Analysis of Gas Pipeline Movement and Stress Estimation

가스배관 위치이동 해석 및 응력 예측 기법 개발

If there are some construction works that affect the stability of buried pipelines, the pipelines should be moved to guarantee their safety. In this paper, modeling methods for analyzing the movement of pipelines were sought, and the step-by-step stress estimation method of moving pipelines was developed. Some factors affecting of pipeline response such as the element type, the element size, boundary modeling, and geometric non-linearity were quantitatively investigated. In addition, some conditions in which accuracy and effectiveness can be compromised in the analysis of long pipelines were identified. A neural network was used to estimate the pipeline stress. The inputs to the neural network included step-by-step displacements, and the output was the resulting stress at each movement step. After training the neural network, it can be used to estimate pipeline stresses at some sub-steps that are not included in the training. A Windows-based stress estimation program was developed.

가스배관이 매설된 지역에서 지면고에 변화가 발생하는 공사 수행시 가스배관의 안정성을 확보하기 위한 위치이동을 수행한다. 본 논문에서는 위치이동에 따른 배관의 구조해석을 위한 모델링 방법의 최적화와 함께 위치이동의 단계별 발생 응력을 실시간으로 예측하기 위한 방법을 제안하였다. 모델링 방법으로는 요소의 종류와 크기, 배관 매설부의 경계조건 처리 방법, 세장비에 의한 기하학적 비선형 특성 등의 영향에 관하여 분석하였으며 정확성을 확보하면서 해석 효율을 높일 수 있는 조건을 구하였다. 배관의 응력 예측을 위해서는 위치이동의 수 단계에 발생하는 배관위치 및 최대응력 정보를 이용하여 인공신경망을 학습시켰으며 학습 후 세부 이동단계별 배관의 위치와 최대응력을 예측할 수 있도록 하였다. 개발된 응력예측시스템은 윈도우 환경의 프로그램으로 개발하였다.