.

: 크레인 재하용량

: 고정하중

: 심각지진하중

: 극단지진하중

: 유체하중

: 토압하중

: 활하중

: 지붕활하중

: 강우하중

: 반력하중

: 설하중

: 평시온도하중

: 풍하중

(1) 구조설계에 필요한 공학적인 정보를 수집하기 위하여 부지 및 지반의 지질 특성과 지진 특성을 조사할 수 있다.

(2) 필요시 KDS 11 10 05, KDS 11 10 10, KDS 11 10 15, 및 KDS 17 10 00에 따른다.

(1) 콘크리트 및 철근은 KDS 14 20 01에 따른다.

(2) 강재는 KDS 14 31 05 및 KDS 14 31 60에 따른다.

(3)

(4) 온도 및 노후화(열화, 부식 등)에 따른 재료 특성의 변화 및 부재의 유효단면의 변화를 고려하여야 한다.

(1) KCS 10 10 15 (1.5)에 따른다.

(1) 구조설계에는 다음의 설계하중을 적용한다.

강우하중(): 빗물의 중량에 의한 하중효과

고정하중(): 구조체와 이에 부착된 비내력 부분 및 각종 설비 등의 중량에 의하여 구조물에 지속적으로 작용하는 하중

극단지진하중(): 극단지진 발생 시 단위요소에 작용하는 지진하중 및 효과. KDS 33 17 10의 재현주기가 500년 이상인 지진의 지진하중 및 효과

내부압력효과: 설비 내부압력의 변화에 의해 지지구조에 전달되는 하중 효과. 반력하중에 포함됨. 설비설계 정보 활용

반력하중(): 자중 및 지진 반력을 제외하고, 보통의 작동 및 정지 조건에서 발생하는 배관과 설비의 내부압력효과, 유체하중, 진동, 충격 등을 포함한 반력

설하중(): 시설물의 설치 위치, 지형, 환경, 눈의 밀도, 적설량, 시설물의 모양과 온도 등을 고려한, 쌓인 눈의 중량에 의한 하중. KDS 41 12 00의 4장에 따름

심각지진하중(): 심각지진 발생 시 단위요소에 작용하는 지진하중 및 효과. KDS 33 17 10의 재현주기가 200년 이하인 지진의 지진하중 및 효과

유체하중(): 밀도가 정의되고 최대 높이가 조절 가능한 유체의 자중과 압력에 의한 하중

정상온도하중(): 평상시 작동 및 정지 조건에서, 설비가 고온 또는 저온의 내용물을 저장하거나 내용물에 온도변화가 발생하거나 설비 본체의 온도가 변화하여 구조물 및 지지구조에 발생하는 온도분포에 의한 하중

지붕활하중(): 지붕의 유지⋅보수 작업 시 발생하는 하중 또는 소형 장식물에 의한 하중

진동하중: 기계설비의 운전 시 발생하는 반복하중. 반력하중에 포함됨. 설비설계 정보를 활용하여 결정

크레인 재하용량(): 크레인 자중을 제외한 크레인 정격인양하중. 활하중과 별도로 분리하여 크레인 하중을 고려. 충격하중이 있는 경우 이를 고려

토압하중(): 지반의 흙과 물(또는 이와 유사한 하중 형태를 보이는 다른 재료와 함유액체)의 자중과 압력에 의한 하중. 상시 토압은 KDS 11 10 05, KDS 11 80 05 및 그 외 관련기준에 따라 결정하고, 지진시 지하벽에 작용하는 토압은 KDS 11 50 25, KDS 29 14 00 (4.2) 및 그 외 관련기준에 따라 결정

풍하중(): 시설물의 형태, 구조 특성, 위치 및 환경에 따른 설계풍속에 의한 하중. KDS 41 12 00의 5장에 따르며, 중요도계수는 사용하지 않음

활하중(): 시설물을 점유하고 사용함으로써 발생하는 저장재료, 인원 및 장비 등에 의한 비영구하중지붕활하중적설하중풍하중풍하중. 작업하중은 KDS 21 60 00에 따름. 활하중의 이동에 의한 충격효과가 있다면, 공인된 근거 또는 관련 기준에 따라 고려

(1) 시설물 기준에서 하중조합과 하중계수를 규정한 경우에는 그에 따른다.

(2) 이 기준의 설계법은 기본적으로 하중저항계수설계법(또는 강도설계법)을 적용한다.

(3) 하중저항계수설계법

(4)

(1) 환경조건에 따라 다음과 같이 조합한다.

① 정상환경 하중조건: 산업시설의 정상적인 운전 및 정지 동안 발생하는 하중

② 심각환경 하중조건: 산업시설의 수명 동안 간헐적으로 발생하는 하중(심각지진 및 풍하중 포함)

③ 극단환경 하중조건: 발생 빈도가 매우 작은 하중(극단지진 및 풍하중 포함)

(2)

(3) 크레인 하중 고려 시, 이동하중의 충격효과를 크레인 하중 와 함께 고려하여야 한다.

(4) 구조물 내부 유체 또는 정수두(hydrostatic head)에 의한 자중 또는 압력, 즉, 유체하중에 대해 설계 시, 유체가 있는 경우와 없는 경우에 대해 모두 평가하여 지배 하중조건을 수립한다.

(5) 포스트텐셔닝의 정착구역의 설계하중은 최대 긴장력의 1.2배로 한다.

(6) 고정하중이 횡력이나 들림의 영향에 대해 안정화시키는 역할을 하는 경우,

(1) 설비가 설치되는 위치에서 예상되는 온도, 압력, 부식 등의 환경조건을 고려하여 설계한다.

(2) 설비지지구조의 설계는 설비지지구조가 콘크리트 구조인 경우는 KDS 14 20 01, 설비지지구조가 강재인 경우 KDS 14 31 05에 따른다.

(3) 확장앵커 또는 매입앵커를 이용하여 설비를 기초나 수용구조물에 정착하는 경우에는 KDS 14 20 54에 따른다.

(4) 설비 지지구조물에서 연성을 고려한 설계가 필요한 경우, 응답수정계수(반응수정계수)를 적용하거나 비선형해석을 통해 내진성능목표를 만족하는지 검토하여야 한다.

(5) 응답수정계수를 적용하는 경우(지진하중과 관련하여 비선형 거동 범위 내에서 에너지 소산에 근거하여 결정된 설계하중을 적용하는 경우) 이에 필요한 연성확보를 위해 필요한 내진상세(설계 및 시공에 대한 특별 사항)은 KDS 14 20 80 및 KDS 14 31 60에 따른다.

(6) 설비 지지구조물이 연성적이지 않은 재료로 이루어졌거나 사용 시 연성도가 감소하는 환경에 놓이게 되는 경우 취성을 고려하여 설계한다.

(7) 이 기준에서 명시하지 않은 설계하중의 크기는 1.3 참조기준 또는 유사 유형의 설계기준에 따라 결정한다.

(8) 이 기준에서 제시하지 않은 내진설계 요건은 KDS 33 17 10에 따른다.

(9) 기초 설계는 KDS 11 50 05 ~ KDS 11 50 30에 따른다.

(10) 반복적인 하중이 작용되는 경우 피로파괴에 대한 안전성을 검토하여야 한다.

(11) 해안지역에 위치한 시설물은 지진해일로 인한 추가적인 파력 작용 및 수위상승이 있을 수 있으므로, 설계 시 이러한 사항을 반영하여야 한다.

(12) 부식이 발생하기 쉬운 환경에서는 부식의 영향을 고려하여 설계하여야 한다.

(1)

(1) 설계 일반

① 사일로와 그 지지대는 저장재료의 특성, 사일로의 형태, 재료 취급 방법 등을 고려하여 모든 작용 하중을 포함하여 설계하여야 한다.

② 사일로의 모양은 가능한 간단하고, 구조 부재는 설계강도를 확보할 수 있도록 제원을 결정하여야 한다.

③ 기초는 사일로의 상부 구조 부재와 그 지지부재로부터 전달되는 응력을 지지하도록 설계하여야 한다.

④ 설계에는 분진 또는 가스 폭발, 저장재료의 발열 반응을 방지하기 위한 조처를 포함하여야 한다.

⑤ 살충제로 훈증 소독이 필요한 경우, 사일로는 관련 규정에 따라 기밀성을 확보하여야 한다.

⑥ 식품 원료 또는 사료를 저장하는 사일로의 내부 표면은 관련 식품 안전 및 위생 규정을 충족하여야 한다.

⑦ 필요시, 실제 재료를 사용한 물리적 특성 시험을 통하여 저장재료의 단위중량, 내부 마찰각 및 변형특성(변형률에 대한 강성 및 감쇠비 의존성)을 구한다.

(2) 설계하중 산정

① 이 장에서 규정한 구조 설계용 하중을 제외하고, 다른 모든 하중은 원칙적으로 4.1에 따른다.

② 사일로, 호퍼 벽 및 바닥 슬래브는 모든 해당 하중에 저항하도록 설계하여야 하며, 재료의 투입 및 배출, 아치의 형성 및 붕괴, 통기(aeration), 편심배출과정에서 발생하는 힘을 고려한다. 즉 저장재료에 의한 힘, 정적압력, 동적 과압력 및 과소압력을 포함하여야 한다.

③ 그룹 사일로의 설계는 사일로별 저장상태의 차이 및 재료의 투입․배출 상태의 차이 등 다양한 운영 시나리오를 고려하여야 한다.

④ 저장 중인 재료의 특성이 변경될 수 있는 경우, 설계는 가장 심각한 하중 조건을 고려하여야 한다.

⑤ 압력산정을 시험을 통해서 확인할 수 있는 경우에는 대체 방법을 사용할 수 있다.

⑥ 저장재료에 의한 정적 압력 및 마찰력을 계산해 설계하중을 산정한다.

⑦ 저장재료에 의한 설계압력은 정적 압력에 사일로 형상, 재료성질, 재료 투입방법 및 투입속도, 저장재료의 아칭(arching)을 고려한 과압보정계수 또는 충격계수를 곱하여 구한다.

⑧ 저장재료의 아칭 및 아치 붕괴로 인한 압력의 증감을 고려하기 위해 장기 국부압력을 고려하여야 한다.

⑨ 저장재료가 다른 사일로로 배출되고 동시에 다른 사일로로부터 투입되는 경우, 교반 및 회전으로 인한 재료의 혼합 효과를 동적 과압과 충격 압력 모두에 고려하여야 한다.

⑩ 동심배출구 또는 편심배출구에 의해 발생하는 역대칭 흐름의 영향을 고려하여야 한다. 사일로에 이동식 배출 개구부가 있는 경우에는 최대 편심값을 채택하여야 한다.

⑪ 사일로의 통기 및 공기수송(pneumatic conveyance)으로 인한 압력 증가 가능성을 고려하여야 한다.

⑫ 사일로가 오작동하거나 지진 시 저장물이 유동성을 가질 수 있는 경우 저장물이 급격히 배출되는 것을 방지하기 위한 방안을 고려하여야 한다.

⑬ 고온의 재료를 저장하는 경우 사일로 벽면에 발생하는 열응력을 고려하여야 한다.

(3) 철근콘크리트 사일로

① 이 기준에서 규정하고 있지 않은 사항은 KDS 14 20 01에 따른다.

② 사일로 벽과 호퍼의 설계 시 막응력과 면외응력 모두를 고려하여야 한다. 특히 그룹사일로와 비정형적 사일로의 경우에는 쉘과 플레이트의 연결부에서의 부수적인 응력(incidental stress)과 응력전달(stress transmission)을 고려하여야 한다.

③ 허용균열폭은 철근의 열화 및 누출에 대한 필요 여유도를 고려하여 설계하여야 하며, 허용균열에 대한 특별요구사항이 없다면 KDS 14 20 30에 따라 허용균열폭을 설정하고 설계한다.

④ 슬립폼 시공법을 사용할 때 단면형상, 콘크리트 부속물의 품질 및 철근 배열을 고려하여야 한다.

(4) 강재 사일로

① 이 기준에서 규정하고 있지 않은 사항은 KDS 14 31 00에 따른다.

② 벽체 설계 시 좌굴을 고려하여야 한다.

③ 호퍼 또는 기계와 이들 지지대, 또는 기타 유사 부재 사이의 연결부에 작용할 수 있는 국부 휨응력을 설계 절차에서 고려하여야 한다.

(1)

(2) 온도팽창의 구속에 의하여 발생하는 응력은 피로파괴에 대한 위험성이 없다면 무시할 수 있다.

(3) 독립된 지지대의 상대 침하로 인한 하중효과를 고려한다.

(4) 부등침하가 예상된다면 이에 의한 하중효과를 고려한다.

(1) 저장탱크의 모양은 가능한 간단하고, 축에 대해 대칭으로 하며, 구조 부재는 적절한 강도를 확보할 수 있도록 제원을 결정하여야 한다.

(2) 개구부 또는 배관 관통부의 응력집중에 대해 고려하여야 한다.

(1) 일반사항

① 액체 저장을 위한 바닥이 평평한 철근콘크리트 또는 프리스트레스 콘크리트로 건설된 저장탱크의 설계에 적용한다.

② 저장 액체를 직접 지지하는 구조 요소의 설계에 대해 적용한다.

③ 매우 낮거나 매우 높은 온도의 재료를 저장하는 저장탱크 및 가압용기는 제외한다.

④ 라이닝 또는 코팅은 저장물 및 구조체를 보호할 수 있도록 선택 및 설계하여야 한다.

(2) 구조해석

① 설계하중에 의한 부재의 단면력(또는 응력)을 적정하게 산정할 수 있도록 모델링하고 해석한다.

② 건조수축과 크리프에 대한 영향을 해석에 고려한다.

③ 저장액체의 자체 발열 또는 고온상태로 저장탱크에 주입하여 고온의 온도구배(temperature gradient)가 발생할 수 있는 경우, 온도경사의 총합과 그에 따른 내부 힘 및 모멘트를 계산하여야 한다.

④ 상세해석을 하지 않는다면 저장액체로 인한 내부압력은 지지부재의 중심에 작용하는 것으로 가정할 수 있다.

(3) 설계 고려 사항

① 설계하중에 안전하도록 부재의 제원과 배치를 결정한다. 또한 사용성 및 구조 안전성을 위하여 변위 제한이 요구되는 경우에는 필요한 강성을 확보하여야 한다.

② 뜨거운 연기의 냉각으로 가스가 빠르게 배출되어 관성력이 발생하고 이로 인한 대기압 이하의 압력이 발생하는 경우, 힘의 흐름(flow path)에 놓인 부재와 내부구조(encasing structure)는 이를 고려하여 설계하여야 한다.

③ 환기로 인한 압력 완화로 발생하는 반력을 고려하여야 한다.

④ 저장물질의 누설에 대비하여 적정하게 균열을 제어하여야 한다.

(4) 프리스트레스 텐던 (Prestress tendon)

① 내부 프리스트레싱이 있는 원형 저장탱크의 경우, 텐던에 의하여 내부 방향으로 콘크리트의 국부적인 파괴가 발생하지 않도록 한다.

② 벽체 안의 덕트의 직경은 벽체의 구조안전에 장애가 되지 않도록 결정하여야 한다.

③ 벽체에 가해지는 프리스트레스 힘은 가능한 균등하게 분포시켜야 한다. 이에 대한 구체적인 조치를 취하지 않는다면 정착장치(anchorage) 또는 버팀대(buttress)는 힘이 비균일하게 분배되지 않도록 배치하여야 한다.

④ 수직방향 비부착 텐던(unbonded tendon)은 고온 하중에 의해 보호용 그리스(greese)가 고갈될 수 있으므로 사용하지 않는 것이 좋다. 만약 비부착 텐던을 사용한다면 보호용 그리스를 점검하고 필요에 따라 교체할 수 있는 수단을 강구하여야 한다.

⑤ 저장탱크의 내부에 정착장치(anchorage)가 있는 경우 부식 방지에 유의하여야 한다.

⑥ 여기서 규정하지 않은 사항은 관련기준에 따른다.

(5) 프리스트레스 벽체

① 수직 프리스트레싱이 없는 경우(또는 경사벽에 경사 프리스트레싱이 없는 경우) 철근콘크리트 설계에 따라 수직(또는 경사) 보강을 하여야 한다.

② 저장탱크 측벽의 두께는 구조 안전성과 시공방법(예를 들어, 슬립폼 시공 등)을 고려하여 결정하여야 하며, 리프팅 로드의 구멍은 적합한 그라우트로 채워야 한다.

③ 여기서 규정하지 않은 사항은 관련기준에 따른다.

(6) 철근콘크리트 벽체

① 벽체가 모서리에서 일체화되어 있고 모멘트와 전단이 모서리를 벌리는 방향으로 작용(즉, 벽의 안쪽 면에 인장력이 발생하는 경우)하는 경우, 대각방향으로 인장저항을 확보할 수 있도록 배근(보강)하여야 한다.

②

③

④

(1) 일반사항

① 최대 설계 액체면이 쉘의 상단 이하인 지상 강재탱크의 구조설계에 적용한다.

② 강재탱크의 구조하중에 대한 저항과 안정성에 대한 사항만 다루며 다른 설계요구사항은 관련기준을 참조한다.

③ 내화성 관련 사항은 포함하지 않는다.

(2) 구조 해석

① 구조용 쉘의 모델링에는 모든 보강재, 대형 개구부 및 부착물을 포함하여야 한다.

② 가정된 경계조건을 만족하여야 한다.

③ 여기서 규정하지 않은 사항은 관련기준에 따른다.

(3) 부식 효과

① 부식은 보관된 액체, 강재의 종류, 열처리 및 부식을 방지하기 위해 취한 조치에 따라 결정하여야 하며 그 영향을 고려하여야 한다.

② 필요시 여유두께를 규정하여야 한다.

(4) 피로

① 반복횟수가 많은 하중이 작용하는 경우 구조물의 피로파괴에 대한 검토를 하여야 한다.

② 저주파 피로에 의한 영향을 고려하여야 한다.

(5) 온도 영향

① 응력 분포를 결정할 때 구조물의 구성요소 간 온도 차이에 의한 영향을 포함하여야 한다.

(6) 저장탱크의 정착

① 기본적으로 앵커는 쉘에 부착하여야 하며, 베이스 플레이트에만 부착하여서는 안된다.

② 쉘에 발생하는 응력을 최소화하기 위하여 온도변화와 정수압으로 인한 저장탱크의 변위를 수용하도록 설계하여야 한다.

(7) 쉘 벽체

① 쉘 벽체는 구조안전성을 확보하고, 저주파 피로파괴, 좌굴 및 피로 등에 안전하도록 설계하여야 한다.

② 쉘 벽체의 개구부가 하중 전달 성능을 감소시키거나 쉘 벽체의 안전성에 위협이 되는 경우에는 쉘 플레이트의 두께를 증가시키거나 또는 보강판을 추가하여 개구부를 보강하여야 한다.

(8) 지붕 구조물

① 지붕 설계 시에는 국부좌굴, 조인트(연결부)의 안전 및 내부 압력에 의한 파단을 고려하여야 한다.

② 지붕판(지붕 플레이팅)은 대변위 이론을 사용하여 설계할 수 있다.

③ 지붕은 지붕지지부재(기둥)를 사용하여 지지하거나 또는 지붕지지부재 없이 지지할 수 있으며, 기둥에 의해 지지되는 지붕의 경우 기초의 침하 가능성을 고려하여야 한다.

④ 지붕지지부재는 지붕판의 아래 또는 지붕판의 위에 배치할 수 있다.

⑤ 지붕의 파손(frangibility)을 허용하는 경우, 지붕판은 내부 지붕지지부재에 연결하여서는 안된다.

⑥ 지붕지지부재가 외부에 있는 경우, 지붕판은 구조체에 부착한다.

⑦ 지붕판이 지붕지지부재에 부착된 경우, 이 지붕판의 유효폭은 지붕지지부재의 일부로 간주할 수 있다.

⑧ 비지지 지붕은 맞대기용접이음(butt weld joint) 또는 겹치기용접이음(lap weld joint)으로 하여야 하며, 겹치기용접이음은 접합부의 편심률로 인한 국부좌굴 저항의 감소 및 소성한계 상태를 해석 시 고려하여야 한다.

(9) 접합부

① 지붕과 벽체의 접합부는 지붕으로부터 전달되는 총 하향 수직 하중(고정하중, 강우하중, 설하중, 활하중 및 내부 부압력)에 견딜 수 있도록 설계하여야 한다.

② 지붕과 벽체의 접합부가 온도하중 및 기타하중 등에 의한 상향력에 대하여 견딜 수 있도록 설계하여야 한다.

③ 거더는 국부좌굴, 인장 또는 압축에 의한 국부 항복, 지지부 상부에서의 파괴, 비틀림, 연결부에 대하여 안전성을 확보하여야 한다.

(1) 일반사항

① 설계 시 고려하여야 하는 기본적인 하중은 4.1.1과 같으며, 4.1.2의 하중조합에 따른다.

② 반복하중이 작용되는 경우 피로파괴에 대한 안전성을 검토하여야 한다.

(2) 외부에 설치된 지상배관

① 배관의 설치 위치, 지형, 환경, 눈의 밀도, 적설량, 압력용기의 모양과 온도 등에 따라 설하중을 고려한다.

② 배관의 형태, 구조 특성, 위치 및 환경에 따른 풍하중을 고려한다.

(3) 매설배관

① 차량 등의 상재하중을 활하중으로 고려한다.

② 배관 상부 토층의 자중과 수평토압 및 지하수압을 함께 고려한다.

(4) 반력하중

① 배관과 연결된 장비의 작동 및 정지 시 발생하는 기계적 하중에 의한 반력을 고려한다.

② 작동 및 정지 시 발생하는 배관 내부 유체 충격에 의한 반력을 고려한다.

(1) 배관이 설치되는 위치에서 예상되는 온도, 압력, 부식 등의 환경조건을 고려하여 설계한다.

(2) 지지구조의 설계는 지지구조가 콘크리트구조인 경우는 KDS 14 20 01, 지지구조가 강구조인 경우는 KDS 14 31 05에 따른다.

(3) 확장앵커 또는 매입앵커를 이용하여 배관을 기초나 수용구조물에 정착하는 경우에는 KDS 14 20 54에 따른다.

(4) 연성적이지 않은 재료로 배관이 제작되었거나 사용 시 연성이 감소하는 환경에 놓이게 되는 경우 취성을 고려하여 설계한다.

(1) 배관 지지부 및 파이프랙은 배관에 요구된 지지효과를 갖도록 설계하여야 하며 과응력을 일으키지 않으면서 열적 변화에 따른 배관의 움직임을 허용할 수 있도록 설계하여야 한다.

(2) 앵커, 가이드, 피벗, 구속물은 각각의 고정위치에 배관을 확실하게 고정하도록 설계하여야 한다. 이들은 앵커나 가이드가 있는 지점에서 배관이 자유롭게 팽창하고 수축할 수 있게 하여야 하며 배관에서 받는 추력, 모멘트, 및 기타 하중을 견디는 구조여야 한다.

(3) 배관 지지물 및 파이프랙은 집중하중을 일으키는 요소를 고려하면서 배관의 과도한 처짐, 굽힘 및 전단응력을 방지하기 위한 지지 간격을 유지하여야 한다.

(4) 운전 중에 진동 또는 충격과 더불어 공진이 발생하는 구성요소에는 감쇠기, 구속물, 앵커 등을 추가 설치하여 이러한 영향을 제한하여야 한다.

(5) 앵커나 가이드를 설치하여 배관의 이동을 구속, 유도 또는 흡수하는 경우에 앵커 및 가이드의 설계는 내압과 열팽창에 의해 앵커 및 가이드에 일어나는 힘과 모멘트를 고려하여야 한다.

(6) 배관의 지지부 및 파이프랙을 포함하여 시설의 구조물과 연계된 부분이나 지진하중, 풍하중 등 구조물의 거동에 따른 영향이 큰 경우 이를 고려하여야 한다.

(7) 배관의 강재 지지부 및 파이프랙은 KDS 14 31 05에 따른다.

(8)

(9) 배관 지지부 및 파이프랙의 앵커는 KDS 14 20 54에 따른다.

(1) 매설배관의 경우 배관 주변의 상재하중, 상시토압, 지하수압 및 지진하중 등에 의한 영향을 고려하여야 한다.

(1) 일반사항

① 저장시설 중 압력용기의 설계 시 고려하여야 하는 기본적인 하중은 4.1.1과 같으며, 4.1.2의 하중조합에 따른다.

(2) 외부에 설치된 압력용기

① 압력용기의 설치 위치, 지형, 환경, 눈의 밀도, 적설량, 압력용기의 모양과 온도 등에 따라 설하중을 고려한다.

② 풍하중에 의한 구조물의 거동이 압력용기 및 지지부에 미치는 영향이 큰 경우, 압력용기의 형태, 구조 특성, 위치 및 환경에 따라 풍하중을 고려한다.

(3)

① 운전조건 또는 시험조건 하의 정상적인 내용물의 중량 및 압력용기 자체중량을 고려한다.

② 전동기, 기계장치, 다른 용기, 배관, 라이닝, 단열재와 같은 부착물의 중량에 의해 부가되는 정적 하중을 고려한다.

③ 내장품과 러그, 링, 스커트, 새들 및 레그와 같은 용기의 지지물의 중량을 고려한다.

(4) 반력하중

① 압력용기에 장착한 장비의 작동 및 정지 시 발생하는 기계적 하중에 의한 반력을 고려한다.

② 작동 및 정지 시 발생하는 압력용기 내부 유체 충격에 의한 반력을 고려한다.

(1) 압력용기가 설치되는 위치에서 예상되는 온도, 압력, 부식 등의 환경조건을 고려하여 설계한다.

(2) 지지구조의 설계는 지지구조가 콘크리트구조인 경우는 KDS 14 20 01, 지지구조가 강구조인 경우는 KDS 14 31 05에 따른다.

(3) 확장앵커 또는 매입앵커를 이용하여 압력용기를 기초나 수용구조물에 정착하는 경우에는 KDS 14 20 54에 따른다.

(4) 연성적이지 않은 재료로 이루어졌거나 사용 시 연성이 감소하는 환경에 놓이게 되는 경우 취성을 고려하여 설계한다.

(1) 압력용기가 설계하중을 견딜 수 있도록 지지부재를 기초와 용기 벽면에 부착한다.

(2) 수직 압력용기는 보통 콘크리트 기초에 정착된 강재 스커트 지지대에 지지되며 이에 대한 안전성을 검토하여야 한다.

(3) 수평 압력용기는 보통 콘크리트 페데스탈(pedestal)에 정착된 강재 크래들에 지지되며 이에 대한 안전성을 검토하여야 한다.

(4) 구형 압력용기는 보통 구체 주위에 균일한 간격으로 설치된 여러 개의 기둥(브레이스 포함)에 의해 지지되며 이들 기둥과 브레이스에 대해 안전성을 검토하여야 한다.

(5) 지지부의 설계는 재료에 따라 KDS 14 20 01, KDS 14 20 54, KDS 14 31 05에 따른다.

(1) 고정하중, 적재하중, 자연재해 등의 외부사건, 화재 등의 내부사건, 운전 중 발생하는 진동 및 충격 등과 같은 모든 유형의 하중을 설계에 고려하여야 한다.

(2)

(3) 고정하중은

(4) 지반과 접한 수용구조물의 외면은 토압하중을 적용한다.

(5) 풍하중은 최대 하중을 발생시키는 방향으로 재하한다. 케이블 하중을 지지하는 구조물의 경우, 길이 방향 바람(케이블 방향으로)도 상당한 구조하중을 발생시킬 수 있으므로 하중 계산에서 고려하며 해당 지역의 설계풍속을 고려하여 결정한다.

(6) 작동 중인 설비는 그 설비를 지지하고 있는 지지부 및 구조물에 동적하중을 발생시킬 수 있다. 설비의 작동으로 인한 동적하중은 설비의 운전 시작 시점과 정상운전 상태로 구분하여 고려한다.

(7) 설비의 작동으로 인한 동적 효과는 시간이력 동적하중 또는 보수성이 확보된 충격량의 형태로 고려한다.

(8) 송전선 등이 연결된 데드엔드구조(dead-end structure)에 발생하는 케이블 또는 케이블의 장력 효과는 구조설계에서 하중으로 고려한다. 케이블에 의한 장력 효과는 공학적으로 합리적인 방법을 이용하여 결정한다.

(9) 단락 전류는 버스(bus)설비의 도체 및 잠재적으로 장비에 힘을 일으키는 전자기력을 발생시키며, 버스 설비의 도체, 절연체 및 지지대는 이러한 힘에 견디도록 설계한다.

(10) 단락 전류에 의해 버스 구조에 전달되는 힘은 도체 간격, 단락 고장 전류 크기, 단락 유형 및 단락 비대칭 정도에 따라 달라진다.

(11) 설계자는 시공 및 유지보수 작업 중에 발생 가능한 인양하중 또는 충격하중을 설계에 고려한다.

(12) 시공단계에 따라 하중의 변화가 예상되어 구조적인 안전성 검토가 필요한 경우 이를 고려한다.

(1) 수용구조물을 구성하는 기초, 슬래브, 벽체, 기둥, 보, 지붕 등의 주요 구조요소의 설계는 KDS 14 20 01 및 KDS 14 31 05에 따라 수행한다.

(2) 확장앵커 또는 매입앵커를 이용하여 설비를 구조물에 정착 또는 부착하는 경우에는 KDS 14 20 54를 준수하여야 한다.

(3) 수용하는 설비의 운전성을 확보하기 위해 해당 설비 공급사에서 제공하는 진폭, 진동속도 및 진동가속도의 허용치와 이에 수반하는 반력 등에 대한 제한조건을 설계에 반영한다.

(1)

(2) 고정하중에는 타워 및 굴뚝을 지지하기 위한 당김줄의 초기 장력에 의한 하중효과도 고려한다.

(3)

(1) 일반

① 이 기준은 철근콘크리트 또는 강재를 사용한 타워와 굴뚝의 부재와 연결부 해석 및 설계의 일반적인 요구사항을 규정한 것이다.

② 이 기준에서 규정하고 있지 않는 철근콘크리트 타워 및 굴뚝에 관한 사항은 KDS 14 20 01에 따른다.

③ 이 기준에서 규정하고 있지 않는 강재 타워 및 굴뚝에 관한 사항은 KDS 14 31 05에 따른다.

(2) 구조해석

① 입증된 구조해석 방법을 사용하여 타워와 굴뚝의 부재, 접합부, 연결재에 작용하는 하중 및 응력을 결정하여야 한다.

② 구조물의 변형이 구조물의 응답에 크게 영향을 미칠 때는, 기하 비선형 효과를 고려한 해석을 수행하여야 한다.

③ 기초 및 지반의 변형이 구조물의 응답에 크게 영향을 미칠 때는 지반-구조물 상호작용의 영향을 고려하여야 한다. 이때, 지반 물성의 불확실성을 고려할 수 있다.

④ 타워의 일부가 물에 잠겨있는 경우에 유체-구조물 상호작용의 영향을 무시할 수 없다면 이를 고려하여야 한다.

(1) 강재 타워

① 작용하는 하중을 고려하여 부재와 연결판의 두께를 결정하여야 한다.

② 부재는 좌굴이 발생하지 않도록 적절한 세장비를 가져야 한다.

③ 압축부재 또는 인장부재에 휨모멘트가 동시에 작용하는 경우, 축력과 휨모멘트의 상호작용을 고려하여 설계하여야 한다.

④ 볼트는 전단력, 인장력 또는 이들이 동시에 작용할 때에 대하여 설계하여야 한다.

(2) 콘크리트 타워

① 입증된 구조해석을 수행하여 결정한 설계하중을 지지할 수 있도록, 스스로 지지하거나

(1) 일반사항

① 굴뚝은 풍방향과 풍직각방향으로 풍하중을 견딜 수 있도록 설계하여야 한다. 이때, 중공 원형 단면은 원주방향 압력 분포로 인한 하중을 견딜 수 있도록 설계하여야 한다.

② 와류 진동(vortex shedding)으로 인해 1차와 2차 모드에 대하여 발생하는 풍직각방향 하중의 영향을 무시할 수 없다면 그 영향을 굴뚝의 설계 시 고려하여야 한다. 두 개 이상의 동일한 굴뚝이 근접한 경우에는 와류 진동이 증가하여 풍직각방향 하중이 증가할 수 있으므로, 이의 영향을 고려하여야 한다. 풍방향 하중과 풍직각방향 하중은 동시에 작용할 수 있으므로 이의 조합을 고려하여야 한다.

③ 풍하중 산정 방법이 규정되지 않은 단면을 가진 굴뚝에 대해서는 풍동 시험 등을 통해 풍방향 하중, 풍직각방향 하중을 산정하여야 한다.

④ 굴뚝에 대한 바람의 영향을 고려할 때는 구조 감쇠와 공역학적 감쇠를 함께 고려하여야 한다.

⑤ 필요한 경우, 바람에 의해 발생하는 진동의 영향을 줄이기 위한 방안을 고려하여야 한다.

⑥ 굴뚝 재료 노후화의 영향을 고려하여야 한다.

⑦ 지속되는 하중에 의한 크리프의 영향을 고려하여야 한다.

⑧ 굴뚝을 통과하는 배출물의 온도 분포로 인해 수직방향과 원주방향으로 발생하는 온도하중의 효과를 고려하여야 한다.

⑨ 최대 처짐은 기초의 변위와 회전을 고려하여 계산한다. 효과 등 2차 효과를 무시할 수 없으면, 이를 고려하여야 한다.

⑩ 한 높이에서 최소 3개 이상의 당김줄을 사용하여 다수의 높이에 당김줄을 설치할 수 있다. 한 높이에서 당김줄은 균등하게 분포하여야 한다. 바람에 의한 수평 변위를 감소시키기 위해 당김줄에 초기 인장력을 도입할 수 있다.

(2) 철근콘크리트 굴뚝

① KDS 14 20 01에 따라 굴뚝과 기초를 설계한다.

② 필요시 개구부 사이의 벽체는 보-기둥으로 설계한다.

③ 설계에 의해 결정된 철근에 추가하여 모든 개구부의 양변, 상단, 하단, 모서리에 추가 철근을 배치할 수 있다.

(3) 강재 굴뚝

① KDS 14 31 05에 따라 굴뚝을 설계한다.

② KDS 14 20 01에 따라 기초를 설계한다.

③ 굴뚝 재료의 부식 방지를 고려하여야 한다.

④ 내외부 표면의 재료의 부식과 산화에 대한 방지책을 고려하여야 하며, 고열이 작용하는 경우 이의 영향을 함께 고려하여야 한다.

⑤ 개구부는 고려하는 하중 조건에 대해 안전하도록 설계하여야 한다.

⑥ 이음부는 가스의 유출방지를 위해 밀봉할 수 있도록 설계하여야 한다.

⑦ 볼트에 의한 굴뚝의 이음보다는 용접에 의한 이음을 권장한다. 볼트 이음을 사용할 때에는 휨모멘트에 의한 인장에 추가하여, 볼트의 이심과 연결부의 휨으로 인한 지렛대 작용력(prying force)을 고려하여야 한다.

(1)

(2) 고정하중은

(3) 부력하중은 고정하중과 동일한 하중계수를 적용한다.

(4) 활하중은 상시적으로 고정되지 않은 기타 임시 장비의 중량 등을 고려하여 결정하며, 접안하중을 포함한다. 하중이 충격을 수반하는 경우, 적절한 충격인자를 고려하여 증가시킨다. 충격인자는 관련규정에 따르거나, 제조사에서 제공되는 공인된 정보를 이용한다.

(5) 작동 중인 설비는 그 설비를 지지하고 있는 지지부 및 구조물에 동적하중을 발생시킬 수 있다. 설비의 작동으로 인한 동적하중은 설비의 운전 시작 시점과 정상운전 상태로 구분하여 고려한다.

(6) 설비의 작동으로 인한 동적 효과는 시간이력 동적하중 또는 보수성이 확보된 충격량의 형태로 고려한다.

(7) 파랑의 통계 자료로부터 얻은 설계변수에는 여러 파고의 발생횟수, 설계파고, 파랑주기 및 방향을 포함하여야 한다. 해상자료가 존재하는 지역에는 해당 자료를 설계에 사용할 수 있다.

(8) 사용한 해석적 파랑 스펙트럼에는 그 형태와 폭이 반영되어야 하고 설치장소에 대한 일반적인 요건에 적합하여야 한다.

(9) 최대 파랑하중을 정확히 결정하기 위해, 실제적인 파랑주기의 충분한 범위와 구조물에 대한 파정의 상대적 위치도 조사하여야 한다.

(10) 파랑충격하중, 동적진폭, 구조물 부재의 피로 등과 같은 파랑에 의해 유발되는 효과도 고려하여야 한다.

(11) 이러한 영향의 분석에 대한 필요성은 구조물의 모양과 거동, 파도의 특성 및 과거경험을 근거로 평가하여야 한다.

(1) 플랫폼 구조는 플랫폼에 설치된 배관의 진동 및 변위를 고려해서 설계한다. 또한, 열수가 흐르는 배관은 온도하중에 의한 변화를 고려한다.

(2) 플랫폼 구조물은 자중과 적재된 설비의 하중 효과, 기상 변화 및 자연재해, 환경영향 등에 대하여 안전하도록 설계한다.

(3) 구조물의 기초, 슬래브, 벽체, 기둥, 보, 지붕 등의 주요 구조부재의 설계는 KDS 14 20 01 및 KDS 14 31 05에 따라 수행한다.

(4) 확장앵커 또는 매입앵커를 이용하여 설비를 구조물에 정착 또는 부착하는 경우에는 KDS 14 20 54를 준수하여야 하며, 용접과 볼트 연결 등은 KDS 14 31 25의 규정을 준수하여야 한다.