Development of the computer program calculating the stress induced by various loads for buried natural gas pipeline ( I )

매설 천연가스 배관의 제반하중에 의한 응력 계산용 프로그램 개발 (I)

According to the requirements of ANSI B3l.8, the pipe thickness is determined with hoop stress resulted from internal pressure. And the other loads induced by soil, vehicle, thermal expansion, ground subsidence, etc shall be evaluated rationally. There are two ways of calculating stress of buried gas pipeline. The first is FEM. FEM can calculate the stress regardless of the complexity of pipeline shape and boundary conditions. But it needs high cost and long time. The second is the way to use equation. The reliable equations to calculate the stress of buried gas pipeline was developed and have been used in designing pipeline and evaluating pipeline safety, But these equation are very difficult to understand and use for non-specialist. For easy calculation of non-specialist, the new computer program to calculate stress of buried natural gas pipeline have been developed. The stress is calculated by the equations and extrapolation of the graph resulted from FEM. The full paper is consist of series I and II. In this paper, series I, the calculating equation of the program is explained in detail.

천연가스 배관에서 배관 두께는 ANSI B3l.8의 요건에 따라 내압에서 발생하는 원주방향응력으로부터 계산된다. 이외에도 매설배관에는 토양, 차량, 열팽창, 지반침하등도 작용되는데 이에 대한 평가가 필요하다. 매설가스배관에 걸리는 응력을 계산하는데는 두 가지방법이 있다. 첫째는 유한요소법(FEM)으로 배관형상이나 경계조건의 복잡함에 관계없이 응력을 계산할 수 있으나, 많은 비용과 시간이 걸린다. 두 번째는 수식을 이용하는 방법으로 매설가스배관의 응력을 계산하는 적절한 수식을 개발하여 배관설계와 안전성평가에 사용하고 있으나, 비전문가가 사용하고 이해하기에는 어려운 면이 많다. 본 연구에서는 여러 외부인자들이 매설 천연가스배관의 응력에 미치는 영향을 파악하기 위해 응력해석 비전문가가 쉽게 사용이 가능한 컴퓨터 프로그램을 개발하고자 하였다. 응력은 수식과 FEM에서 유도된 그래프에서 유추한 값으로 계산하였다. 전체논문은 두편으로, 본 논문에서는 우선 프로그램에 사용된 수식을 설명하였다.