산업환경시설 내진설계기준

(1) 이 기준은 지진에 대해 산업환경시설의 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

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

(1)

(2) (1)의 시설물과 유사한 유형의 시설물에 대해 이 기준을 적용할 수 있다.

(1) KDS 33 17 10의 참고기준은 아래와 같다.

건설산업기본법

내진설계기준 공통적용사항(행정안전부)

지진ㆍ화산재해대책법

지진ㆍ화산재해대책법 시행령

KDS 11 00 00 지반설계기준

KDS 11 50 25 기초 내진 설계기준

KDS 14 20 00 콘크리트구조 설계(강도설계법)

KDS 14 20 54 콘크리트용 앵커 설계기준

KDS 14 20 80 콘크리트 내진설계기준

KDS 14 31 00 강구조설계(하중저항계수설계법)

KDS 14 31 60 강구조 내진 설계기준(하중저항계수설계법)

KDS 17 10 00 내진설계 일반

KDS 33 14 10 산업환경시설 구조설계기준

KEPIC STB 지진해석 및 내진성능 평가

(2) 저장탱크(4.9.2절)에 대해,

상압저장탱크의 설계에 관한 기술지침(한국산업안전관리공단)

가스시설 및 지상배관 내진기준(KGS GC203 2018)

(3) 배관(4.9.3절)에 대해,

KDS 57 00 00 상수도설계기준

KDS 57 17 00 상수도 내진설계

KGS GC203 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준

KGS GC204 매설 가스배관 내진설계 기준

송유관 안전관리법 시행규칙, [별표 2의2] 송유관설치공사의 내진설계기술기준

공정: 제품 생산을 위해 거쳐야 하는 계층화된 여러 작업절차

구조물 내부 응답스펙트럼: 내진검증 대상 설비가 구조물이나 수용구조물(housing) 내부에 설치된 경우 구조물 기초나 지표면에서의 응답스펙트럼으로부터 구조물의 동적증폭을 고려하여 계산된 응답스펙트럼

내진검증: 설비 등이 검증을 요구하는 지진 세기에 대해 고유의 기능을 수행할 수 있다는 것을 시험, 해석, 경험자료, 비교검증 등의 방법으로 검증하는 것

내진검증 시험: 내진검증을 위한 지진모의 시험 또는 지진력에 해당하는 정적 시험 등

내진등급: KDS 17 10 00의 내진등급을 산업환경시설의 특성에 적합하게, 단위공정의 중요도에 따라 설계지진수준을 분류한 범주로서 내진특등급, 내진I등급, 내진II등급으로 구분

내진대상: 단위산업시설의 안전성 및 운전성에 영향을 미쳐서 내진설계가 필요한 단위요소

단위공정: 계층화된 공정을 구성하는 최하위 단계의 공정

단위공정 중요도: 단위공정이 단위산업시설의 안전성 및 운전성에 미치는 영향설계풍속 정도를 고려하여, 내림차순으로 단위공정을 ‘주공정’, ‘부공정’ 및 ‘보조공정’으로 분류

단위산업시설:

단위산업시설 중요도: 설계풍속지진으로 인한 인명피해 및 재산피해 정도에 따라 내림 순으로 단위산업시설을 ‘핵심시설’, ‘중요시설’ 및 ‘일반시설’로 분류

단위요소: 단위공정을 구성하는 요소로 설비 또는 구조물을 포함

비내진대상: 단위산업시설의 안전성 및 운전성에 미치는 영향이 작아 내진설계가 필요 없는 단위요소

요구응답스펙트럼: 내진검증 대상 설비의 설계지진하중을 표현하는 응답스펙트럼

운전성: 산업시설이 건설 목적에 따라 부여된 본래의 기능을 발휘하면서 작동을 유지하는 성능

일반시설: 지진으로 인한 인명피해 및 재산피해가 크지 않은 단위산업시설

중요시설: 지진으로 인한 인명피해 및 재산피해가 큰 단위산업시설

핵심시설: 지진으로 인한 인명피해 및 재산피해가 매우 큰 단위산업시설

(1) 4.4~4.7절

: 고정하중

: 심각지진하중

: 극단지진하중

:

: 에 따른 단주기지반증폭계수

:

: 응답수정계수(반응수정계수)

:

: 유효수평지반가속도

: 고유주기

: 표준설계응답스펙트럼에서 스펙트럼가속도가 상수인 구간의 상한통제주기

: 소요변위

: 항복변위

: 시스템초과강도계수

(2) 저장탱크(4.9.2절)

:

: 최대 슬로싱(액체표면 요동) 높이

: 사각탱크의 지진력 작용방향으로의 길이

: 응답수정계수(반응수정계수)

: 대류모드 진동에 대한 설계수평응답가속도

(3) 배관(4.9.3절)

:

:

:

:

:

: 진동수(1/sec)

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

: 주기(sec)

:

: 지진기반면(암반층)의 전단파속도(m/sec)

: 지반의 최대 수평방향 입자속도

:

: 차량하중(kN/m)

: 배관의 단면계수(m

: 매설 깊이(m)

:

:

:

:

:

:

:

:

:

: 지반-배관 연계면에서의 마찰계수

:

: 감쇠비

(1) 내진설계에 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) KDS 33 14 10에 따른다.

(1) 이 기준에 따라 단위산업시설의 단위공정을 구성하는 단위요소의 내진성능목표를 정한다.

(2) 이 기준에서 제시하지 않은 내용은 KDS 17 10 00에 따른다.

(1)

(2) 단위산업시설 중요도는 지진으로 인한 인명피해와 재산피해의 규모에 따라 표 4.1.1-1과 같이 핵심시설, 중요시설, 일반시설로 구분하며, 단위산업시설 관리주체의 의견을 수렴하여 결정한다.

(3) 단위산업시설 중요도 결정 시 인명피해 정도는 취급물질에 따라 다음과 같이 분류한다.

① 대: 독성물질(산업안전보건법, 고압가스안전관리법, 화학물질관리법에 의한 독성물질 및 독성가스)

② 중: 인화성, 폭발성 물질(산업안전보건법, 위험물질관리법에 의한 관련물질)

③ 소: 그 외 일반물질

(4) 단위산업시설 중요도 결정 시 재산피해 정도는 다음과 같이 분류한다.

① 대: 일반 대중의 재산에 상당한 피해가 발생하거나 관련 산업 전반에 악영향을 미침

② 중: 시설물 소유주의 재산에 심각한 피해가 발생하고 관련 산업 전반에 제한적인 악영향을 미침

③ 소: 시설물 소유주의 재산에 경미한 피해가 발생하고 관련 산업 전반에 악영향 없음

(5)

(6) 공정에 포함되어 있지는 않더라도 공정에 영향을 미칠 수 있는 기계, 전기, 제어, 통신 및 소방 설비 등의 중요도는 단위공정 중요도와 같은 방법으로 결정

(7) 단위공정의 내진등급은 표 4.1.1-3과 같이 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급 및 비내진등급으로 분류한다.

(8) 비내진등급으로 분류된 단위공정의 단위요소는 내진설계를 하지 않아도 된다.

(1) 설계지진하중 작용 시 단위요소에 요구되는 내진성능수준은 탄성유지(KDS 17 10 00의 기능수행)수준, 즉시복구수준, 장기복구수준 및 붕괴방지수준으로 분류한다.

(2) 탄성유지수준은 단위요소에 손상이 발생하지 않아 복구 또는 수리가 필요 없는 성능수준이다.

(3) 즉시복구수준은 단위요소에 약간의 손상이 발생

(4) 장기복구수준은 단위요소에 상당한 손상이 발생하지만 우회적으로 운전성을 확보하면서 장기간의 복구 또는 수리가 필요한 성능수준이다.

(5) 붕괴방지수준은 단위요소에 큰 손상이 발생할 수 있지만 단위요소가 붕괴(파괴/파손)되지 않아 긴급조치로 우회적으로 운전성을 확보하면서 전면적으로 교체가 필요한 성능수준이다.

(6) 단위요소의 안전성 및 운전성 확보를 위해,

표 4.1.2-1 단위요소의 내진성능수준과 거동특성 사이의 관계

(1) 설계지반운동 수준은 다음과 같이 분류한다.

① 평균재현주기 50년 지진지반운동 (5년내 초과확률 10%)

② 평균재현주기 100년 지진지반운동 (10년내 초과확률 10%)

③ 평균재현주기 200년 지진지반운동 (20년내 초과확률 10%)

④ 평균재현주기 500년 지진지반운동 (50년내 초과확률 10%)

⑤ 평균재현주기 1,000년 지진지반운동 (100년내 초과확률 10%)

⑥ 평균재현주기 2,400년 지진지반운동 (250년내 초과확률 10%)

⑦ 평균재현주기 4,800년 지진지반운동 (500년내 초과확률 10%)

(2) 평균재현주기 50년, 100년, 200년의 지진지반운동을 갖는 지진은 발생확률이 비교적 크지만 지반운동 세기가 작은 지진으로서 ‘심각지진’으로 정의한다.

(3) 평균재현주기 500년, 1,000년, 2,400년, 4,800년의 지진지반운동을 갖는 지진은 발생확률이 매우 작지만 지반운동 세기가 큰 지진으로서 ‘극단지진’으로 정의한다.

(4)

(1)

(2) 단위요소는 다음 두 개의 내진성능목표를 동시에 만족하여야 한다.

① 심각지진에 대해 단위요소는 탄성유지수준을 만족

② 극단지진에 대해 단위요소의 안전성 및 운전성 확보를 위하여 탄성유지수준 또는 붕괴방지수준을 만족하여야 한다.

(3) 극단지진에 대해 붕괴방지수준이 부여된 경우, 최소내진성능목표는 표 4.1.4-1에 따른다.

(4) 극단지진에 대해 탄성유지수준이 부여된 경우, 최소내진성능목표는 표 4.1.4-2에 따른다.

(5) 관리주체의 요구에 따라 더 강화된 내진성능목표를 적용할 수 있다.

(1) 설계지진에 대한 가속도 표준설계응답스펙트럼은 KDS 17 10 00에 따른다.

(2) 표준설계응답스펙트럼은 부지 정지가 완료된 지표면의 지반운동 특성으로 정의한다.

(3) 구조물의 감쇠비를 고려하여 표준설계응답스펙트럼을 보정하여야 한다.

(1) 지진해석을 위한 수치모델은 하중저항시스템을 구성하는 모든 구조 요소와 부재를 고려하여 강성에 반영하고 자중 및 설비의 질량과 활하중의 질량효과를 고려하여야 한다. 이때, 활하중의 질량효과는 설계 활하중이 10 kPa 이하인 경우에는 규정된 설계 활하중의 25%보다 작지 않게, 설계 활하중이 10 kPa보다 큰 경우에는 2.5 kPa보다 작지 않아야 한다.

(2) 지진해석방법은 다중모드스펙트럼해석법을 기본으로 한다. 다만 1차 고유진동모드가 탁월한 경우에는 단일모드스펙트럼해석법을 사용할 수 있다.

(3) 대상 시설물의 구조적 특성과 지반조건에 따라 등가정적해석법, 응답변위법, 응답스펙트럼해석법, 응답이력해석법 중에서 적절한 방법을 선택적으로 사용할 수 있다. 이 경우 보수성이 입증된 단순해석법도 사용할 수 있다.

(4) 응답이력해석법을 사용할 경우에는 KDS 17 10 00의 가속도시간이력 작성방법을 적용한다.

(5) 설정한 내진성능목표에 따라 비선형거동 특성을 고려할 수 있는 해석법을 사용하여 단위요소의 지진응답을 구할 수 있다. 이 경우 보수성이 입증된 단순해석법 및 설계법을 사용할 수 있다.

(6) 선형 지진해석 사용 시 고려사항은 다음과 같다.

① 구조부재의 거동을 선형으로 가정하고, 지진응답은 응답스펙트럼법 또는 응답이력해석법과 같은 선형해석법으로 구한다.

②

③ 보수성이 입증된 단순해석법을 사용할 수 있다.

④

⑤

(7) 비선형 지진해석 사용 시 고려사항은 다음과 같다.

① 지진응답은 비선형거동 특성을 고려할 수 있는 비선형응답스펙트럼법, 등가선형해석법, 또는 비선형응답이력해석법으로 구한다.

② 응답이력해석에 필요한 입력지반운동은 직교하는 두 방향의 수평 입력지반운동과 수직 입력지반운동을 동시에 입력하여야 한다. 다만 단위요소의 지진거동에 영향이 적은 입력지반운동의 방향성분은 생략할 수 있다.

③ 응답이력해석을 수행할 경우 최소한 5개 세트 이상의 지반운동 시간이력을 사용하여야 한다. 각각의 지반운동 시간이력으로부터 계산한 응답의 최대값을 설계에 사용하여야 한다. 단, 7개 세트 이상의 지반운동 시간이력을 사용 시 응답의 평균값을 사용할 수 있다.

(8) 설계에 적용하는 감쇠비는 실험 등으로 증명되거나, 관련 설계기준에서 정한 재료별 감쇠비를 적용한다.

(9) 지진해석에 필요한 지반정수는 동적 하중조건에 적합한 값들로 선정하여야 하며, 특히 지반의 전단탄성계수와 감쇠비는 발생 전단변형도의 크기에 상응하게 선택하여야 한다.

(10) 지진해석을 위한 입력지반운동에 대해 수평 2축방향 성분과 수직방향 성분을 고려하여야 한다. 수직입력지반운동의 영향을 무시할 수 있는 특별한 경우에는 수직입력지반운동을 고려하지 않을 수 있다.

(11)

(12) 지반-구조물 상호작용 효과를 무시할 수 없다면 이를 고려하여야 한다. 이때, 지반을 포함하는 기초를 4.2.2에 따라 모델링하여, 전체 구조계에 대한 유연한 지반의 영향을 고려한다. 단, 지반-구조물 상호작용 효과에 의해 감소된 밑면전단력은 그 효과를 고려하지 않은 경우의 70% 이상이어야 한다.

(1) 기초의 유연성에 의한 효과가 작다면, 기초는 3개의 병진운동 성분과 3개의 회전운동 성분으로 구성된 총 6개의 자유도를 갖는 강체로 모델링할 수 있다.

(2) 기초를 대칭 형상으로 표현할 수 없는 모든 경우는 실제 형상을 고려하여 기초를 모델링하여야 한다. 특히 병진운동과 회전운동 간의 연계를 적절하게 표현하여야 한다.

(3) 탄성 반무한체 이론에 근거하여 기초와 지반의 동적거동을 모델링하는 경우, 진동기초로부터 전달되는 하중에 대한 기초지반의 거동을 진동수에 종속하는 기초의 동적강성을 사용하여 표현하여야 한다. 진동수에 종속되지 않는 기초의 강성과 감쇠비는 입증된 경우에만 사용할 수 있다.

(4) 전면

(5) 묻힌기초에 대해서는 구조물을 측면에서 지지하는 지반의 수평지지력이 감소할 수 있다는 가능성을 고려하여 묻힘을 포함한 기초의 형상을 모델링하여야 한다. 얕은기초의 경우, 기초 바로 밑 토층의 형상과 특성을 사용한다면 기초 강성 및 감쇠비를 구하는데 있어서 기초의 묻힘 효과를 무시할 수 있다.

(6) 말뚝의 경우, 선단지지 효과 및 마찰지지 효과를 반영하여 모델링하여야 하며, 무리말뚝의 경우에는 별도로 무리말뚝 효과를 고려하여야 한다.

(1)

(2) 응답스펙트럼해석법을 적용하는 경우에는 각 모드별 최대응답을 CQC(Complete Quadratic Combination) 등과 같이 널리 인정되는 모드조합 방법으로 조합하여야 한다.

(1) 각 방향의 입력지반운동에 대한 지진응답의 조합은 SRSS(Square Root of Sum of Squares)방법에 따른다.

(2) SRSS 조합방법을 따르지 않을 경우, 방향별 지진응답은 다음의 3가지 조합에 따라 조합하고, 그중 가장 큰 값을 취한다.

① 조합 1: 수평1축 방향의 입력지반운동에 대한 지진응답(절댓값)에 수평2축 및 수직방향의 입력지반운동에 대한 지진응답(절댓값)의 30%를 합한 경우

② 조합 2: 수평2축 방향의 입력지반운동에 대한 지진응답(절댓값)에 수평1축 및 수직방향의 입력지반운동에 대한 지진응답(절댓값)의 30%를 합한 경우

③ 조합 3: 수직방향의 입력지반운동에 대한 지진응답(절댓값)에 수평1축 및 수평2축 방향의 입력지반운동에 대한 지진응답(절댓값)의 30%를 합한 경우

(1) KDS 33 14 10의 지진하중이 포함된 하중조합에 대하여 내진성능수준 설계거동한계를 만족하는지 검토하여야 한다. 시설 유형별 설계방법이 제시된 경우 이에 따른다.

(2) 심각지진하중()과 극단지진하중()은 탄성지진력으로 한다. 다만, 응답수정계수(R)를 적용하여 설계하는 경우 극단지진하중()은 탄성지진력을 응답수정계수로 나눈 값으로 할 수 있다. 시설 유형별로 응답수정계수를 제시한 경우 그에 따르며, 그 외에는 표 4.4-1에 따라 응답수정계수를 정한다.

(3) 1보다 큰 응답수정계수를 적용하는 경우, 단면의 국부좌굴 및 부재좌굴을 방지하여야 하며, 소요연성 확보에 필요한 내진상세는 KDS 14 20 80 및 KDS 14 31 60에 따른다.

(4) 전체 구조물의 불안정성으로 붕괴를 일으키거나 지진하중 전달경로를 급격히 변화시키는 주요부재와 이를 지지하는 해당 위치의 수직부재 설계에는 지진하중이 포함된 하중조합에서 극단지진하중() 대신 특별지진하중()을 사용하여야 한다.

여기서, 는 표 4.4-1에서 정한 시스템초과강도계수시스템초과강도계수, 는 고정하중이다. 는 유효수평지반가속도이고, 는 에 따른 단주기지반증폭계수이다. 단,는 지진력저항시스템지진력저항 시스템에서 다른 부재의 내력에 의해 전달될 수 있는 최대하중을 초과할 필요는 없다.

(5) 기계, 전기, 제어 및 통신 설비의 경우, 기기의 응답증폭효과 및 기기 위치에서 구조물 응답증폭효과를 고려하여 설비에 작용하는 지진하중을 계산하고 이를 설비의 지지구조에 적용하여 요구되는 성능수준으로 견딜 수 있도록 설계한다.

(6) 기기가 강체거동하는 경우(T<=1/33s), 기기의 응답은 입력진동과 동일한 것으로 취급하며, 강체거동이 아닌 경우 진동주기를 고려한 응답증폭효과를 고려하여야 한다. 다만 응답증폭효과는 보수적으로 입력진동의 2.5배로 할 수 있다.

(1) 지진력의 저항에 필요한 정착설계는 앵커볼트연결 또는 용접이음을 사용한다.

(2) 단위요소 및 그 지지부재를 고정하기 위한

①

② 붕괴방지수준의 경우,

③ 설계강도는 KDS 14 20 54에 따른다. 만약 앵커볼트가 연성을 확보하기 위한 상세(연성강재요소를 사용하고 앵커지름의 8배 이상의 늘임길이를 확보)를 만족하지 못한다면 앵커부의 연성설계는 허용되지 않는다.

(3)

(4) 단위요소의 용접 정착을 위해 콘크리트 슬래브에 매입된 강재 프레임은 지진 시 콘크리트 기초부와 일체 거동하도록 연결을 구성하여야 한다.

(1) 기초의 탄성유지수준 및 붕괴방지수준의 설계거동한계는 각각

(2)

(3) 기초의 설계는 KDS 11 50 25, KDS 14 20 80 4.9에 따르며, 앵커의 설계는 KDS 14 20 54 4.1(3)에 따른다.

(1) 구조물 또는 지지구조물의 변위에 대한 검토가 필요한 경우, 소요변위()는 허용변위를 초과하지 않아야 한다. 허용변위는 설비의 운전성 유지를 위한 변위 제한조건, 작업이나 타 시설과의 간섭방지를 위한 공간확보 또는 구조물의 안정성 확보를 고려하여 구한다.

(2) 응답수정계수를 사용하고() 1차모드가 지배적인 경우, 장주기 구조물()의 소요변위 는 식(4.7-1)로, 단주기 구조물()은 식(4.7-2)로 산정할 수 있다.

여기서, 는 표준설계응답스펙트럼에서 스펙트럼가속도가 상수인 구간의 상한통제주기(s), 은 초과강도를 고려하여 수정된 응답수정계수, 는 항복변위이다. 단위요소의 실제 시스템항복강도()를 알 수 있는 경우 이고, 그렇지 않은 경우 표 4.4-1의 시스템초과강도계수()를 사용하면 이다. 다만 변위를 보수적으로 검토하기 위해 을 사용할 수 있다.

(3) 응답수정계수를 사용하고() 고차모드의 영향이 큰 경우, 비선형해석을 통해 변위를 계산한다.

(4) 응답수정계수를 사용하지 않은 경우(), 소요변위는 탄성변위로 한다.

(1) 지반의 액상화 평가 및 대책은 KDS 17 10 00의 4.7 액상화에 따른다.

(1) 사일로 본체, 지지부 및 기초의 내진등급은 기본적으로 사일로가 포함된 단위공정의 내진등급에 따른다(표 4.1.1-3).

(2) 본체, 지지부 및 기초는 심각지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 하며, 탄성유지수준에서는 전체적으로 탄성거동에 준하고 본체의 기본적인 기능이 저하되지 않아야 한다.

(3) 본체, 지지부 및 기초는 극단지진하중()에 대하여 붕괴방지수준을 만족하여야 하며, 붕괴방지수준에서는 탄성한계를 초과하는 소성거동을 허용할 수 있으나 과도한 소성거동으로 인한 본체 및 지지부의 파열, 인장 파단 및 국부좌굴 등이 발생하지 않아야 한다(표 4.1.4-1).

(4) 다만 사일로의 변형이 사일로 기능에 민감하게 영향을 미치는 경우, 본체, 지지부 및 기초는 극단지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 한다(표 4.1.4-2).

(1) 붕괴방지수준의 설계 시

* 높이 방향으로 비정형성을 지닌 경우에는 20%를 줄임

** 높이 방향으로 비정형성을 지닌 경우에는 30%를 줄임

(2) 지진해석에서 입상형 저장재료의 역학적 특성과 동적응답을 명시적이고 정확하게 고려하지 않는다면, 입상형 재료가 벽체의 수평지진력에 미치는 영향은 벽체에 부가압력을 적용하여 반영한다.

(3) 사일로 벽체의 임의의 위치에서 저장재료에 의한 정적압력과 지진에 의한 부가압력의 합은 ‘0’보다 커야 한다.

(4) 사일로 벽체의 임의의 위치에서 저장재료에 의한 정적압력과 지진에 의한 부가압력의 합이 음인 경우에는 부가압력의 값을 동일한 수평면에 걸쳐서 동일한 합력을 유지하면서 재분배하여 정적압력과의 합력이 음수가 되지 않도록 하여야 한다.

(1) 사일로는 비선형해석을 수행하기 위한 정당성이 제시되지 않는 한 사일로 벽체와 그 지지구조물의 탄성거동을 고려하여 해석하여야 한다.

(2) 저장재료의 영향은 사일로가 빈 상태와 가득 차 있는 상태의 두 가지 상태에 대해 고려하여야 한다.

(3) 정확한 평가를 수행하지 않는 한, 입상형 재료는 사일로 쉘과 함께 움직이는 것으로 가정하여 질량 중심에서 유효질량과 그에 대한 회전 관성을 갖는 것으로 모델링하여 지지구조물의 전체 지진 응답과 지진력을 계산한다. 보다 정확한 평가를 하지 않는다면 사일로 저장재료의 유효질량은 최대 수용질량의 80%로 간주할 수 있다.

(4) 상세해석이 필요한 경우에는 검증된 정밀 해석법을 사용하여 해석을 수행한다.

(5) 입상재료의 경우 재료특성에 맞는 감쇠비를 사용하여야 한다. 보다 구체적인 정보가 없는 경우 감쇠비는 10%로 할 수 있다.

(1) 저장탱크가 속한 공정의 내진등급은 4.1.1에 따른다.

(2) 탄성유지수준은 특별한 보수없이 저장탱크가 저장물질을 지속적으로 저장할 수 있는 수준으로 저장탱크와 지지부의 구조요소는 탄성거동을 원칙으로 하며, 비구조요소는 심각지진에 대해서는 탄성 또는 보수를 필요로 하지 않는 작은 소성, 극단지진에 대해서는 저장탱크의 저장성능에 저해가 되지 않는 정도의 손상을 허용한다.

(3) 붕괴방지수준은 저장탱크의 큰 손상 또는 지지부재 및 기초의 부분 또는 완전 파괴로 저장물질이 누출되는 것을 방지하는 수준으로 저장탱크와 지지구조물의 구조요소는 소성변형을 허용하지만 저장물질의 누출로 이어질 수 있는 과도한 변위, 회전, 처짐이 발생하지 않아야 하며, 비구조요소는 파괴를 허용한다.

(4) 내진성능목표는 4.1.4에 따른다.

(1) 일반사항

① 설계지진하중에 의한 저장탱크, 연결부 및 기초의 구조 안전성을 확보하여야 하며, 전도(들림), 활동, 침하 등에 대한 안정성도 확보하여야 한다.

② 고가 지지부재(staging)의 구조 안전성도 저장탱크와 동일한 수준으로 확보하여야 한다.

(2) 지진해석

① 저장 액체의 진동에 의한 정수압 및 충격(impulsive), 대류(convective) 모드의 영향을 반영하여야 한다.

② 저장탱크의 진동에 따른 동수압의 영향은 충격모드와 대류모드를 표현할 수 있는 등가 스프링-질량 모델로 이상화할 수 있다.

③ 지지부재는 보요소와 같이 횡강성을 모사할 수 있는 요소로 모델화한다.

④ 해석모델의 매개변수는 저장탱크의 기하학적 구조와 유연성에 따라 결정한다.

⑤ 사각형 저장탱크는 수평 2축에 대하여 독립적으로 해석하고 각각의 해석축에 대한 해석결과는 4.3에 따라 조합한다.

(3) 응답수정계수

① 저장탱크의 유형별 응답수정계수는 표 4.9.2.2-1 및 표 4.9.2.2-2에 따른다. 다만 상세해석이나 실험을 통해서 검증된 경우 다른 응답수정계수를 적용할 수 있다.

(4) 슬로싱(액체표면 요동)

① 최대 슬로싱(액체표면 요동) 높이()에 대하여 지붕의 여유높이를 확보하여야 한다.

여기서, 는 대류모드 진동에 대한 설계수평응답가속도, 은 응답수정계수, 는 원형탱크의 지름, 은 사각탱크의 지진력 작용방향으로의 길이이다.

② 슬로싱에 대한 충분한 여유높이를 확보하지 않는 경우, 지붕 구조는 슬로싱으로 인한 융기 압력에 저항할 수 있도록 설계하여야 한다.

(5) 정착장치 요건

① 저장탱크의 로킹(rocking)에 의해 들림이 발생하는 경우 저장탱크는 기초에 정착하여야 한다.

② 수평원통형 저장탱크의 축직각방향 수평력에 의해 동체부에 휨 또는 비틀림 등이 발생하는 경우, 저장탱크는 기초에 정착하여야 한다.

(6) 배관

① 저장탱크에 연결된 배관계통은 지진 시 연결부의 잠재적 이동으로 인한 손상을 방지하기 위한 유연성을 확보하여야 한다.

② 배관계통은 저장탱크에 설계하중으로 고려할 수준의 기계적 하중을 가하지 않도록 설계하여야 한다.

③ 저장탱크 설계 시 배관 연결부의 국부 하중을 고려하여야 하며, 벨로우즈(belloes), 신축이음, 특수 커플링과 같이 배관에 유연성을 제공하는 기계장치를 연결부에 사용할 수 있다.

(7) 기타 고려사항

① 벽-바닥판, 벽-지붕 슬래브, 벽-벽의 연결부는 전단력을 전달하도록 설계하여야 한다.

② 지지부재의 높이가 최소 수평치수의 5배를 초과하는 높은 고가탱크의 경우, P-△ 효과를 고려하여야 하며, 이 경우 고차모드의 영향은 무시할 수 있다.

③ 수직지반가속도로 인하여 액체의 유효중량이 증가하여 저장탱크 벽에 추가되는 압력을 고려하여야 한다. 만약 상세 해석을 하지 않는다면 모든 유형의 저장탱크에 대한 수직모드의 진동주기는 0.3초로 할 수 있다.

(1) 일반사항

① 매립부분의 지반에 의한 하중효과를 고려하여야 한다.

② 일반적인 사항은 4.9.2.2(1)을 참조한다.

(2) 지진해석

① 매립부분의 지반 강성을 고려하여 모델화하여야 하며, 지반스프링으로 모델화할 수 있다.

② 매립탱크와 관련한 기본적인 해석 사항은 4.9.2.2(2)를 참조한다.

(3) 설계 고려사항

① 부분적으로 또는 완전히 매립된 탱크의 경우, 밑면전단력의 계산 시 동토압을 고려하여야 한다.

② 벽의 설계 시에도 토압을 고려하여야 한다.

③ 동토압은 액체로 인한 동적 효과를 감소시키지 않아야 한다.

④ 매립탱크의 소성거동을 허용한다면 응답수정계수는 지하 매립탱크(RC 탱크 및 강재 탱크)의 경우 4.0을 적용할 수 있다. 다만, 일부가 매립된 경우에는 매립 깊이를 고려하여야 한다.

⑤ 변위에 대한 제한 조건이 있는 경우 이를 만족하여야 한다.

(1)

(2)

(3)

(4) 다만 배관의 변형이 배관기능에 민감하게 영향을 미치는 경우, 극단지진하중()에 대한 본체, 이음, 지지부 및 기초의 내진성능수준은 탄성유지수준을 만족하여야 한다(표 4.1.4-2).

(1) 일반사항

① 지지부 및 기초는 내진성능목표(지진하중에 대한 내진성능수준)를 만족하여야 한다.

② 볼트 연결부의 강도는 배관 본체 강도 이상이어야 한다.

(2) 지지부 및 파이프랙

① 중량물을 포함하는 배관의 경우, 배관의 변형을 제어할 수 있도록 지진 구속장치 사이의 간격을 줄여야 한다.

② 배관의 팽창 및 수축 유연성에 대한 지진 구속장치의 영향을 검토하여야 한다.

③ 지지부 간격을 단순식으로 설계할 경우 참조기준을 제시하여야 한다.

④ 4.7절에 따라 근사하게 결정한 파이프랙 변위에 대해 배관의 기능이 유지되는지 검토하거나, 배관에 과다한 변형이 전달되지 않도록 배관의 활동을 보장하는 지지부를 적용한다.

⑤ 붕괴방지수준의 설계 시 극단지진하중()은 탄성지진력을 응답수정계수(R)로 나눈 값으로 한다. 형식별 응답수정계수는 표 4.4-1에 정해진 계수를 사용하여야 한다.

(1) 일반사항

① 매설배관은 내진성능목표(지진하중에 대한 내진성능수준)를 만족하여야 한다.

② 매설배관의 경우 배관 주변의 상시토압 및 지진하중에 의한 영향을 고려하여야 한다.

③ 긴 직선 배관의 경우, 지진 시 배관에 발생하는 응력 또는 변형률은 4.9.3.3(2)에 따라 산정하고 4.9.3.3(4)에 따라 구한 허용응력 또는 허용변형률과 비교하여 안전성을 확인할 수 있다.

④ 이형배관의 경우, 지진 시 배관에 발생하는 응력 또는 변형률은 4.9.3.3(3)에 따라 산정하고 4.9.3.3(4)에 따라 구한 허용응력 또는 허용변형률과 비교하여 안전성을 확인할 수 있다.

⑤ 굴곡부, 교차점 및 정착부를 포함하는 배관인 경우, 지점조건과 지반강성을 고려한 해석을 수행하여 안전성을 검토하여야 한다. 여기서, 배관은 4.9.3.3(4)의 허용응력 및 허용변형률을 만족하여야 하고, 굴곡부, 교차점 및 정착부는 전달되는 지진력에 대해 안전하여야 한다.

⑥ 분절관인 경우, 분절부의 상대변위와 상대회전을 고려한 안전성을 추가로 검토하여야 한다.

⑦ 볼트 연결부의 강도는 배관 본체 강도 이상이어야 한다.

(2) 긴 직선 매설배관의 변형률

① 내압에 의한 축방향 변형률은 다음과 같이 산정한다.

② 상재하중(차량하중)에 의한 축방향 변형률은 다음과 같이 산정한다.

위의 식에서 차량하중은 로 산정한다.

③ 지진하중에 의한 지반변형률은 다음과 같이 산정한다.

겉보기 전파속도 C는 진동수의 함수로서 다음 식 또는 Rayleigh 파의 분산곡선으로부터 구할 수 있다. 표층(H)이 하나 이상의 층으로 구성되어 있는 경우 는 각층 전단파속도의 평균값으로 한다.

Rayleigh 파의 겉보기 파장은 다음 식으로 구한다.

분리길이는 다음 식으로 구한다.

진동주기는 다음 식으로 구한다.

지반의 최대입자속도는 속도 표준응답스펙트럼으로부터 구한다.

④ 지반-배관 마찰변형률은 다음 식으로 구한다.

마찰저항력 은 다음 식으로 구한다.

⑤ 지반-배관 연계면에서의 마찰계수 는 배관 표면과 배관이 매설된 주변 지반의 조건을 고려하여 결정하여야 한다. 다만 합리적으로 결정할 수 없다면 “송유관 안전관리법 시행규칙, [별표 2의2] 송유관설치공사의 내진설계기술기준”을 적용할 수 있다.

⑥ 지반변형률과 마찰변형률을 분리길이 의 함수로 나타내면 지반변형률과 마찰변형률이 같을 때, 즉 가 될 때의 분리길이가 배관의 변형을 지배하는 분리길이 이 되며 그때의 변형률이 배관의 설계변형률이 된다.

이음매(용접부)의 변형률은 직관변형률 값의 2배로 한다.

(3)

① 내압에 의한 축방향 변형률은 4.9.3.3(2)①에 따라 산정한다.

② 상재하중(차량하중)에 의한 축방향 변형률은 4.9.3.3(2)②에 따라 산정한다.

③ 지진하중에 의한 지반변형률과 지반-배관 마찰변형률은 4.9.3.3(2)③과 ④에 따라 산정한다.

④ L형관과 T형관 등의 이형배관계의 배관변형률은 다음 식으로 계산한다.

유효미끄러짐 길이 은 다음 식으로 구한다.

(4) 허용응력 및 허용변형률

① 탄성유지수준의 허용응력은 관련 기준에 따른다.

② 붕괴(누출)방지수준의 허용변형률은 표 4.9.3.3-2에 따른다.

(1) 압력용기, 지지부 및 기초의 내진등급은 기본적으로 압력용기가 포함된 단위공정의 내진등급에 따른다(표 4.1.1-3).

(2) 압력용기는 고온·고압의 설비로서 압력용기, 지지부 및 기초는 극단지진하중()에 대하여 기본적으로 탄성유지수준을 만족하여야 하며,

(3) 지지부 및 기초의 변형이 압력용기의 기능에 미치는 영향이 크지 않다면, 극단지진하중()에 대한 지지부 및 기초의 내진성능수준을 붕괴방지수준으로 선택할 수 있다(표 4.1.4-1). 이 경우 심각지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 한다.

(1) 일반사항

① 압력용기, 지지부 및 기초는 내진성능목표(설계지진하중에 대한 내진성능수준)를 만족하여야 한다.

② 압력용기와 연결된 배관의 유연성 및 분리 지지된 배관의 상대변위에 의해 발생 가능한 압력용기 및 지지부의 손상이 방지되는지를 검토하여야 한다.

③ 압력용기가 구조물 내부에 위치한 경우 구조물 내부응답을 고려하여 설계지진력을 산정한다.

④ 이 기준에서 명시한 지진력을 지지하도록 압력경계로의 내부 및 외부 보조요소(내화물(refractory), 집진장치(cyclone), 트레이(tray) 등)의 부착을 설계한다. 대안으로, 부착된 부재의 파괴가 결국 압력경계를 위험하게 하지 않는다면, 압력경계의 손상 이전에 파괴되도록 부착된 부재를 설계할 수 있다.

⑤ 내부설비가 압력경계의 구조적 건전성을 손상한다면, 내부설비에 미치는 슬로싱효과를 고려한다.

⑥ 슬로싱효과가 큰 경우, 저장된 재료의 유효질량을 결정하기 위해 유체-구조물 상호작용을 고려한다. 압력과 온도에 따른 재료밀도의 변화 또는 변동(variation)을 고려한다.

⑦ 비연성 재료로 시공된 압력용기 또는 사용 시 연성이 제한적으로 허용되는 압력용기는 지진에 의한 충격하중을 완화할 수 있게 하여야 한다.

(2) 지지부의 설계

① 압력용기의 팽창 및 수축 유연성에 대한 지지부의 영향을 검토하여야 한다.

② 작동하는 압력용기 또는 압력용기 지지부의 질량이 구조물 총 질량의 25%를 넘는다면, 구조물과 압력용기의 설계는 서로 간의 동적결합 효과를 고려하여야 한다.

③ 하중을 전달할 수 있는 부재로 연결된 구조물이 주변에 있는 경우, 하중전달 효과를 고려하여야 한다.

④ 지진하중을 전달하는 부착 및 지지는 의도된 적용과 환경조건에 적당한 연성재료로 시공하여야 한다.

⑤ 정해진 범위 내에서 반복되는 지진횡하중과 변위에 대하여 지지 또는 부착의 연성이 유지되도록 설계하여야 한다.

⑥ 지지부재의 상대강성, 유사하지 않은 상세, 비균등 끼움쇠 또는 비정형 지지대의 변화에 근거하여, 균등하지 않은 수직반력이 압력용기와 지지력에 미치는 잠재효과를 부착에 고려한다.

⑦ 붕괴방지수준의 설계 시 극단지진하중()은 탄성지진력을 응답수정계수(R)로 나눈 값으로 한다. 형식별 응답수정계수는 표 4.4-1에 정해진 계수를 사용하여야 한다.

(1) 해석방법

① 탄성유지수준의 압력용기 및 지지부는 탄성거동을 전제로 선형해석을 수행한다.

② 지지부가 붕괴방지수준의 소성거동을 하는 경우에도 압력용기의 운전성 유지가 가능함을 입증한다면, 지지부에 대한 비선형거동을 고려한다.

③ 압력용기의 부속품, 내부저장물 질량 등을 해석에 반영하여야 한다.

④ 상세해석이 필요한 경우에는 검증된 정밀 해석법을 사용하여 해석한다.

(2) 해석모델

① 길이방향에 따라 다절점의 원통형 보로 모델링할 수 있다.

② 동체를 강체로 간주하여도 전체 구조계에 미치는 영향이 경미한 경우에는 강체로 모델링할 수 있다.

③ 페데스탈(pedestal)은 실제 단면을 고려하여 모델링하여야 한다.

④ 압력용기를 상세모델로 모델링할 수 있으며, 이 경우 유체-구조물 상호작용을 반영하여야 한다.

(1) 수용구조물은 내부 설비가 지진으로 인하여 파손되거나 기능을 상실하는 것을 방지하고, 지진 후에 설비의 필요한 정상운전이 가능하도록 보호하여야 한다.

(2) 수용구조물의 내진등급은 수용된 단위공정들의 내진등급 중 최상위 내진등급으로 한다(표 4.1.1-3).

(3) 기본적으로, 수용구조물은 극단지진하중()에 대하여 붕괴방지수준을 만족하여야 하며, 심각지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 한다(표 4.1.4-1).

(6) 수용구조물의 변형이 내부 설비의 운전성에 민감하게 영향을 미치는 경우, 극단지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 하며, 이 경우 심각지진하중()에 대하여도 탄성유지수준을 만족하여야 한다(표 4.1.4-2).

(1) 수용구조물에 설치된 설비는 지진동으로 인하여 설비가 활동, 전도, 낙하되지 않도록 수용구조물에 고정 혹은 정착하여야 한다.

(2) 극단지진하중에 대해 수용구조물이 붕괴방지수준을 만족하는지 검토하기 위해, 비선형해석을 통해 연성성능을 검토하여야 한다.

(3) 대안으로, 검증된 응답수정계수(R)를 사용한 선형해석을 통해 항복강도를 검토한다.

(4) 구조물의 내진성능을 향상시키기 위하여 면진장치(지진격리장치), 감쇠장치 등의 능동장치를 부가하는 경우에는 장치의 역학적 특성은 관련 설계기준의 요건에 따라 결정하고, 장치의 이력특성은 실험으로 증명하여야 한다.

(1) 타워 및 굴뚝 본체, 지지부 및 기초의 내진등급은 기본적으로 타워 및 굴뚝이 포함된 단위공정의 내진등급에 따른다(표 4.1.1-3).

(2) 본체, 이음, 지지부 및 기초는 심각지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 하며, 탄성유지수준에서는 전체적으로 탄성거동에 준하고 본체 및 이음매의 기본적인 기능이 저하되지 않아야 한다.

(3) 본체, 이음, 지지부 및 기초는 극단지진하중()에 대하여 붕괴방지수준을 만족하여야 하며, 붕괴방지수준에서는 탄성한계를 초과하는 소성거동을 허용할 수 있으나 과도한 소성거동으로 인한 본체, 이음매 및 지지부의 파열, 인장 파단 및 국부좌굴 등이 발생하지 않아야 한다

(4) 다만 타워 및 굴뚝의 변형이 기능에 민감하게 영향을 미치는 경우, 극단지진하중()에 대하여 본체, 이음, 지지부 및 기초의 내진성능수준은 탄성유지수준을 만족하여야 한다. 이 경우 심각지진하중()에 대하여도 탄성유지수준을 만족하여야 한다(표 4.1.4-2).

(1) 타워 및 굴뚝은 구조물에 작용하는 설계지진력을 산정하고, 이를 수직 방향으로 분배한 후 이에 저항하도록 구조물을 설계한다.

(2) 우발 비틀림 효과를 무시할 수 없다면 이를 고려하여야 한다.

(3) 기본주기가 0.06초 미만이고 지지 지반에 정착된 경우에는 강체 구조물로 설계할 수 있다.

(4) 구조물의 기능 또는 안정에 영향을 미친다면, 효과를 고려한다.

(5) 타워 및 굴뚝의 구조적 특성에 따른 응답수정계수는 다음과 같다.

(1) 타워 및 굴뚝을 비선형해석을 수행하기 위한 정당성이 제시되지 않는 한 탄성거동을 고려하여 해석하여야 한다.

(2) 타워의 일부가 물에 잠겨있는 경우, 유체의 정수압 및 동수압의 효과를 무시할 수 없다면 이를 고려하여야 한다.

(3) 상세해석이 필요한 경우에는 검증된 정밀 해석법을 사용하여 해석을 수행한다.

(1) 플랫폼은 그 위에 설치된 설비가 지진으로 인하여 파손되거나 기능을 상실하는 것을 방지하고, 지진 후에 설비의 필요한 정상운전이 가능하도록 보호하여야 한다.

(2) 플랫폼의 내진등급은 그 위에 설치된 단위공정의 내진등급 중 최상위 등급에 따른다(표 4.1.1-3).

(3) 플랫폼은 심각지진하중()에 대하여 탄성유지수준을 만족하여야 하며, 탄성유지수준에서는 전체적으로 탄성거동에 준해야 한다.

(4)

(5) 다만 플랫폼의 변형이 그 위에 설치된 공정들의 작동에 민감하게 영향을 미치는 경우, 극단지진하중()에 대하여

(1) 플랫폼 위에 설치된 설비는 지진동으로 인하여 설비가 활동, 전도, 낙하되지 않도록 플랫폼에 고정 혹은 정착하여야 한다.

(2) 플랫폼과 인접한 시설과의 충돌을 방지하여야 한다.

(3) 필요하다면, 유체의

(4) 극단지진하중()에 대해 플랫폼이 붕괴방지수준을 만족하는지 검토하기 위해, 비선형해석을 통해 연성성능을 검토하여야 한다.

(5) 대안으로, 검증된 응답수정계수(R)을 사용한 선형해석을 통해 항복강도를 검토한다.

(6) 구조물의 내진성능을 향상시키기 위하여 면진장치(지진격리장치), 감쇠장치 등의 능동장치를 부가하는 경우, 장치의 역학적 특성은 관련 설계기준의 요건에 따라 결정하고 장치의 이력특성은 실험 또는 공인성적서로 결정한다.

부록

A. 설계하중설비내진검증

A.1 일반사항

(1) 이 기준은 지진 진동에도 설비가 운전성을 유지하는지 확인하기 위한 요건을 제시한다.

A.2 대상 설비

(1) 내진검증 대상 설비는 내진특등급 설비를 대상으로 한다.

(2) 내진I등급의 단위요소는 발주기관이 요구하는 경우 내진검증 대상 설비에 포함시킬 수 있다.

(3) 내진II등급 및 비내진대상 단위요소에 대해서는 기본적으로 내진검증 대상 설비에서 제외할 수 있다.

(4) 대체방법에 의해 설계지진세기에 대하여 설비의 운전성이 유지되는 내진안전성을 확인할 수 있다면 내진검증 대상 설비에서 제외할 수 있다.

(5) 설계지진에 대해서 충분한 내진성능을 보유하고 있다고 판명된 포괄적인 지진견고성(Generic Seismic Ruggedness) 확보 설비에 대해서는 관련 근거를 제시하는 경우 내진검증 대상 설비에서 제외할 수 있다.

A.3 지진하중에 대한

A.3.1 지표면에 설치되는 설비의 요구응답스펙트럼

(1) 지표면에 설치되는 설비의 내진검증 시에는 지표면 표준설계가속도응답스펙트럼을 설비의 요구응답스펙트럼으로 정한다.

(2) 구조물 내부 지하층 및 1층에 설치되는 설비는 요구응답스펙트럼 산정 시 지표면에 설치된 설비로 간주한다.

(3) 지표면에 설비가 강성이 큰 지지구조물에 의해 설치되어 지지구조물에 의한 고유주기 변화를 무시할 수 있는 경우 지표면에 설치된 설비로 간주할 수 있다.

A.3.2 구조물과 설치 위치가 특정된 구조물 내부 설비의 요구응답스펙트럼

(1) 설비가 구조물 내부에 설치되는 경우에는 설비가 설치될 위치에서의 구조물의 동적증폭을 고려하여 계산된 구조물 내부 응답스펙트럼을 요구응답스펙트럼으로 정한다.

(2) 구조물 내부 응답스펙트럼을 구하기 위한 구조해석 모델의 입력지반운동은 지표면 표준설계가속도응답스펙트럼을 적용한다.

(3) 구조물 내부 응답스펙트럼을 구하기 위한 구조해석은 구조물 내부 설비 설치 위치에서의 지진응답을 모사할 수 있도록 수행한다.

(4) 요구응답스펙트럼의 보수성을 확보하기 위해 구조물 내부 응답스펙트럼의 상단부의 폭을 확장(peak broadening)할 수 있다.

A.3.3 설치 위치의 높이만 특정된 구조물 내부 설비의 요구응답스펙트럼

(1) 전체 구조물 내부에서 설비 설치 위치의 높이가 특정된 경우는 설치 위치의 높이를 고려하여 지표면의 표준설계가속도응답스펙트럼을 증폭시킨 요구응답스펙트럼을 사용할 수 있다.

(2) 구조물이 정형구조물인 경우, 다음 식에 따라 증폭계수 를 계산할 수 있다.

여기서,

：구조물의 밑면으로부터 구조물 최상단의 평균높이

：구조물의 밑면으로부터 설비가 설치된 높이

(3) 식 (A.3.3-1)보다 작은 증폭계수를 사용하는 경우 근거를 제시하여야 한다.

A.3.4 구조물만 특정된 구조물 내부 설비의 요구응답스펙트럼

(1) 구조물의 고유주기와 감쇠비 등의 동특성이 특정되고 구조물이 기본모드에 의해 거동이 지배되는 경우 구조물 내부에 설치되는 설비의 요구응답스펙트럼은 지표면의 표준설계가속도응답스펙트럼에서 구조물 고유주기 부근을 증폭시킨 요구응답스펙트럼을 사용할 수 있다.

(2) 요구응답스펙트럼은 구조물 고유주기의 50%~200%에 해당하는 주기영역에서 증폭시킨다. 구조물 고유주기의 75%~125%에 해당하는 주기영역에서의 증폭계수는 5로 하며 50%~75% 및 125%~200%는 증폭계수를 선형보간한다.

A.3.5 구조물과 설치위치가 특정되지 않은 구조물 내부 설비의 요구응답스펙트럼

(1) 구조물과 설치 위치가 모두 특정되지 않은 설비에 대해서는 포괄적인 구조물 내부 응답스펙트럼을 요구응답스펙트럼으로 사용할 수 있다.

(2) 포괄적인 구조물 내부 응답스펙트럼은 표준설계가속도응답스펙트럼을 합리적으로 포괄하는 지표면 응답스펙트럼으로부터 유도된 것이어야 한다.

(3) 설비가 설치되는 구조물의 동적거동 특성이 포괄적인 구조물 내부 응답스펙트럼을 유도하기 위해 적용된 구조물의 동적거동 특성 범위에 부합하여야 한다.

A.4 지진하중 외 하중

(1) 전기하중, 기계하중, 온도하중, 압력하중 등 가동하중의 작용이 예상되는 설비는 이들 하중의 영향을 내진검증에 포함하여야 한다. 다만, 그 영향이 크지 않다는 것이 입증되면 포함하지 않아도 된다.

(2) 충격 및 충돌하중 등과 같은 하중이 지진하중과 동시에 작용할 수 있으면 이들 하중의 영향을 내진검증에 포함하여야 한다. 다만, 그 영향이 크지 않다는 것이 입증되면 포함하지 않아도 된다.

A.5 내진검증 방법

A.5.1 일반사항

(1) 내진검증 방법은 시험, 해석, 시험 및 해석의 조합, 경험자료 활용, 유사성 적용의 방법을 따른다.

(2) 선택된 내진검증 방법이 대상 설비 및 내진검증 목적에 부합됨을 입증하여야 하며, 선택된 방법에 대해서 각 단계별로 적용된 방법의 기술적 타당성 및 결과 처리 방법 등에 대하여 기술하여야 한다.

A.5.2 내진검증 시험

(1) 내진검증 시험은 이 기준의 A.6절에 따른다.

A.5.3 내진검증 해석

(1) 지진응답해석을 위한 설비의 동적해석모델은 입력지진에 대한 설비 구조의 동적응답의 크기와 특성을 정확하게 얻을 수 있도록 설비 구조의 질량과 강성의 공간적인 분포를 대표할 수 있어야 한다.

(2) 설비 본체는 특수한 경우를 제외하고는 집중질량과 보요소로서 연결된 집중질량모델로 표현할 수 있다.

(3) 지반의 유연성이 커서 동적응답에 미치는 영향을 무시할 수 없는 경우에는 지반-구조물-설비의 상호작용을 고려할 수 있도록 지반을 포함하는 기초를 역학적으로 모델링하여야 한다.

(4) 직교하는 수평 2축 방향에 대해 구조형식과 동적특성이 다른 경우에는 각 방향으로 적합한 모델을 사용하여야 한다.

(5) 모델을 작성할 때는 질량중심과 강성중심과의 편차에 의한 비틀림의 효과를 반영하여야 한다.

(6) 모델에 설비의 감쇠특성을 모사하여야 한다. 이때 감쇠특성은 모드감쇠비로 나타낼 수 있으며, 이 값은 설비의 구성 재료나 설계지진의 수준에 따라 달라진다. 설비의 구조형식별 감쇠비는 표 A.5.3-1을 사용할 수 있다.

(7) 내진성능수준에 따라 표 A.5.3-1에 규정된 감쇠비보다 더 큰 값이 설계에 적용될 수 있으며, 이때는 시험으로 그 값의 적정성을 입증하여야 한다.

(8) 설비 본체의 안전성은 입증되었지만 설비지지구조나 연결부 등의 지지력 검증이 필요한 경우 등가정적해석법을 우선적으로 적용한다.

(9) 등가정적해석법에서는 설비의 고유주기에 해당하는 요구응답스펙트럼의 가속도에 설비의 유효질량을 곱하여 설계지진력을 결정한다.

(10) 설비 본체의 역학적 안전성 검토가 필요한 경우 동적해석법을 적용한다.

(11) 설비가 지지구조나 연결부에 비해 강성이 작아서 설비의 변형이 포함되는 모드가 전체 거동에 영향을 미친다고 판단되는 경우 동적해석법을 적용한다.

(12) 동적인 상호작용을 고려하여야 하는 경우에는 동적해석법을 적용한다.

(13) 동적해석법은 응답스펙트럼해석, 응답이력해석 등 일반적인 동적해석 방법 중 해당 설비의 해석에 적합한 방법을 적용한다.

A.5.4 내진검증 시험과 해석의 조합

(1) 설비 자체 또는 입력지진의 특성상 해석 또는 시험만으로는 설비의 내진 안전성을 입증하기 위한 검토항목을 충분히 검증할 수 없는 경우에는 두 방법의 장점을 상호 보완하기 위한 시험과 해석의 조합으로 내진검증을 수행한다.

(2) 해석에 사용된 수학적 모델 특성의 검증이 필요한 경우에 적용한다.

(3) 내진검증 시험 결과를 유사한 설비에 대해 추가 시험 없이 적용하고자 하는 경우에 적용한다.

(4) 주 설비와 동특성이 다른 부품의 작동성 확인이 필요한 경우에 적용한다.

(5) 내진검증 시험 도중 발생한 이상현상에 대하여 규명이 필요한 경우에 적용한다.

(6) 내진검증 시험 전에 동적응답의 크기에 대한 예상이 필요한 경우에 적용한다.

A.5.5 경험자료에 의한 내진검증

(1) 국내외에서 지진경험에 의해 내진성능이 입증된 설비와 유사한 설비에 대해서는 내진검증이 수행되었다고 판단할 수 있다.

(2) 내진성능이 입증된 설비가 대상 설비와 동일하거나 유사함을 증명하여야 한다. 동일한 설비가 아닌 경우 설비의 기능과 지진 시 구조적 거동이 매우 유사함을 보여야 한다.

(3) 해당 설비의 내진성능 입증에 적용된 입력 응답스펙트럼에 대해 이 기준에서의 요구응답스펙트럼이 합리적인 수준으로 포괄함을 보여야 한다.

A.5.6 유사설비에 대한 내진검증

(1) A.5.2~A.5.5의 내진검증 방법에 의해 내진검증된 설비와 유사한 설비에 대해서는 내진검증이 수행되었다고 판단할 수 있다.

(2) 내진검증된 설비가 대상 설비와 동일함을 보이거나, 동일한 설비가 아닌 경우 설비의 기능과 지진 시 구조적 거동이 유사함을 보여야 한다.

(3) 내진검증된 설비의 요구응답스펙트럼에 대해 유사설비의 요구응답스펙트럼이 합리적인 수준으로 포괄함을 보여야 한다.

A.6 내진검증 시험

A.6.1 기본사항

(1) 설비의 특성상 해석적 방법의 적용이 곤란한 경우이거나 설계, 제작이 완료된 설비의 운전성 확인 등의 목적인 경우 진동시험을 통한 내진검증이 요구된다.

(2) 시험에 사용된 설비의 고유 기능, 형태, 모델, 중요도 등급, 설치 위치 및 환경, 설치 방법 등과 관련된 제반사항이 사업주가 제시한 구매시방서의 내용과 부합됨을 입증하여야 한다.

(3) 설비의 내진성 입증을 위해서 설비공급자는 설비의 내진검증보고서를 제출한다.

(4) 내진검증을 위한 설비의 입력동하중은 A.3의 요구응답스펙트럼으로 한다.

(5) 내진검증 시험에 의해 설비의 열화가 예상되는 경우 시험에 사용된 설비를 실제 사용하지 않는다.

A.6.2 내진검증 시험 방법

(1) 대상 설비가 운전되는 동안 예상되는 특정한 진동을 받는 경우에 그 구조적 건전성 및 설비의 운전성이 유지될 수 있는지 확인하는 시험을 수행한다.

(2) 내진검증 시험을 위한 사전시험으로서 탐색시험을 수행할 수 있다.

(3) 대상 설비의 극한내진능력을 결정하는 파괴한도시험을 수행할 수 있다. 이를 위해 특정한 입력운동이 아닌 임의 형태의 입력운동을 사용하여 그 크기 및 특성을 변화시켜 가면서 시험을 수행하고, 그 결과를 포괄하여 둠으로써 향후 설비가 설치될 위치의 입력운동과 비교하는 방법을 적용할 수 있다.

A.6.3 시험표본설비의 장착

(1) 시험표본설비는 원칙적으로 실제 설치되는 장소에 정착되는 방법 즉, 용접, 볼트, 지지용 받침 혹은 프레임 등으로 동일하게 설치한다.

(2) 진동대의 제한사항 등으로 인하여 실제와 동일하게 장착하는 것이 불가능한 경우에는 동특성에 영향이 없도록 유사한 방법으로 장착하여야 한다.

(3) 장착고정구 사용 시는 이로 인하여 입력운동의 진동수가 변경되지 않아야 한다.

(4) 내진검증보고서에는 시험에 적용된 설치방법과 관련하여 다음 사항을 기술하여야 한다.

① 용접방법 및 치수

② 볼트규격, 숫자, 조임 정도

③ 설비에 연결된 배관, 전선, 덕트 등의 상태 및 처리방법

④ 설비의 설치방향 및 입력운동과의 상관관계

⑤ 시험 시 사용된 추가 부착물인 장착고정구의 종류 및 영향

A.6.4 입력운동 작용축의 수

(1) 내진검증 시험 시에는 원칙적으로 3축 입력운동에 의한 내진검증 시험을 수행하여야 한다.

(2) 1축 또는 2축 시험이 3축 시험에 비하여 비보수적인 결과를 도출하지 않는 경우 1축 또는 2축의 입력운동에 의한 내진검증 시험이 가능하다.

(3) 설비가 설치된 구조물 또는 설비 자체의 특성 등에 의하여 각 방향성분의 상호연계효과가 감소되는 경우 1축 또는 2축의 입력운동에 의한 내진검증 시험이 가능하다.

(4) 2축 시험은 수직방향입력과 한 개의 수평방향입력을 동시에 입력하는 시험방법이다.

A.6.5 입력운동 파형의 선택

(1) 시험을 위한 입력운동의 파형으로 단일 진동수파형과 복수 진동수파형 가운데 하나의 파형을 선택할 수 있다.

(2) 선택된 입력파형에 대한 근거를 제시하고 내진검증문서에 기재하여야 한다.

A.6.6 단일진동수파형

(1) 특정 동적모드에 의한 여과효과로 인하여 요구응답스펙트럼이 한 개의 특정진동수에 의한 공진증폭부가 있는 경우이거나 두 개의 서로 다른 진동수에 의한 공진증폭부가 간섭이 없는 경우의 검증시험에 적용할 수 있다. 이 입력파형은 공진진동수나 감쇠값을 찾기 위한 시험에 사용할 수 있다.

(2) 단일진동수파형의 사용 시에는 다음과 같은 단일진동수파의 종류 중 한 개 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

① 연속정현파

② 정현비트파

③ 감쇠정현파

④ 정현스위프파

(3) 입력운동의 작성

① 입력운동의 첨두값은 요구응답스펙트럼의 영주기가속도보다 커야 한다.

② 시험진동수에서의 시험응답스펙트럼 값이 해당 요구응답스펙트럼 값보다 보수적이어야 한다.

③ 전체 시험응답스펙트럼이 반드시 요구응답스펙트럼 전체를 포괄할 필요는 없다.

④ 지속시간은 설비의 저주기 피로파괴에 대한 검증이 가능하도록 길어야 한다.

A.6.7 복수진동수파형

(1) 지반운동이 특정한 지반이나 구조물에 의하여 여과됨이 없이 원래의 진동수 성분, 혹은 2개 이상의 진동수성분을 가진 운동으로 대상 설비에 전달되는 경우에 사용할 수 있다.

(2) 복수진동수파형의 사용 시에는 다음과 같은 복수진동수파형의 종류 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

① 시간이력파

② 무작위운동파

③ 복합운동파

(3) 입력운동의 작성

① 입력운동의 첨두값은 요구응답스펙트럼의 영주기가속도보다 커야 한다.

② 내진검증을 위한 진동시험 시 사용된 입력운동의 응답스펙트럼 즉, 시험응답스펙트럼은 전 진동수 구간에서 설계응답스펙트럼 즉, 요구응답스펙트럼을 포괄하여야 한다.

③ 시험응답스펙트럼 작성 시 사용된 감쇠값은 요구응답스펙트럼에 사용된 값과 같거나 작아야 한다.

④ 시험응답스펙트럼이 요구응답스펙트럼을 포괄하기 위한 요건은 전력산업기술기준(KEPIC) STB의 요건을 참조할 수 있다.

⑤ 지속시간은 설계지진의 강진지속시간보다 길어야 하며, 15초 이상이어야 한다.

A.6.8 검증요소

(1) 계측결과 및 작동성 평가, 사전에 작성된 허용기준에 따라 평가한 시험결과, 비정상적인 결과에 대한 확인과 그에 대한 처리결과, 그에 의한 설비의 검증결과에 미치는 영향 등에 근거하여 설비의 내진검증에 대한 종합적인 결론을 제시하여야 한다.

(2) 시험 중 및 시험 이후에 설비 고유의 기능이 유지되어야 하며 사전에 작성된 기능적 허용기준을 만족하는지 확인하여야 한다.

(3) 고정장치 및 설비 구성부품 내력 시스템은 설비의 운전성 유지에 영향을 미치지 않는 경미한 손상을 허용하며 사전에 작성된 구조적 허용기준을 만족하는지 확인하여야 한다.

(4) 위해한 물질을 포함하는 설비는 허용기준보다 많은 양이 외부로 누출되지 않는지 확인하여야 한다.

A.7 설비 설치 조건에 대한 고려사항

A.7.1 설비지지구조

(1) 설비를 지지하는 구조물은 설비가 내진성능목표를 만족할 수 있도록 설계하여야 한다.

(2) 설비지지구조는 설비와 동일 수준 이상의 지진력에 견디도록 설계하여야 하며, 설비 또는 지지구조물은 기초에 정착하여야 한다.

(3) 설계하중에 대하여 설비의 활동, 전도에 대한 안정성을 검토하고, 설비 또는 설비지지구조를 기초에 정착시키기 위하여 요구되는 앵커의 설계력을 결정한다. 이때, 중량설비와 기초 사이에 존재하는 마찰 저항을 고려할 수 있다.

(4) 정착에 의해 기초에 전달되는 하중을 지지할 수 있도록 기초콘크리트의 철근을 설계하여야 한다.

(5) 설비에 작용하는 하중이 지지된다면, 앵커 이외에도 설비의 활동을 방지하기 위한 다른 지지 방법을 적용할 수 있다.

(6) 설비 내의 중량 부품은 설비지지구조에서 탈락이 발생하지 않도록 고정하여야 하며, 고정장치와 중량부품 사이에 스페이서를 두어 충돌로 인한 손상을 방지하여야 한다.

(7) 얇은 판에 볼트 접합부가 사용될 경우 하중전달에 문제가 없도록 스티프너 혹은 스프링와셔로 보강하여야 한다.

A.7.2 지진상호작용

(1) 설비간 연결부는 충분한 연성을 주어 상호간에 간섭이 일어나지 않도록 하여야 한다. 연결부에 충분한 연성이 주어지지 않은 경우, 이로 인해 발생하는 하중을 평가하여야 한다.

(2) 지진 시 인접 구조물 또는 다른 설비와 부딪힘으로 인해 충격이 발생하지 않도록 설계하여야 한다.

A.7.3 면진(지진격리)된 설비

(1) 면진(지진격리)장치가 적용된 설비로부터 면진된 부분과 면진되지 않는 부분을 연결하는 도관, 케이블 트레이 혹은 이와 유사한 연결장치들은 면진에 의한 상대변위 요구량을 수용할 수 있도록 설계하여야 한다.

(2) 면진장치가 적용된 설비는 수평방향으로 변위제한장치(범퍼)를 가져야 하며, 전도방지를 위해 필요할 경우 수직방향으로도 구속하여야 한다.

(3) 범퍼와 설비 사이에는 충격하중을 감소시키기 위한 점탄성 혹은 이와 유사한 재질의 패드를 사용하여야 한다.

(4) 면진장치의 덮개와 변위제한장치는 연성이 있는 재료를 사용하여야 한다.

A.8 내진검증문서

(1) 설비의 내진검증문서에는 대상 설비의 설치수량, 설치장소, 설비특성 등과 관련하여 합당한 내진검증 방법이 선택되었는지를 기술하여야 한다.

(2) 내진검증문서는 다음 사항이 기재되어야 한다.

① 시험체 일반사항

② 설치조건

③ 성능만족 조건

④ 시험 수행자 및 검토자 요건

⑤ 시험방법

⑥ 시험결과