o 관련 규격 및 자료
- KGS FP112(2017), “고압가스 일반제조의 시설·기술·검사·감리·안전성 평가기준”
- KOSHA GUIDE D-32, “제어실의 위치선정 및 설계에 관한 기술지침”
- 한국콘크리트학회, “폭발하중과 방호구조물의 설계”, 2011년 23권 2호
방호구조의 설계 및 설치에 관한 기술지침(D-65-2018)
-목 차 -
1.목적
2.적용범위
3,용어의 정의
4. 방호구조 설계 기준에 대한 일반 요구사항
5. 폭발하중을 받는 구조물의 설계기준
6. 방호벽 설치기준
1. 목적
이 지침은 폭발압력을 받을 수 있는 시설물의 방호구조에 관한 필요한 사항을 정하는데 그 목적이 있다.
2. 적용 범위
이 지침은 사무실 등의 벽을 방호구조로 설치하는 경우와 가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소에서 폭발하중에 견딜 수 있는 방호구조를 설치하는 경우에 적용할 수 있다.
3. 용어의 정의
(1) 이 지침에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
(가) “폭발압력”이란 급속한 연소 반응 등에 의해 물질의 상태가 급변하면서 일시에 다량의 에너지를 방출할 때의 압력을 말한다.
(나) “방호구조”란 한 쪽에서 발생한 폭발압력이 다른 쪽으로 전이되는 것을 방지하기 위한 구조물을 말한다.
(다) “방호벽”이란 6.1항과 6.2항에서 정하는 철근콘크리트 또는 이와 같은 수준 이상의 강도를 가지는 것으로 만든 방호구조의 벽을 말한다.
(라) “압축가스”란 일정한 압력에 의하여 압축되어 있는 가스로, 일반적으로 압력이 1 MPa 이상으로 압축된 고압가스를 말한다.
(라) “연성비”란 5.2항에서 정하는 탄성한계에서의 변위와 구조부재에서 발생한 총 변위량의 비로 정의되는 값이며, 경우에 따라서는 최대 변위량 과 항복 변위량의 비를 말한다.
(2) 그 밖에 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 이 지침에 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 산업안전보건법, 같은 법 시행령, 같은 법 시행 규칙, 산업안전보건 기준에 관한 규칙에서 정하는 바에 따른다.
4. 방호구조 설계 기준에 대한 일반 요구사항
4.1 폭발압력의 산정
폭발압력 계산 방법은 KOSHA GUIDE P-102(사고피해예측 기법) 또는 이와 동등 이상의 기법을 활용하여 산정하거나, 기타 피해예측프로그램을 활용하여 계산할 수 있다.
4.2 방호구조 설계기준
방호구조는 방호구조물 주위에서 폭발이 발생하였을 경우 20 ms 동안에 70kPa(10.2 psi) 및 100 ms 동안에 20 kPa(2.9 psi)의 폭발압력에 견딜 수 있는 구조로 설계되어야 한다.
4.3 방호구조에 사용되는 재료
방호구조에는 철근콘크리트 또는 강재 등이 사용될 수 있다.
5. 폭발하중을 받는 구조물의 설계기준
5.1 일반사항
(1) 일반적으로 폭발하중을 받는 구조물의 설계기준 및 규정은 부재의 변형이나 변위를 제한하는 방식이며, 허용되는 변형이나 변위는 구조물이나 구조부재의 손상정도에 따라 다를 수 있다.
(2) 구조물의 손상 정도는 구조물 자체의 보호, 구조물 내의 인명보호 혹은 구조물 내의 기자재 보호 등과 같은 방호목적에 따라 허용되는 손상이 다를 수 있다.
5.2 폭발하중을 받는 구조물의 변형한계
(1) 폭발하중과 같이 탄성한계를 넘어서는 변형을 유발하는 높은 속도의 하중인 경우 구조물의 국부적 파괴는 주로 휨 변형이나 지점의 변형각 및 전단 변형률에 의해 결정된다.
(2) [그림 1]과 같이 구조부재의 변형한계는 지점 회전(θ)와 연성비(μ)에 의해 나타낼 수 있다.
(3) 연성비는 탄성한계에서의 변위와 구조부재에서 발생한 총 변위량의 비로 정의되는 값이며, 경우에 따라서는 최대 변위량과 항복 변위량의 비로 나타낼 수 있다.
(4) 일반적으로 철근콘크리트 부재의 변형은 지점회전으로 나타내고, 강재 부재의 변형은 연성비로 나타낸다.
(5) 방호목적과 구조부재의 종류에 따른 변형한계의 관계를 나타내는 <표 1>를 사용하여 아래와 같이 적용할 수 있다.
(가) 폭발 시 발생하는 압력하중이나 파편효과로부터 구조물내의 인명 및 기자재를 보호하기 위해서는 <표 1>의 방호단계 1에서 제시하는 변형 한계값을 적용한다.
(나) 폭발하중에 의한 구조부재 자체의 붕괴 및 파괴를 방지하기 위해서는 <표 1>의 방호단계 2에서 제시하는 변형 한계값을 적용한다.
6. 방호벽 설치기준
6.1 고압가스 시설의 방호벽 설치기준
고압가스를 저장 또는 취급하는 장소에서 폭발이 발생할 경우에 대비하는 설치하는 방호벽은 아래와 같은 기준을 적용할 수 있으며, 이 때 방호벽의 높이와 폭은 <그림 2>와 같이 대상 설비 외면에서 방호벽 상단 및 양쪽 끝을 지나는 직선이 보호시설과 만나지 않도록 설치하여야 한다.
6.1.1 철근콘크리트제 방호벽
철근콘크리트제 방호벽은 다음 각 호에 따라 설치하여야 한다.
(1) 직경 9 mm 이상의 철근을 가로, 세로 400 mm 이하의 간격으로 배근하고, 모서리 부분의 철근을 확실히 결속한 두께 120 mm 이상, 높이 2,000 mm 이상으로 하여야 한다.
(2) 기초는 다음에 적합하여야 한다.
(가) 일체로 된 철근콘크리트 기초이어야 한다.
(나) [그림 3]과 같이 높이는 350 mm 이상, 되 메우기 깊이는 300 mm 이상 이어야 한다.
(다) 기초의 두께는 방호벽 최하부 두께의 120 % 이상이어야 한다.
6.1.2 콘크리트블럭제 방호벽
콘크리트블럭제 방호벽은 다음 각 호에 따라 설치하여야 한다.
(1) 직경 9 mm 이상의 철근을 가로, 세로 400 mm 이하의 간격으로 배근하고, 모서리 부분의 철근을 확실히 결속한 후 블록 공동부에는 콘크리트 몰탈을 채운 두께는 150 mm 이상, 높이는 2,000 mm 이상으로 설치하여야 한다.
(2) 두께 150 mm 이상, 간격 3,200 mm 이하의 보조벽을 [그림 4]와 같이 본체와 직각으로 설치하여야 한다.
(3) 보조벽은 [그림 5]와 같이 본 방호벽으로부터 400 mm 이상 돌출한 것으로 하고, 그 높이는 방호벽의 높이 보다 400 mm 이상 아래에 있지 아니하도록 하여야 한다.
(4) 기초는 일체로 된 철근콘크리트 기초이고, 기초의 높이는 350 mm 이상으로 하되, 되 메우기 깊이는 300 mm 이상으로 하여야 한다.
6.1.3 강판제 방호벽
강판제 방호벽은 다음 각 호에 따라 설치하여야 한다.
(1) 두께 6 mm 이상의 강판 또는 두께 3.2 mm 이상의 강판에 30 mm X 30mm 이상의 앵글강을 가로 및 세로 400 mm 이하의 간격으로 용접 보강 한 강판을 1,800 mm 이하의 간격으로 세운 지주와 용접 결속하여 높이 2,000mm 이상으로 하여야 한다.
(2) 앵글강의 보강은 [그림 6]과 같이 설치한다.
(3) 지주는 1,800 mm 이하의 간격으로 하되 벽면과 모서리 및 벽면 양쪽 끝에도
설치하여야 한다.
(4) 지주와 벽면은 [그림 7]과 같이 필렛용접으로 결속하고, 모서리부의 지주는 모서리의 안쪽에, 벽부의 지주는 벽면의 바깥쪽에 설치하여야 한다.
만일 바깥쪽에 설치하기 곤란한 경우에는 안쪽에 설치할 수 있다.
(5) 지주의 규격은 <표 2>의 치수 이상으로 하여야 한다.
<표 2> 지주로 사용하는 형강의 치수
| 구분 | 치수(mm) |
| 등변 ㄱ 강 | 100 X 100 |
| I 형강 | 100 X 75 |
| H 형강 | 100 X 100 |
| ㄷ 형강 | 100 X 50 |
(6) 기초는 다음에 적합하여야 한다.
(가) 일체로 된 철근콘크리트 기초로 하여야 한다.
(나) 높이는 350 mm 이상, 되메우기 깊이는 300 mm 이상으로 하여야 한다.
(다) 지주는 [그림 8]의 (a)와 같이 기초에 400 mm 이상 깊이로 묻거나, [그림 8]의 (b)와 같이 M20 이상의 앵커볼트를 사용하여 고정시킨다.
6.2 고압가스 시설 외의 방호벽 설치기준
고압가스 이외의 인화성가스 또는 인화성액체를 저장 또는 취급하는 장소에서 폭발이 발생할 경우에 대비하는 설치하는 방호벽은 아래와 같은 기준을 적용하여 설치할 수 있다.
(1) 6.1항에서 규정한 방법 중 하나를 적용할 수 있다.
(2) 4장(방호구조 설계기준에 대한 일반 요구사항)과 5장(폭발하중을 받는 구조물의 설계기준)에 따라 방호벽을 설치할 수 있다.
[첨부자료] 방호구조의 설계 및 설치에 관한 기술지침(D-65-2018)
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