가스시설 및 가스배관의 내진설계·성능확인 세부기술기준(지침번호 : 2400-3)
목 차
제 1 장 총 칙
제1-1-1조【목적】
제1-1-2조【적용대상】
제1-1-3조【용어정의】
제 2 장 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 세부기술기준
제1절 내진설계 일반사항
제2-1-1조【일반사항】
제2-1-2조【제출서류】
제2-1-3조【하중조합】
제2-1-4조【지반분류】
제2-1-5조【구조감쇠비】
제2-1-6조【응답수정계수】
제2절 지진해석 방법
제2-2-1조【일반사항】
제2-2-2조【해석범위】
제2-2-3조【해석모델】
제2-2-4조【해석방법】
제3절 내진설계 표준도
제2-3-1조【소규모 가스저장탱크 내진설계 표준도 적용】
제2-3-2조【제출서류】
제 3 장 매설 가스배관 내진설계 세부기술기준
제1절 내진설계 일반사항
제3-1-1조【일반사항】
제3-1-2조【제출서류】
제3-1-3조【하중 고려사항】
제3-1-4조【지반분류】
제3-1-5조【배관의 허용변형률】
제2절 지진해석 방법
제3-2-1조【구조계산에 의한 방법】
제3-2-2조【지진해석에 의한 방법】
제 4 장 가스시설 및 지상 가스배관 내진성능확인 세부기술기준
제1절 내진성능확인 일반사항
제4-1-1조【일반사항】
제4-1-2조【적용시기】
제4-1-3조【내진성능확인 기준지진】
제4-1-4조【사용기간을 고려한 재료강도】
제4-1-5조【사용기간을 고려한 단면 결손】
제2절 내진성능확인 방법
제4-2-1조【일반사항】
제4-2-2조【자료조사】
제4-2-3조【내진성능 예비확인】
제4-2-4조【내진성능 상세확인】
제3절 지진해석 방법
제4-3-1조【일반사항】
제4-3-2조【해석모델】
제4-3-3조【해석방법】
제 5 장 매설 가스배관 내진성능확인 세부기술기준
제1절 내진성능확인 일반사항
제5-1-1조【일반사항】
제5-1-2조【적용시기】
제5-1-3조【내진성능확인 기준지진】
제5-1-4조【사용기간을 고려한 단면 결손】
제2절 내진성능확인 방법
제5-2-1조【일반사항】
제5-2-2조【자료조사】
제5-2-3조【내진성능 예비확인】
제5-2-4조【내진성능 상세확인】
제3절 지진해석 방법
제5-3-1조【일반사항】
제5-3-2조【해석모델】
제5-3-3조【해석방법】
【별표 1】 가스시설 내진설계 개요서
【별표 2】 가스시설 건축물 내진설계 개요서
【별표 3】 지상 가스배관 내진설계 개요서
【별표 4】 매설 가스배관 내진설계 개요서
【부록 A】 입형 저장탱크 내진설계 예시
【부록 B】 매설 가스배관 내진설계 예시
【부록 C】 일반도시가스사업자 지상·지하 정압기실 지반분류 방법 예시
【부록 D】 내진설계 표준도
제1장 총 칙
제1-1-1조【목적】이 세부기술기준은 KGS GC 203의 2.1부터 2.9까지와 KGS GC 204의 2.1부터 2.8까지의 규정에 따라 다음 각 호의 세부기술기준을 정하여 설계, 성능확인 및 검사업무의 표준화를 목적으로 한다.
1. 가스시설 및 지상 가스배관의 내진설계 및 내진성능확인
2. 매설 가스배관의 내진설계 및 내진성능확인
제1-1-2조【적용대상】이 세부기술기준은 다음 각 호의 대상에 적용한다.
1. KGS GC 203의 가스시설 및 지상 가스배관
2. KGS GC 204의 매설 가스배관
제1-1-3조【용어정의】이 세부기술기준에서 사용하는 용어의 뜻은 다음과 같다.
1. “강도”란 구조물이나 구조부재가 외력에 의해 발생하는 힘 또는 모멘트에 저항하는 능력을 말한다.
2. “강성”이란 구조물이나 구조부재의 변형에 대한 저항능력을 말하며, 발생한 변위 또는 회전에 대한 적용된 힘 또는 모멘트의 비율을 말한다.
3. “응력집중”이란 구조부재에 단면형상의 급격한 변화가 있는 부위에서 국부적으로 큰 응력이 발생하는 현상을 말한다.
4. “강도감소계수”란 재료의 공칭강도와 실제강도의 차이, 부재를 제작 또는 시공할 때 설계도와 완성된 부재의 차이, 그리고 내력의 추정과 해석에 관련된 불확실성을 고려하기 위한 안전계수를 말한다.
5. “공칭강도”란 구조체나 구조부재의 하중에 대한 저항능력으로서, 적합한 구조역 학원리나 현장실험 또는 축소모형의 실험결과(실험과 실제여건간의 차이 및 모형화에 따른 영향을 감암)로부터 유도된 공식과 규정된 재료강도 및 부재치수를 사용하여 계산된 값을 말한다.
6. “하중계수”란 하중의 공칭값과 실제하중 사이의 불가피한 차이 및 하중을 작용 외력으로 변환시키는 해석상의 불확실성, 환경작용 등의 변동을 고려하기 위한 안전계수를 말한다.
7. “강도설계법”이란 구조부재를 구성하는 재료의 비탄성거동을 고려하여 산정한 부재단면의 공칭강도에 강도감소계수를 곱한 설계용 강도의 값(공급역량)과 계수하중에 의한 부재력(소요역량)이상이 되도록 구조부재를 설계하는 방법을 말한다.
8. “한계상태설계법”이란 한계상태를 명확히 정의하여 하중 및 내력의 평가에 준해서 한계상태에 도달하지 않는 것을 확률통계적 계수를 이용하여 설정하는 설계법을 말한다.
9. “허용응력설계법”이란 탄성이론에 의한 구조해석으로 산정한 부재단면의 응력이 허용응력(안전율을 감안한 한계응력)을 초과하지 아니하도록 구조부재를 설계하는 방법을 말한다.
10. “공급역량”이란 구조물 또는 구조물의 구성요소가 지진에 저항할 수 있는 역량으로서 힘(강도) 또는 변위(변형률)로 정의할 수 있는 것을 말한다.
11. “소요역량”이란 내진성능확인 기준지진에 대한 구조물 또는 구조물의 구성요소의 지진응답의 크기로서 단면력(응력) 및 소요변위(변형)로 정의할 수 있는 것을 말한다.
12. “내진성능확인 기준지진”이란 기존 시설의 내진성능확인을 하는 경우에 지진하중을 산정하는데 기준이 되는 지진을 말한다.
13. “도시지역”이란 인구와 산업이 밀집되어 있거나 밀집이 예상되어 그 지역에 대하여 체계적인 개발·정비·관리·보전 등이 필요한 지역으로서 「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」에 의한 용도지역의 분류 중 하나를 말한다.
14. “기타지역”이란 도시지역을 제외한 지역을 말한다.
15. “내진보강 관찰시설”이란 지진으로 인해 시설의 손상이나 기능상실이 공공의 생명과 재산에 상당한 피해를 초래할 있는 시설에 대해 정책적 판단에 따라 내진성능 상세확인 실시여부를 결정하는 시설을 말한다.
16. “내진보강 유보시설”이란 지진으로 인해 시설의 손상이나 기능상실이 공공의 생명과 재산에 경미한 피해를 초래할 있는 시설에 대해 정책적 판단에 따라 내진성능 상세확인 실시여부를 결정하는 시설을 말한다.
17. “내진보강 중요시설”이란 지진으로 인해 시설의 손상이나 기능상실이 공공의 생명과 재산에 막대한 피해를 초래할 있는 시설에 대해 우선적으로 내진성능 상세확인을 실시하는 시설을 말한다.
18. “내진보강 핵심시설”이란 지진으로 인해 시설의 손상이나 기능상실이 공공의 생명과 재산에 막대한 피해를 초래할 있는 시설에 대해 가장 우선적으로 내진성능 상세확인을 실시하는 시설을 말한다.
19. “내진설계 표준도”란 내진설계 대상시설물에 대하여 중량, 높이 등의 변수조건을 고려하여 일정수준의 내진성능을 확보하도록 공사에서 제시하는 표준화된 도면을 말한다.
제 2 장 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 세부기술기준
제1절 내진설계 일반사항
제2-1-1조【일반사항】 ① 지진하중은 KGS GC 203에서 규정된 내진등급, 지반분류, 지진구역 등을 적용하여 산정한다. 다만, 타 기준을 적용하는 경우에는 KGS GC203과 비교하여 보다 큰 지진하중으로 설계가 가능하며, 설계서에 비교내용을 명시하여야 한다.
② 구조물의 구조부재 및 기초설계는 KDS(국가건설기준) 등에 따라 설계 할 수 있으며, 여러 기준과 혼용하여 설계 하지 않아야 한다.
③ 가스시설 및 지상 가스배관의 내진설계 시 다음 각 호에 대해 검토한다.
1. 구조물의 공급역량이 지진에 따라 발생되는 소요역량을 초과하는지 여부를 검토한다.
2. 페데스탈은 지진으로 인한 페데스탈의 휨과 압축(또는 인장) 조합에 대해 구조적인 안전을 검토한다.
3. 직접기초는 기초 저면 지지력, 활동, 전도 등에 대해 안정성을 검토한다.
4. 말뚝기초는 말뚝의 압축, 인발, 수평 지지력 확보여부를 검토하고 말뚝 본체의 구조적인 안전을 검토한다.
5. 앵커는 인장과 전단하중에 대한 앵커의 강재강도, 콘크리트 파괴강도를 검토하고, 인장하중에 의한 뽑힘, 측면파열, 전단하중에 의한 프라이아웃강도 등을 검토한다.
④ 이 세부기술기준에서 정하고 있는 방법을 따르지 아니하더라도 타당성을 입증하는 경우에는 다른 방법의 사용이 가능하다.
제2-1-2조【제출서류】 내진설계 기술검토 시 제출서류는 다음 각 호와 같다.
1. KGS GC203에 따라 작성된 내진설계서
2. 별표 1, 별표 2, 별표 3 중 해당하는 내진설계 개요서
3. 지반조사서
가. 지반조사 위치도
나. 지질주상도(시추주상도)
4. 설계도면
가. 저장탱크, 압력용기, Pipe rack, 정압기실 및 배관 등의 구조도면
나. 기초 설계도면(기초의 재료·두께 및 설치방법 등이 표시된 것)
다. 기초와 구조물의 연결부(앵커볼트 등) 설계도면
제2-1-3조【하중조합】 하중조합은 다음 각 호에 따른다.
1. 강도설계법 또는 한계상태설계법
가. U = 1.2 D + 1.0L + 1.0E
나. U = 0.9 D + 1.0E
다. 수압, 토압 또는 분말 및 입자형 재료의 횡압력에 의한 하중 H가 존재할 경우에는 다음의 하중계수를 적용하여 조합한다.
1) H가 단독으로 작용하거나 H의 하중효과가 다른 하중효과를 증대하는 경우 : 1.6
2) H의 하중효과가 영구적이면서 다른 하중효과를 상쇄하는 경우 : 0.9
3) H의 하중효과가 영구적이지 않으면서 다른 하중효과를 상쇄하는 경우 : 0 (미반영)
2. 허용응력설계법
가. S = 1.0D + 0.7E
나. S = 1.0D + 0.525E + 0.75L
다. S = 0.6D + 0.7E
라. 수압, 토압 또는 분말 및 입자형 재료의 횡압력에 의한 하중 H가 존재할 경우에는 다음의 하중계수를 적용하여 조합한다.
1) H가 단독으로 작용하거나 H의 하중효과가 다른 하중효과를 증대하는 경우 : 1.0
2) H의 하중효과가 영구적이면서 다른 하중효과를 상쇄하는 경우 : 0.6
3) H의 하중효과가 영구적이지 않으면서 다른 하중효과를 상쇄하는 경우 : 0 (미반영)
여기서, D : 고정하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
L : 활하중 또는 이에 의해서 생기는 단면력
E : 지진하중 또는 그에 의해서 생기는 단면력
제2-1-4조【지반분류】 지반분류는 KGS GC203 2.7.2에 따라 지반조사를 실시하여 분류한다. 다만, 일반도시가스사업자의 지상·지하에 설치하는 정압기실은 대상지역의 지반을 분류할 수 있는 자료가 충분하지 않는 경우에는 다음과 같이 가장 불리한 조건으로 적용할 수 있다.
| 구조형식 | 가장 불리한 지반조건 |
| 지 상 | 구조물 주기에 따른 지반증폭계수 Fa ,Fv값이 가장 큰 지반 |
| 지 하 | 구조물의 형상, 매설깊이에 따른 설계응답속도값이 가장 큰 지반 |
제2-1-5조【구조감쇠비】 구조형식에 따른 성능수준별 감쇠비는 다음과 같다
| 구 조 형 식 | 기능수행수준의 감쇠비(%) | 붕괴방지수준의 감쇠비(%) |
| 용접된 강구조 | 2 | 4 |
| 볼트 연결된 강구조 철근 콘크리트 구조 |
4 | 7 |
※ 유체의 대류모드 감쇠비는 0.5%를 적용함.
제2-1-6조 【응답수정계수】 ① 구조물의 연성거동을 보장할 수 없거나 소성거동을 수용할 수 있는 내진상세를 확보하고 있지 않은 경우에는 응답수정계수를 적용하지 아니한다.
② 붕괴방지수준의 지진응답에 대해 구조시스템의 특성 또는 구조부재의 단면이 정량화된 소성거동을 수용할 수 있는 내진상세를 확보하고 있거나 충분한 연성거동이 담보되는 경우에는 이에 부합되는 응답수정계수로 지진응답성분을 나눈 값을 사용할 수 있다.
③ 응답수정계수는 구조물의 형상, 재료특성, 내진상세 등을 고려하여 KDS 24 17 10 교량 내진설계기준, KDS 41 10 15 건축구조기준 설계하중, ASCE SEC 7-16 등을 적용할 수 있다.
④ 적정한 소성거동 확보에 대하여 신뢰성 있는 보장을 할 수 없는 경우에는 구조물이 탄성거동 한계를 초과한다면 비선형 응답이력해석을 수행하여 지진응답을 산정하여야 한다.
제2절 지진해석 방법
제2-2-1조【일반사항】 ① 내진설계 시 지진에 의한 구조물의 해석방법은 등가정적해석법, 응답스펙트럼해석법, 시간(응답)이력해석법 등을 사용할 수 있다.
② 지진해석은 종방향, 횡방향 및 수직방향에 대해 동시에 고려하여 해석할 수 있고, 각 방향에 대해 독립적으로 해석할 수도 있다.
③ 직교 지진력 조합은 다음 각 호와 같다.
1. 종방향축의 해석으로부터 구한 탄성 지진력에 횡방향축 및 수직방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력의 30%를 합한 경우
2. 횡방향축의 해석으로부터 구한 탄성 지진력에 종방향축 및 수직방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력의 30%를 합한 경우
3. 수직방향축의 해석으로부터 구한 탄성 지진력에 횡방향축 및 종방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력의 30%를 합한 경우
제2-2-2조【해석범위】지진해석의 해석조건은 다음 각 호와 같다. 이 세부기술기준에서는 사용시의 조건만으로 해석하는 것이 가능하다.
1. 사용시(Operating Condition)
2. 정지시(Empty Condition)
3. 설치시(Erection Condition)
4. 시험시(Test Condition)
제2-2-3조【해석모델】 ① 시설별 모델링 방법은 다음 각 호와 같다.
1. 입형 시설물
가. 길이방향에 따라 다절점의 원통형 보로 모델링 할 수 있다.
나. 동체를 강체로 간주하여도 전체 구조계에 미치는 영향이 경미한 경우에는 강체로 모델링 할 수 있다.
다. 내부저장물과 시설물의 질량을 반영하여야 한다.
2. 횡형 시설물
가. 길이방향에 따라 다절점의 원통형 보로 모델링 할 수 있다.
나. 페데스탈은 실제의 단면을 고려하여 모델링 하여야 한다.
3. 구형 저장탱크
가. 동체는 강체로 모델링 할 수 있으며 지지구조물은 구조적 특성에 따라 모델링 하여야 한다.
나. 구형탱크의 부속품, 내부저장물 질량 등을 반영하여야 한다.
4. 평저형 저장탱크
가. 유연한 벽체를 갖는 평저형 저장탱크는 스프링-질량 근사모델로 모델링 할 수 있다.
나. 저장탱크를 상세모델로 모델링 할 수 있으며, 유체와 구조물의 상호작용을 반영하여야 한다.
5. 건축물은 KDS 41 10 15 건축구조기준에 따른다.
② 지진에 의해 구조부재의 응력집중으로 국부적 손상이 우려되거나 상세한 검토가 필요한 경우에는 상세모델로 모델링 할 수 있다.
제2-2-4조【해석방법】 ① 등가정적해석법(Equivalent static analysis method)은 구조물의 최대 동적응답과 같은 응답을 발생시키는 등가의 정적인 하중을 산출하여 이를 정적 구조해석 모델에 작용시킴으로써 동적인 해석방법을 사용하지 않고 설계 지진응답의 근사값을 구한다. 건축물 이외의 구조물에서 건축물 높이에 따른 근사고유주기 추정 식은 적용이 불가하며 구조물의 강성과 질량을 직접 산출하여
고유주기를 산정하여야 한다.
② 응답스펙트럼해석법(Response spectrum analysis method)은 설계응답스펙트럼으로 부터 각 진동모드의 고유주기에 해당하는 스펙트럼 값을 읽어서 최대 모드응답을 구한다. 각 방향의 지진응답성분은 SRSS(Square Root of Sum of the square), CQC(Complete Quadratic Combination) 또는 그에 준하는 방법으로 조합할 수 있다.
③ 시간(응답)이력 해석법(Time-history analysis method)은 지진에 의한 지반운동의 시간에 따른 변화를 알고 있는 경우에 구조물의 거동 또한 시간의 함수로 해석하여 모드중첩법이나 직접적분법 등을 적용할 수 있다. 이 방법에서는 다자유도계의 운동방정식을 직접 적분할 수 있기 때문에 비선형성을 고려해야 하는 경우에 사용할 수 있다.
제3절 내진설계 표준도
제2-3-1조【소규모 가스저장탱크 내진설계 표준도 적용】 ① 소규모 가스저장탱크(공탱크중량과 가스중량을 합산한 총중량이 입형저장탱크 20톤 이하, 횡형저장탱크 30톤 이하인 저장탱크를 말한다.)는 내진설계 표준화를 위해 개발된 내진설계 표준도를 활용할 수 있다.
② 소규모 가스저장탱크 내진설계 표준도의 적용방법은 다음 각 호와 같다.
1. 지면에 단독 설치되는 가스저장탱크의 설계·시공에 적용한다.
2. 지반조건이 표준도의 조건과 상이한 경우에는 별도 검토를 수행한 후 적용한다.
3. 사용되는 재료(철근, 콘크리트)의 설계기준강도가 표준도와 상이한 경우에는 별도 검토하여야 한다.
4. 시설물 중량, 치수 및 지반허용지지력 등 ‘부록 D. 내진설계 표준도’에서 규정하고 있는 모든 조건을 만족하는 경우에 한하여 표준도를 적용한다.
제2-3-2조【제출서류】내진설계 표준도 적용시 내진설계 기술검토 제출서류는 다음 각 호와 같다.
1. 지반조사서
가. 지반조사 위치도
나. 지질주상도(시추주상도)
2. 설계도면
가. 저장탱크 도면
나. 기초 설계도면(‘부록 D. 내진설계 표준도’에서 해당하는 도면)
제 3 장 매설 가스배관 내진설계 세부기술기준
제1절 내진설계 일반사항
제3-1-1조【일반사항】 ① 지진하중은 KGS GC204에서 규정된 내진등급, 지반분류, 지진구역 등을 적용하여 산정한다.
② 지반물성은 지반조사 내용에 근거하여 설정한다. 지반조사내용을 획득하기 어려운 경우에는 배관의 지진응답이 안전측으로 평가되도록 공학적인 판단하에 보수적인 물성값을 선정할 수 있다.
③ 이 세부기술기준에서 정하고 있는 방법을 따르지 아니하더라도 타당성을 입증하는 경우에는 다른 방법의 사용이 가능하다.
제3-1-2조【제출서류】 내진설계 기술검토 시 제출서류는 다음 각 호와 같다.
1. KGS GC204에 따라 작성된 내진설계서
2. 별표 4의 내진설계 개요서
3. 지반조사서
가. 지반조사 위치도
나. 지질주상도(시추주상도)
4. 설계도면
제3-1-3조【하중 고려사항】 지진 시 배관에 영향을 주는 다음 각 호의 사항을 고려하여야 한다.
1. 내압 : 내압에 의한 축방향 변형률은 다음과 같이 산정한다.
2. 상재하중(차량하중) : 상재하중(차량하중)에 의한 축방향 변형률은 다음과 같이 산정한다.
※ 상재하중(차량하중)에 따른 배관의 축방향 변형률은 0.1% 수준으로 내진 안전성 판정단계에서 충분한 여유치를 확보하고 있는 경우에는 생략할 수 있다.
3. 온도하중 : 온도변화에 따른 축방향 변형률은 다음과 같이 산정한다.
※ 온도변화에 따른 배관의 축방향 변형률은 도시가스와 같이 일정한 온도를 유지하고 있는 경우에는 생략할 수 있다.
제3-1-4조【지반분류】 대상지역의 지반을 분류할 수 있는 자료가 충분하지 않는 경우에는 국토지반정보포털시스템(www.geoinfo.or.kr) 또는 서울시지반정보통합관리시스템(survey.seoul.go.kr) 등을 이용하여 인접한 지반 중 가장 위험성이 높은 지반(토층 평균 전단파 속도가 가장 작은 지반, 표층지반의 깊이가 가장 깊은 지반)으로 내진설계를 할 수 있다.
제3-1-5조【배관의 허용변형률】 배관의 허용변형률은 다음과 같다.
제2절 지진해석 방법
제3-2-1조 【구조계산에 의한 방법】 배관의 공급역량과 소요역량은 다음 각 호의 배관형태에 따라 산정한다.
1. 직선배관
가. 공급역량의 산정
1) 배관본체 및 이음매의 공급역량은 제3-1-5조에 따른다.
2) 제3-1-5조의 공급역량을 초과하는 변형률에 대해서도 누출방지가 보장되는 것을 입증한 경우에는 이를 공급역량으로 설정할 수 있다.
나. 소요역량의 산정
1) 소요역량은 설계지진에 의해서 배관에 발생하는 변형률로서 지진 시 지반의 변형률과 배관의 변형률이 일치한다는 조건하에서 산정하여야 한다.
2) 지반변형률
가) 지반변형률은 다음과 같이 산정한다.
나) 겉보기 전파속도 C는 진동수의 함수로서 다음 식 또는 Rayleigh 파의 분산 곡선으로부터 구할 수 있다. 표층(H)이 하나 이상의 층으로 구성되어 있는 경우 Vs는 각층 전단파속도의 평균값으로 한다.
다) R-파의 겉보기 파장은 다음 식으로 구한다.
라) 분리길이는 다음 식으로 구한다.
마) 진동주기는 다음 식으로 구한다.
바) 최대 지반입자속도는 속도 표준응답스펙트럼으로부터 구한다.
3) 지반-배관 마찰 변형률
가) 지반-배관 마찰 변형률은 다음 식으로 구한다.
나) 마찰 저항력 fm은 다음 식으로 구한다.
다) 지반-배관 마찰계수 μ 와 정지토압계수 ks는 다음과 같다.
< 지반조건에 따른 배관 마찰계수 >
< 지반조건에 따른 정지토압계수 >
4) 배관의 변형률
2. 이형배관
가. 공급역량의 산정
1) 배관본체 및 이음매의 공급역량은 제3-1-5조에 따른다.
2) 제3-1-5조의 공급역량을 초과하는 변형률에 대해서도 누출방지가 보장된다면 이를 공급역량으로 설정할 수 있다.
나. 소요역량의 산정
1) L형관과 T형관 등의 이형배관계의 배관변형률은 다음 식으로 계산한다.
2) 유효미끄러짐 길이 L'은 다음 식으로 구한다.
제3-2-2조【지진해석에 의한 방법】 지진해석에 의한 방법은 다음 각 호와 같다.
1. 응답 변위해석법
가. 지진 시에 발생하는 지반의 변위를 배관계에 작용시켜서 배관에 발생하는 변형을 산정하고 이를 허용변형률과 비교하여 안전성을 확인한다.
나. 해석절차는 다음과 같다.
1) 해당설치지역의 상황을 고려한 배관의 규격 및 매설깊이를 결정한다.
2) 배관의 허용변형률은 제3-1-5조에 따른다.
3) 지반스프링 모델링 방법은 다음과 같다.
가) 배관은 탄성요소로 모델링하고 주변지반은 지반의 비선형특성을 반영한 스프링으로 모델링 할 수 있다.
나) 지반스프링은 종방향 스프링, 횡방향 스프링 및 수직방향 스프링으로 구성한다.
다) 다만, 특정방향의 입력지반운동을 생략할 수 있는 경우에는 이에 대한 지반스프링은 생략할 수 있다.
4) 배관에 가해지는 입력변위 산정은 다음과 같다.
※ 설계지진에 의해 배관에 발생하는 지반의 최대변위(A)와 진동수(f)는 부지 응답해석을 수행하여 산정한다. 부지응답해석 시 입력지반운동은 설계응답 스펙트럼에 부합하여야 하며 암반(S1)지반에 입력한다.
5) 배관변형률 산정 방법은 다음과 같다.
가) 부지응답해석을 통해 산정된 응답변위 파형을 배관의 해석모델에 가하여 배관에 발생하는 변형률을 산정한다.
나) 배관에 입력하는 응답변위 파형은 최소 3세트 이상이어야 하며 3세트의 입력 파형을 사용하는 경우에는 배관의 최대변형률을 응답값으로 하며, 7세트의 입력파형을 사용하는 경우에는 배관의 평균변형률을 응답값으로 한다.
2. 시간(응답)이력해석법
가. 배관의 허용변형률은 제3-1-5조에 따른다.
나. 해석모델은 배관과 주변지반을 모델링하여 배관에 발생하는 변형률을 산정한다. 또한, 지반의 양측 경계는 입력지반의 방사를 적절하게 모사할 수 있도록 모델링 하여야 한다.
다. 배관의 지진변형률 산정방법은 다음과 같다.
1) 입력지반운동은 설계응답스펙트럼에 부합하여야 하며, 암반(냥?지반에 입력한다.
2) 입력지반운동은 최소 3세트 이상이어야 하며 3세트의 입력지반운동을 사용하는 경우에는 배관의 최대변형률을 응답값으로 하며, 7세트의 입력지반운동을 사용하는 경우에는 배관의 평균변형률을 응답값으로 한다.
제 4 장 가스시설 및 지상 가스배관 내진성능확인 세부기술기준
제1절 내진성능확인 및 해석일반
제4-1-1조【일반사항】 ① 내진성능확인의 기본목표를 달성할 수 있다면 이 세부기술기준에서 정하고 있는 방법을 따르지 아니하더라도 타당성을 입증하는 경우에는 다른 방법의 사용이 가능하다.
② 건축물, 사면 등은 국토교통부 “내진성능평가요령” 등의 기준에 따라 내진성능확인을 실시한다.
제4-1-2조【적용시기】내진성능확인은 지진으로 인한 가스사고의 예방과 그 밖에 가스안전을 위하여 필요시 적용한다.
제4-1-3조【내진성능확인 기준지진】 ① 내진성능확인 기준지진은 신규 시설의 내진설계에 적용하는 설계지진을 사용한다.
② 준공 또는 인허가 이후 내진특A등급으로 상향된 시설에 한하여 내진특등급의 내진성능확인 기준지진을 적용할 수 있다.
제4-1-4조【사용기간을 고려한 재료강도】 ① 시간경과에 따른 재료강도의 저하를 고려하여 내진성능확인을 실시할 수 있다.
② 사용기간을 고려한 재료강도는 다음과 같다.
1. 기존의 설계도서가 없는 경우의 재료강도는 다음 중 하나를 선택하여 결정한다.
가. 현장조사 또는 실내시험을 통해 구해진 재료의 실제 강도
나. 건설년도별 재료강도의 기본값은 다음과 같다.
2. 기존의 설계도서가 있는 경우의 재료강도는 다음 다음 중 하나를 선택하여 결정한다.
가. 현장조사 또는 실내시험을 통해 구해진 재료의 실제 강도
나. 설계도서에 따른 설계기준강도
제4-1-5조【사용기간을 고려한 단면 결손】① 시간경과에 따른 부식으로 인한 단면 결손을 고려하여 내진성능확인을 실시할 수 있다.
② 사용기간을 고려한 단면결손 평가는 다음과 같다.
제2절 내진성능확인 방법
제4-2-1조【일반사항】① 내진성능확인은 자료조사, 내진성능 예비확인과 내진성능 상세확인의 3단계로 구분하여 단계적으로 수행한다. 다만, 시설에 따라 내진성능 예비확인이 필요 없는 경우에는 이를 생략할 수 있다.
② 내진성능 예비확인은 자료조사에 근거하여 상세확인의 대상이 되는 시설의 우선순위를 결정한다.
③ 내진성능 상세확인은 1차평가, 현장조사, 2차평가를 실시하여 내진성능확보 여부를 확인한다.
제4-2-2조【자료조사】 ① 자료조사는 “내진성능 예비확인”에 필요한 자료뿐만 아니라 “내진성능 상세확인”에 필요한 자료도 함께 조사하여 기록한다.
② 자료조사는 일반사항, 설계도서(구조계산서, 도면) 등에 나타난 구조물 관련 직접정보뿐만 아니라 구조물의 보수 보강 이력 및 상태 등을 조사하여 정리한다.
1. 일반사항
가. 시설의 명칭, 위치, 관리주체 등
나. 시설이 위치한 지진구역, 내진등급, 지반조건 등
다. 준공년도, 적용 설계기준, 내진설계의 유무 등
2. 설계도서
가. 구조물의 제원 및 재료특성 등
나. 평면도, 단면도, 지질주상도, 상세도 등
다. 보수 보강 등에 따른 내진성능의 변화 요인가스
제4-2-3조【내진성능 예비확인】① 내진성능 예비확인 기준은 다음의 각 호와 같다.
1. “내진성능 예비확인”은 다음 각 호의 사항을 고려하여 그룹화 한다.
가. 지진도 : 지진의 규모 및 발생환경에 의해 결정한다.
나. 구조물의 취약도 : 구조물의 취약성, 기하학적 형상, 구조형식에 의해 결정한다.
다. 사회경제적인 영향도 : 가스시설 및 지상 가스배관의 중요도등급에 의해 결정한다.
2. 내진그룹은 “내진보강 핵심시설”, “내진보강 중요시설”, “내진보강 관찰시설” 및 “내진보강 유보시설” 4개 그룹으로 분류하고 분류한 순서대로 우선순위를 부여한다.
3. 우선순위가 높은 내진그룹에 속하는 가스시설 및 지상 가스배관에 대하여 우선적으로 내진성능 확인을 수행한다.
4. 정책적 판단으로 중요하다고 판단되는 가스시설 및 지상 가스배관에 대해서는 내진그룹을 조정할 수 있다.
② 내진성능 예비확인 방법은 다음의 각 호와 같다.
1. 지진도 : 지진구역과 지반종류, 권역별 특성(도시지역, 기타지역)을 고려하여 다음과 같이 4그룹으로 분류한다.
< 지진도 등급 기준 >
2. 취약도 : 지진에 대한 가스시설 및 지상 가스배관의 취약한 정도를 나타내는 것으로서 구조형식, 손상수준 및 노후정도 등을 적절하게 고려한 취약도지수(V.I)로 나타낸다.
가. 가스시설의 취약도는 다음과 같다.
V.I = KIND지수+ANCHOR지수+FACIL지수+DAMAGE지수+DETIOR지수
여기에서,
KIND지수 = 구조형식에 따른 지수
· 수평 원통형 저장탱크, 구형 저장탱크 : 1.0
· 평저 원통형 저장탱크, 처리탑 : 2.0
ANCHOR지수 = 앵커리지(anchorage)의 상태에 따른 지수
· 불량 : 2.0(나사선의 파손 있음, 너트의 조임이 다소 있음, 주변콘크리트의 균열 있음)
· 보통 : 1.0(나사선의 경미한 파손, 너트의 조임이 양호, 주변콘크리트의 작은 균열)
· 양호 : 0(나사선의 파손 없음, 너트의 조임이 양호, 주변콘크리트의 균열 없음)
FACIL지수 = 시설에 폭발, 전도 등으로 피해를 줄 수 있는 인접시설 유무에 따른 지수
· 있음 : 1.0
· 없음 : 0
DAMAGE지수 = 시설의 손상 정도에 따른 지수
· 불량 : 2.0
· 보통 : 1.0
· 양호 : 0
DETIOR지수 = 시설의 사용 정도에 따른 등급 지수
· 사용기간 ≤ 5년 : 1.0
· 5년 < 사용기간 ≤ 20년 : 2.0
· 20년 < 사용기간 ≤ 35년 : 3.0
· 사용기간 > 35년 : 4.0
나. 지상 가스배관의 취약도는 다음과 같다.
V.I = KIND지수+ANCHOR지수+FACIL지수+DAMAGE지수+DETIOR지수
여기에서,
KIND지수 = 배관형식에 따른 지수
· 직선배관 : 1.0
· 이형배관, 설비/기기에 연결된 배관, 지중 배관으로 연결되는 배관 : 2.0
ANCHOR지수 = 앵커리지(anchorage)의 상태에 따른 지수
· 불량 : 2.0(나사선의 파손 있음, 너트의 조임이 다소 있음, 주변콘크리트의 균열 있음)
· 보통 : 1.0(나사선의 경미한 파손, 너트의 조임이 양호, 주변콘크리트의 작은 균열)
· 양호 : 0(나사선의 파손 없음, 너트의 조임이 양호, 주변콘크리트의 균열 없음)
FACIL지수 = 해당 배관의 손상으로 인한 인접 시설(배관 포함)의 피해 유무에 따른
지수
· 있음 : 1.0(설비 및 기기에 연결, 다수의 배관이 밀집)
· 없음 : 0
DAMAGE지수 = 배관의 부식 및 손상 정도에 따른 지수
· 불량 : 2.0(부식상태 큼, 외형적 변형 큼)
· 보통 : 1.0(부식상태, 외형적 변형이 작음)
· 양호 : 0
DETIOR지수 = 배관의 노후화 정도에 따른 등급 지수
· 사용기간 ≤ 5년 : 1.0
· 5년 < 사용기간 ≤ 20년 : 2.0
· 20년 < 사용기간 ≤ 35년 : 3.0
· 사용기간 > 35년 : 4.0
3. 영향도 : 지진으로 인해 피해가 발생할 경우 이로 인한 사회 및 경제적인 영향을 고려하기 위하여 가스의 종류, 가스의 저장량 또는 처리량, 설치된 사업소 경계선까지의 수평거리 등에 의한 피해 영향 가능성을 평가하며, KGS GC 203(가스시설 및 지상 가스배관 내진설계기준)에서 제시하고 있는 중요도등급이 이와 같은 내용을 포함하고 있으므로 이를 활용하여 적용한다.
4. 내진그룹화 : 지진도, 취약도, 영향도를 산정하여 다음과 같은 결정과정을 통하여 가스시설 및 지상 가스배관을 “내진보강 핵심시설”, “내진보강 중요시설”, “내진보강 관찰시설”, “내진보강 유보시설”로 그룹화한다.
< 내진그룹화 흐름도 >
제4-2-4조【내진성능 상세확인】 ① 내진성능 상세확인은 1차평가, 현장조사, 2차평가, 종합평가로 구분하여 단계적으로 수행한다.
② 내진성능 상세확인은 다음 각 호에 따라 실시한다.
1. 1차평가 : 자료조사의 결과를 반영하여 지진해석을 실시한다.
2. 현장조사 : 시설의 환경조사 및 구조물의 제원 및 재료 특성 등을 장비를 이용하여 조사한다.
3. 2차평가 : 현장조사의 결과를 반영하여 지진해석을 실시한다.
4. 종합평가 : 현장조사 및 1차, 2차평가의 결과를 종합하여 내진성능을 확인한다.
③ 내진성능 상세확인 세부방법은 다음의 각 호와 같다.
1. 1차평가는 다음의 각 목을 고려한다.
가. 일반사항은 다음과 같다.
1) 지반진동으로 인한 지진재해를 고려한다.
2) 국지적인 토질조건과 지질, 지형조건이 지반운동에 미치는 영향을 반영한다.
3) 사면붕괴 등 지반파괴에 의한 구조물의 피해 가능성을 확인한다.
나. 지반물성 선정방법은 다음과 같다.
1) 내진성능 상세확인에 필요한 지반물성은 지반조사 내용에 근거하여 설정한다.
2) 지반조사 내용을 현실적으로 획득하기 어려운 경우에는 구조물의 지진응답이 안전측으로 평가되도록 공학적인 판단하에 보수적인 물성값을 선정할 수 있다.
다. 하중 고려 사항은 다음과 같다.
1) 지진 시 구조물과 함께 진동하는 지속하중은 내진성능 상세확인 시 반영하여야 하며 이동하중 중에서 지진 시 영향을 준다고 판단되는 주요 이동하중은 적용하여야 한다.
2) 지진 시 배관에 영향을 주는 내압, 자중, 상재하중, 온도하중, 운전하중 및 다른 시설과의 상대적인 변위 등의 영향을 고려하여야 한다.
3) 지진 시 유체의 동압력 영향과 액체표면의 요동에 따른 충격의 영향을 무시할 수 없는 대형 시설은 그 영향을 고려하여야 한다.
라. 내진성능 상세확인 평가방법은 다음과 같다.
1) 내진성능확인 기준지진에 대한 구조물의 내진성능은 지진해석, 축소 모형시험(Scale Model Test) 또는 원형시험(Prototype Test)의 방법에 의하여 확인할 수 있다.
2) 지진해석에 의한 내진성능 상세확인은 지진 시 구조물의 구조거동특성을 잘 나타낼 수 있는 해석법을 적용하여야 한다.
마. 소요역량 산정은 다음과 같이 산정한다.
1) 구조부재, 연결부, 기초 및 지지부의 지진응답성분을 산정하여야 한다.
2) 구조계산 시 단면은 피복과 부식에 대비한 것을 제외한 순단면을 사용할 수 있다.
3) 설비는 설비에 발생한 지진응답에 대해서 기능상 문제가 발생하지 않는다는 것을 실험을 통해서 확인하여야 한다. 다만, 기능장애를 허용한다면 내진성능확인을 생략할 수 있다.
4) 지진해석으로 구한 응답으로부터 구조부재의 변형, 응력 등을 산정하여야 한다.
바. 공급역량 산정은 다음과 같이 산정한다.
1) 기능수행수준 및 붕괴방지수준의 설계거동한계에 부합되도록 하여야 한다.
2) 강도 산정의 경우에는 실제 강도를 적용할 수 있으나, 신뢰성 있는 실제 강도를 알 수 없다면 단면의 공칭강도 또는 재료의 설계기준강도를 사용할 수 있다.
3) 강재의 경우에는 구조부재의 좌굴 및 국부좌굴을 고려하여야 한다.
4) 소성변형을 허용 시 공급역량은 공급변위 또는 극한한계변형률이다.
5) 구조물의 안정과 관련된 역량(전도, 활동, 침하) 등을 고려하여야 한다.
6) 앵커부는 앵커볼트 및 주변콘크리트의 전단 및 인장 강도를 적용할 수 있다.
7) 설비의 경우 기능에 지장이 없는 진동수준으로 정의할 수 있다.
2. 현장조사는 다음과 같이 한다.
가. 대상 시설의 현재상태와 설계도서와의 차이점
나. 중요 연결시설, 주변상황 등
다. 제원 및 재료특성값에 영향을 주는 환경요인
라. 지진 외적인 보수 보강계획 등
3. 2차평가는 현장조사의 결과를 반영하여 1차평가와 동일한 방법으로 실시한다.
제3절 지진해석 방법
제4-3-1조【일반사항】① 내진성능 상세확인을 위한 지진해석은 등가정적해석법, 응답스펙트럼해석법, 시간(응답)이력해석법 등을 사용할 수 있다.
② 지진해석은 종방향, 횡방향 및 수직방향에 대해 동시에 고려하여 해석할 수 있고, 각 방향에 대해 독립적으로 해석할 수도 있다.
③ 직교 지진력 조합은 다음 각 호와 같다.
1. 종방향축의 해석으로부터 구한 탄성 지진력에 횡방향축 및 수직방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력의 30%를 합한 경우
2. 횡방향축의 해석으로부터 구한 탄성 지진력에 종방향축 및 수직방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력의 30%를 합한 경우
3. 수직방향축의 해석으로부터 구한 탄성 지진력에 횡방향축 및 종방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력의 30%를 합한 경우
제4-3-2조【해석모델】① 해석모델은 간략모델로 모델링하며 구조부재의 국부적 손상이나 상세한 검토가 필요한 경우에는 상세모델로 모델링 할 수 있다.
② 내진성능 확인기준지진에 대해서 소성변형이 발생하는 구조부재는 소성변형에 의한 구조물의 응답특성을 반영할 수 있도록 모델링 하여야 한다.
③ 구조물과 지반 및 유체의 상호작용을 무시할 수 없다면 상호작용이 구현되도록 모델링 하여야 한다.
④ 가스시설별 모델링 방법은 다음 각 호와 같다.
1. 간략모델
가. 입형 시설물
1) 길이방향에 따라 다절점의 원통형 보로 모델링 할 수 있다.
2) 동체를 강체로 간주하여도 전체 구조계에 미치는 영향이 경미한 경우에는 강체로 모델링 할 수 있다.
3) 처리탑 내부저장물과 시설물의 질량을 반영하여야 한다.
< 입형 시설물 간략모델 >
나. 횡형 시설물
1) 길이방향에 따라 다절점의 원통형 보로 모델링 할 수 있다.
2) 페데스탈은 실제의 단면을 고려하여 모델링 하여야 한다.
< 횡형 시설물 간략모델 >
다. 구형 저장탱크
1) 동체는 강체로 모델링 할 수 있으며 지지구조물은 구조적 특성에 따라 모델링 하여야 한다.
2) 상부구조의 질량은 구형탱크의 질량에 부속품, 저장된 액체가스의 유효질량 등을 더한 값으로 하여야 한다.
< 구형 시설물 간략모델 >
라. 평저형 저장탱크
2. 상세모델
가. 가스시설 및 지지구조물은 유한요소 등을 이용하여 모델링 할 수 있다.
나. 내부의 압축 기체의 중량, 압력 등을 해석모델에 적용하여야 한다.
다. 탱크 바닥면의 지점조건은 탱크와 앵커부의 거동특성을 반영하여 설정하여야 하며, 경계조건은 실제 지점부 상세에 맞게 모델링 하여야 한다.
라. 유체-구조물 상호작용은 다음 사항을 고려한다.
1) 내부 유체와 벽체 간의 유체-구조물 상호작용을 고려하여야 한다. 내부 유체와 탱크 벽체 간의 상호작용을 고려하기 위해서는 실린더 좌표계에서 방사 방향(radial direction)으로만 유체 요소와 탱크 요소의 절점을 커플링(coupling)하여 함께 거동하도록 하여야 한다.
2) 내부 유체와 탱크 바닥면 간의 유체-구조물 상호작용을 고려한다. 내부 유체와 탱크 바닥면 간의 상호작용을 고려하기 위해서는 실린더 좌표계에서 수직 방향(vertical direction)으로만 유체 요소와 탱크 요소의 절점을 커플링(coupling)하여 함께 거동하도록 하여야 한다.
제4-3-3조【해석방법】지진해석 방법은 다음의 각 호와 같다.
1. 응답스펙트럼해석법
가. 고려중인 방향에 대하여 해석에 필요한 진동주기와 모드형상은 지진에 저항하는 전체 시스템의 질량과 강성을 고려하여 이론적으로 확립된 방법에 의해 계산하여야 한다.
나. 해석에 사용하는 구조 감쇠비는 제1-3-5조를 참조할 수 있다.
다. 응답스펙트럼해석 시 고려되는 모드의 수는 응답특성이 충분히 반영되는 모드수 이상이어야 한다.
라. 각 방향의 지진응답성분은 SRSS(Square Root of Sum of the square), CQC(Complete Quadratic Combination) 또는 그에 준하는 방법으로 조합할 수 있다.
2. 지반운동 시간(응답)이력해석법
가. 지반 가속도, 속도, 변위 중 하나 이상의 이력으로 지반운동을 표현할 수 있다.
나. 3차원 해석이 필요할 때 지반운동은 동시에 작용하는 3개의 성분으로 구성하며, 이들 3개의 성분은 서로 독립적으로 구성할 수 있다.
다. 응답이력해석에 고려하는 입력지반운동의 수는 최소 3개 이상이어야 하며, 3개를 사용하는 경우에는 지반 및 가스시설 및 지상 가스배관의 지진응답은 최대 응답값으로 하며, 7개 이상을 사용하는 경우에는 지진응답은 평균응답값으로 할 수 있다.
라. 부지에서 계측된 시간이력, 대상 부지에서 예상되는 시간이력과 유사한 다른 지역에서 계측된 지반운동 시간이력 등을 사용할 수 있다.
3. 인공합성 지반운동 시간(응답)이력해석법
가. 실제 기록된 지진 지반운동을 표준설계응답스펙트럼에 부합되도록 수정하거나 인공적으로 합성하여 생성하여야 한다.
나. 지반운동의 장주기 성분이 구조물의 거동에 미치는 영향이 중요하다고 판단될 경우에는 지진원의 특성과 국지적인 영향을 고려하여 시간이력을 생성하여야 한다.
다. 인공합성 지반운동의 지속시간은 지진의 규모와 특성, 전파경로 및 부지의 국지적인 조건이 미치는 영향을 고려하여야 한다.
제 5 장 매설 가스배관 내진성능확인 세부기술기준
제1절 내진성능확인 일반사항
제5-1-1조【일반사항】 내진성능확인의 기본목표를 달성할 수 있다면 이 세부기술 기준에서 정하고 있는 방법을 따르지 아니하더라도 타당성을 입증하는 경우에는 다른 방법의 사용이 가능하다.
제5-1-2조【적용시기】내진성능확인은 지진으로 인한 가스사고의 예방과 그 밖에 가스안전을 위하여 필요시 적용한다.
제5-1-3조【내진성능확인 기준지진】 내진성능확인 기준지진은 신규 시설의 내진설계에 적용하는 설계지진을 사용한다.
제5-1-4조【사용기간을 고려한 단면 결손】 ① 시간 경과에 따른 부식으로 인한 단면 결손을 고려하여 내진성능확인을 실시할 수 있다.
② 사용기간을 고려한 단면 결손 평가는 다음과 같다.
| 구 분 | 부식에 의한 단면결손 평가 |
| 현장조사가 가능한 경우 | 현장조사 결과를 반영 |
| 현장조사가 불가능한 경우 | 부식에 의한 단면결손 반영하지 않음 |
제2절 내진성능확인 방법
제5-2-1조【일반사항】 ① 내진성능확인은 자료조사, 내진성능 예비확인과 내진성능 상세확인의 3단계로 구분하여 단계적으로 수행한다. 다만, 시설에 따라 내진성능 예비확인이 필요 없는 경우에는 이를 생략할 수 있다.
② 내진성능 예비확인은 자료조사에 근거하여 내진성능 상세확인의 대상배관 및 우선순위를 결정한다.
③ 내진성능 상세확인은 내진성능 예비확인 결과에 따라 시설의 내진성능을 파악하기 위하여 실시한다.
제5-2-2조【자료조사】 ① 자료조사에는 “내진성능 예비확인”에 필요한 자료뿐만 아니라 “내진성능 상세확인”에 필요한 자료도 함께 조사하여 기록한다.
② 자료조사는 일반사항, 설계도서(구조계산서, 도면) 등에 나타난 정보를 조사하고, 필요한 경우에는 시설 주위의 환경적 요인 등을 함께 조사하여 정리한다.
1. 일반사항
가. 매설 가스배관명, 위치, 관리주체 등
나. 매설 가스배관이 위치한 지진구역, 내진등급, 지반조건 등
다. 준공년도, 적용 설계기준, 내진설계의 유무 등
2. 설계도서
가. 매설 가스배관 및 각 구성요소의 제원 및 재료 특성 등
나. 평면도, 종단면도, 횡단면도, 지질주상도, 이음부 상세도 등
다. 보수 보강 등에 따른 내진성능의 변화 요인
3. 환경조사
가. 재료 및 제원의 특성값에 영향을 주는 환경요인
나. 지진 외적인 보수 보강계획 등
다. 사회경제적 여건을 고려한 매설 가스배관의 중요도 또는 특이사항 등
라. 매설부 주변의 지반침하 등
마. 매설부 주변의 구조물 및 변경상태 등의 추가하중 여부
제5-2-3조【내진성능 예비확인】 ① 내진성능 예비확인 기준은 다음의 각 호와 같다.
1. “내진성능 예비확인”은 다음 각 호의 사항을 고려하여 그룹화 한다.
가. 지진도 : 지진의 규모 및 발생환경에 의해 결정한다.
나. 구조물의 취약도 : 매설 가스배관의 취약성, 기하학적 형상, 배관형식에 의해 결정한다.
다. 사회경제적인 영향도 : 매설 가스배관의 중요도등급에 의해 결정한다.
2. 내진그룹은 “내진보강 핵심시설”, “내진보강 중요시설”, “내진보강 관찰시설” 및 “내진보강 유보시설” 4개 그룹으로 분류하고 분류한 순서대로 우선순위를 부여한다.
3. 우선순위가 높은 내진그룹에 속하는 매설 가스배관에 대하여 우선적으로 내진성능 확인을 수행한다.
4. 정책적 판단으로 중요하다고 판단되는 매설 가스배관에 대해서는 내진그룹을 조정할 수 있다.
② 내진성능 예비확인 방법은 다음과 같다.
1. 지진도 : 지진구역과 지반종류, 권역별 특성(도시지역, 기타지역)을 고려하여 다음과 같이 분류한다.
< 지진도 등급 기준 >
2. 취약도 : 지진에 대한 가스배관의 취약한 정도를 나타내는 것으로서 배관의 형식, 배관 및 연결부의 손상 및 노후 정도 등을 적절하게 고려한 취약도지수(V.I)로 나타낸다. 매설 가스배관의 취약도는 다음과 같다.
V.I = KIND지수+CONNECT지수+DAMAGE지수+DETIOR지수
여기에서,
KIND지수 = 배관형식에 따른 지수
· 직선배관 : 1.0
· 이형배관, 설비 및 기기에 연결된 배관, 지상배관으로 연결되는 배관 : 2.0
CONNECT지수 = 배관의 이음부 상태에 따른 지수
· 불량 : 2.0
· 보통 : 1.0
· 양호 : 0
DAMAGE지수 = 배관의 부식 및 손상 정도에 따른 지수
· 불량 : 2.0
· 보통 : 1.0
· 양호 : 0
DETIOR지수 = 배관의 사용 정도에 따른 등급 지수
· 사용기간 ≤ 5년 : 2.0
· 5년 < 사용기간 ≤ 20년 : 3.0
· 20년 < 사용기간 ≤ 35년 : 4.0
· 사용기간 > 35년 : 5.0
3. 영향도 : 매설 가스배관의 영향도는 지진으로 인해 피해가 발생할 경우 이로 인한 사회 및 경제적인 영향을 고려하기 위하여 가스의 압력, 가스의 종류 등에 의한 피해 영향 가능성을 평가하며, KGS GC 204(매설 가스배관 내진설계기준) 에서 제시하고 있는 중요도등급이 이와 같은 내용을 포함하고 있으므로 이를 활용하여 적용한다.
4. 내진그룹화 : 지진도, 취약도, 영향도를 산정하여 다음의 그림과 같은 결정과정을 통하여 매설 가스배관을 “내진보강 핵심시설”, “내진보강 중요시설”, “내진보강 관찰시설”, “내진보강 유보시설”로 그룹화한다.
< 내진등급 그룹화 흐름도 >
제5-2-4조【내진성능 상세확인】① 내진성능 상세확인은 다음의 각 호를 고려한다.
1. 기본 고려사항은 다음과 같다.
가. 국지적인 토질조건과 지질, 지형조건이 지반운동에 미치는 영향을 반영한다.
나. 사면붕괴 등 지반파괴에 의한 매설 가스배관 피해 가능성을 확인한다.
다. 매설 가스배관의 구조와 배관형태, 지반조건 등을 충분히 고려하고 매설 가스 배관에 생기는 변형 및 응력에 의해서 매설 가스배관의 내진 안전성을 평가한다.
라. 매설 가스배관의 내진성능만족 여부는 누출(붕괴)방지수준에 대해 공급역량과 소요역량을 비교하여 평가한다.
2. 지반물성 선정방법은 다음과 같다.
가. 내진성능 상세확인에 필요한 지반물성은 지반조사 내용에 근거하여 설정한다.
나 지반조사 자료가 없는 경우에는 국토지반정보포털시스템(www.geoinfo.or.kr) 또 는 서울시지반정보통합관리시스템(survey.seoul.go.kr) 등을 이용하여 인접한 지반 중 가장 위험성이 높은 지반(토층 평균 전단파 속도가 가장 작은 지반, 표층지반의 깊이가 가장 깊은 지반)으로 내진성능 상세확인을 할 수 있다.
다. 지반조사 내용을 현실적으로 획득하기 어려운 경우에는 구조물의 지진응답이 안전측으로 평가되도록 공학적인 판단하에 보수적인 물성값을 선정할 수 있다.
3. 하중 고려 사항은 다음과 같다.
가. 지진 시 매설 가스배관에 영향을 주는 내압, 상재하중, 온도하중 등의 영향을 고려한다.
나. 지진 시 지반의 영구변형에 의해 매설 가스배관에 전달되는 하중을 고려 하여야 한다.
② 내진성능 상세확인 방법은 다음과 같다.
1. 내진성능확인 기준지진에 대한 구조물의 내진성능은 구조계산에 의한 방법, 지진해석, 축소 모형시험(Scale Model Test) 또는 원형시험(Prototype Test)의 방법에 의하여 확인할 수 있다.
2. 매설 가스배관의 구조계산에 의한 방법은 제3-2-1조를 따른다.
3. 지진해석에 의한 내진성능 상세확인은 응답변위법, 시간(응답)이력해석법 등을 적용할 수 있다.
4. 지반조사내용을 획득하기 어려운 경우에는 가장 위험성이 높은 지반(지반증폭계수 Fa, Fv값이 가장 큰 지반)을 적용할 수 있다.
제3절 지진해석 방법
제5-3-1조【일반사항】① 내진성능확인을 위한 지진해석은 응답변위법 또는 시간(응답)이력해석법을 사용할 수 있다.
② 지진해석은 3차원 공간 모델에서 입력지반운동을 동시에 고려하여 해석할 수도 있고, 2개의 직교하는 주축방향에 대해 독립적으로 해석할 수도 있다. 이때 2개의 주축방향은 매설 가스배관의 지진거동특성을 반영하여 임의로 결정할 수 있다.
③ 입력지반운동은 수평2방향운동과 수직지반운동의 영향을 고려한다. 다만, 수직지반운동의 영향이 지배적이지 않다면 적용하지 아니할 수 있다.
제5-3-2조【해석모델】① 지반과 매설 가스배관의 동적거동을 타당성 있게 표현할 수 있는 해석모델을 모델링하고, 지반을 통한 파의 방사조건을 적절하게 반영 하여야 한다.
② 내부중심각이 큰 곡선형태 배관의 경우에는 기하학적 형태를 나타낼 수 있는 3차원 해석모델을 모델링 할 수 있다.
③ 내진성능 평가기준지진에 대해서 소성변형이 발생하는 경우에는 소성변형에 의한 배관의 응답특성을 반영할 수 있도록 해석모델을 모델링 하여야 한다.
제5-3-3조【해석방법】 지진해석 방법은 다음의 각 호와 같다.
1. 응답변위법
가. 지진에 의한 매설 가스배관의 거동을 해석하기 위한 해석방법으로서 응답변위법을 사용할 수 있다.
나. 매설 가스배관은 변형을 적절하게 모사할 수 있도록 모델링하며 지반은 전단 스프링과 연직스프링으로 모델링 할 수 있다.
다. 지반반력계수는 각종 지반조사 및 시험 결과에 의해 얻어진 변형계수와 기초의 재하폭 등의 영향을 고려하여 결정할 수 있다.
2. 지반운동 시간(응답)이력해석법
가. 지반 가속도, 속도, 변위 중 하나 이상의 이력으로 지반운동을 표현할 수 있다.
나. 3차원 해석이 필요할 때 지반운동은 동시에 작용하는 3개의 성분으로 구성하며, 이들 3개의 성분은 서로 독립적으로 구성할 수 있다.
다. 응답이력해석에 고려하는 입력지반운동의 수는 최소 3개 이상이어야 하며, 3개를 사용하는 경우에는 지반 및 매설 가스배관의 지진응답은 최대응답값으로 하며, 7개 이상을 사용하는 경우에는 지진응답은 평균응답값으로 할 수 있다.
라. 부지에서 계측된 시간이력, 대상 부지에서 예상되는 시간이력과 유사한 다른 지역에서 계측된 지반운동 시간이력 등을 사용할 수 있다.
3. 인공합성 지반운동 시간(응답)이력해석법
가. 실제 기록된 지진 지반운동을 표준설계응답스펙트럼에 부합되도록 수정하거나 인공적으로 합성하여 생성할 수 있다.
나. 지반운동의 장주기 성분이 구조물의 거동에 미치는 영향이 중요하다고 판단될 경우에는 지진원의 특성과 국지적인 영향을 고려하여 시간이력을 생성하여야 한다.
다. 인공합성 지반운동의 지속시간은 지진의 규모와 특성, 전파경로 및 부지의 국지적인 조건이 미치는 영향을 고려하여야 한다.
부칙 (2019.1.31.)
제1조【시행일】 이 세부기술기준은 2019년 1월 31일부터 시행한다.
제2조【기존 세부기술기준에 관한 경과조치】다음 각 호의 기준은 이 세부기술기준의 시행일로부터 적용하지 아니한다. 다만, 2100-1 고압가스관련 검사업무 처리지침의 제5장 가스시설의 내진설계 세부기술기준 제4조 기타사항의 자격요건은 종전의 기준에 따른다.
1. 2100-1 고압가스관련 검사업무 처리지침 제5장 가스시설의 내진설계 세부기술기준
2. 2311 도시가스 배관의 내진설계 세부 기술기준
부칙 (2021.4.30.)
제1조【시행일】 이 세부기술기준은 공포한 날부터 시행한다
[첨부자료] 가스시설 및 가스배관의 내진설계·성능확인 세부기술기준(지침번호 : 2400-3)
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