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Stability Analysis of the Foundation of Hazardous Material Storage Tank for Preventing Leakage Accidents

누출사고 방지를 위한 위험물 탱크의 기초 안정성 분석

  • 임종진 (한국소방산업기술원) ;
  • 구재현 (목원대학교 소방안전관리학과)
  • Received : 2020.07.28
  • Accepted : 2020.08.10
  • Published : 2020.08.31

Abstract

The leakage of hazardous materials due to the defect in storage tank foundations is likely to cause tremendous fire disasters in the industry cluster area. Thus, adequate design and construction of the tank foundation is required for preventing tank leakage. In this study, four types of typical tank foundations were classified and modeled for 3D FEM analysis to perform stability evaluation on tank foundations. Furthermore, numerical analysis indicated that stress concentration just below the tank shells is 40 times that at the tank center. The settlement influence zone is about the tank radius and tank diameter in the horizontal and vertical directions, respectively. Thus, the appropriate guidelines for the design and construction of tank foundations were suggested via a comparison assessment of the numerical analysis results on the stress distribution and displacement of the tank foundations.

산업단지내 위험물 저장탱크 기초의 결함으로 인한 위험물질의 유출사고는 인근 지역의 대형 인명사고 및 대형화재를 일으킬 수 있으므로 기초의 설계 및 시공단계에서 세심한 주의를 기울여야 한다. 본 연구에서는 기존 위험물탱크 단지가 건설된 대표지반을 선정하여 3차원 모델링에 의한 유한요소 수치해석을 수행하였으며, 위험물 저장탱크 기초의 안정성 평가를 위하여, 대표적인 탱크 기초 유형을 4종류로 분류하고 각 유형에 대한 해석을 수행하였다. 결과적으로, 탱크기초의 응력 및 침하량 크기와 분포 특성은 링월기초의 경우 옆판 직하부분이 탱크 중심부에 비해 40배 이상의 응력이 집중되는 경향을 보였으며, 침하영향범위는 수평방향으로 탱크 반경만큼, 수직방향으로 탱크 직경만큼으로 나타났다. 본 분석결과를 활용하여 각 기초 유형별로 위험물 저장탱크의 설계 및 품질관리 가이드라인을 제시하였다.

Keywords

References

  1. J. D. Lee, J. Y. Ryu, S. W. Park, M. O. Yoon and C. W. Lee, "Study on the Evaluation of Radiant Heat Effects of Oil Storage Tank Fires Due to Environmental Conditions", Fire Science and Engineering, Vol. 34, No. 1, pp. 72-78 (2020). https://doi.org/10.7731/KIFSE.2020.34.1.072
  2. API, "API Standard 650 - Welded Steel Tanks for Oil Storage", American Petroleum Institute (2003).
  3. Earthquake Engineering Research Center, "Geotechnical Reconnaissance of the Effects of the January 17, 1995 Hyogoken-Nanbu Earthquake, Japan", University of California at Berkeley (1995).
  4. P. E. Myers, "Aboveground Storage Tanks", McGraw-Hill (1997).
  5. T. Y. Wu and G. R. Liu, "Comparison of Design Methods for a Tank-Bottom Annular Plate and Concrete Ringwall", International Journal of Pressure Vessels & Piping, Vol. 77, Issue 9, pp. 511-517 (2000). https://doi.org/10.1016/S0308-0161(00)00055-7
  6. ASCE, "Minimum Design Loads for Buindings and other Structures", American Society of Civil Engineering (2010).
  7. D. M. Pott, "Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering", ASCE Press (2001).