제 9 회원자력안전기술정보회의

앵커시스템앵커시스템앵커시스템앵커시스템설계설계설계설계전산전산전산전산프로그램의프로그램의프로그램의프로그램의개발개발개발개발

2004. 4. 9

남남남남 윤윤윤윤 호호호호

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- 목목목목 차차차차 -

1. 전산프로그램개발개요2. 콘크리트앵커시스템의기능및설계규제요건3. 앵커시스템설계전산프로그램개발4. 결론

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1. 전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발개요개요개요개요

개발개요개발개요개발개요개발개요설계 규제요건 및 설계 기준 변경에 따른 콘크리트 앵커 시스템 설계 전산프로그램 확보 필요.

S&L사로부터 도입한 전산프로그램의 대체용 프로그램을 개발.

기대효과기대효과기대효과기대효과및및및및활용계획활용계획활용계획활용계획전산 프로그램 사용으로 인한 설계 결과물 일관성 확보 및 생산성 향상

개발된 프로그램 EPAAD는 2004년도 상반기에 사내 등록 후 앵커시스템설계에 사용 예정.

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설계설계설계설계규제규제규제규제요건요건요건요건IE-Bulletin 79-02의 발행

플레이트의플레이트의플레이트의플레이트의 유연도유연도유연도유연도 효과를효과를효과를효과를 고려한고려한고려한고려한 앵커의앵커의앵커의앵커의 반력반력반력반력 계산계산계산계산

지렛대지렛대지렛대지렛대 작용을작용을작용을작용을 고려한고려한고려한고려한 앵커의앵커의앵커의앵커의 반력반력반력반력 계산계산계산계산

SRP 3.8.4 Draft(1996. 6) 발행

콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트 콘콘콘콘 강도를강도를강도를강도를 CCD (Concrete Capacity Design)CCD (Concrete Capacity Design)CCD (Concrete Capacity Design)CCD (Concrete Capacity Design)의의의의 방법을방법을방법을방법을 이용하여이용하여이용하여이용하여 계계계계산산산산

ACI 349-01(원자력발전소 관련 콘크리트 구조물 설계코드) 발행

앵커앵커앵커앵커 시스템시스템시스템시스템 설계설계설계설계 코드코드코드코드 전면전면전면전면 개정개정개정개정

유럽코드의유럽코드의유럽코드의유럽코드의 CCD CCD CCD CCD 파괴파괴파괴파괴 개념개념개념개념 도입도입도입도입(SRP Draft)(SRP Draft)(SRP Draft)(SRP Draft)

NRC Reg. Guide 1.199의 발행(2003. 11)

IEB 79IEB 79IEB 79IEB 79----02 02 02 02 및및및및 SRP Draft SRP Draft SRP Draft SRP Draft 준수하여준수하여준수하여준수하여 설계설계설계설계

개정된개정된개정된개정된 ACI 349ACI 349ACI 349ACI 349----01010101을을을을 이용하여이용하여이용하여이용하여 앵커시스템을앵커시스템을앵커시스템을앵커시스템을 설계함설계함설계함설계함

2. 콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의기능기능기능기능및및및및설계설계설계설계규제요건규제요건규제요건규제요건

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NNNNnnnn

VVVVnnnn

NNNNnnnnNNNNnnnn

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NNNNnnnn

VVVVnnnnVVVVnnnn

VVVVnnnn

앵커의앵커의앵커의앵커의인장파괴인장파괴인장파괴인장파괴

Concrete Breakout

Concrete PulloutConcrete Side Face

Blowout

앵커의앵커의앵커의앵커의전단파괴전단파괴전단파괴전단파괴 Concrete BreakoutConcrete Pryout

2. 콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의기능기능기능기능및및및및설계설계설계설계규제요건규제요건규제요건규제요건

앵커의앵커의앵커의앵커의

인장인장인장인장파괴모드파괴모드파괴모드파괴모드

앵커의앵커의앵커의앵커의

전단전단전단전단파괴모드파괴모드파괴모드파괴모드

앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의각각각각파괴모드별로파괴모드별로파괴모드별로파괴모드별로인장인장인장인장/전단전단전단전단강도를강도를강도를강도를계산한계산한계산한계산한후후후후각각의각각의각각의각각의최소최소최소최소강도를강도를강도를강도를이용하여이용하여이용하여이용하여작용하중과작용하중과작용하중과작용하중과비교하여비교하여비교하여비교하여안전성을안전성을안전성을안전성을검토함검토함검토함검토함.

ACI 349-01의의의의앵커시스템앵커시스템앵커시스템앵커시스템설계설계설계설계기준기준기준기준및및및및평가평가평가평가방법방법방법방법

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3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(개요개요개요개요)

FEM Model을을을을작성하기작성하기작성하기작성하기위한위한위한위한전처리전처리전처리전처리프로그램프로그램프로그램프로그램개발개발개발개발.범용구조해석범용구조해석범용구조해석범용구조해석프로그램프로그램프로그램프로그램(GTSTRUDL)으로으로으로으로비선형비선형비선형비선형정적정적정적정적해석해석해석해석수행수행수행수행.해석해석해석해석결과를결과를결과를결과를이용한이용한이용한이용한후처리후처리후처리후처리프로그램프로그램프로그램프로그램개발하여개발하여개발하여개발하여앵커시스앵커시스앵커시스앵커시스템템템템평가평가평가평가.

콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트앵커시스템앵커시스템앵커시스템앵커시스템

FEMModel Analysis

EvaluationAnchorSystem

EPAAD(Pre-Processor)

범용범용범용범용구조해석구조해석구조해석구조해석프로그램프로그램프로그램프로그램

EPAAD(Post-Processor)

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앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의 기본정보기본정보기본정보기본정보 입력입력입력입력-플레이트의플레이트의플레이트의플레이트의 크기크기크기크기 앵커위치앵커위치앵커위치앵커위치 정보정보정보정보 및및및및 작용하중작용하중작용하중작용하중-콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트 구조체구조체구조체구조체 정보정보정보정보

앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의 유한요소유한요소유한요소유한요소 모델모델모델모델 생성생성생성생성-플레이트의플레이트의플레이트의플레이트의 유한요소유한요소유한요소유한요소 메쉬메쉬메쉬메쉬 생성생성생성생성-콘크리트의콘크리트의콘크리트의콘크리트의 특성을특성을특성을특성을 이용한이용한이용한이용한 비선형비선형비선형비선형 압축압축압축압축 스프링스프링스프링스프링 생성생성생성생성-플레이트와플레이트와플레이트와플레이트와 구조체간의구조체간의구조체간의구조체간의 용접용접용접용접 형상에형상에형상에형상에 따른따른따른따른 모델모델모델모델 생성생성생성생성-작용하중의작용하중의작용하중의작용하중의 유한요소유한요소유한요소유한요소 분배분배분배분배-GTSTRUDL GTSTRUDL GTSTRUDL GTSTRUDL 입력파일입력파일입력파일입력파일 자동자동자동자동 생성생성생성생성 및및및및 비선형비선형비선형비선형 정적해석정적해석정적해석정적해석 실행실행실행실행

앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의 평가평가평가평가-앵커반력앵커반력앵커반력앵커반력 정리정리정리정리 및및및및 반력의반력의반력의반력의 편심편심편심편심 계산계산계산계산-ACIACIACIACI에에에에 따른따른따른따른 파괴파괴파괴파괴 강도강도강도강도 계산계산계산계산

•인장인장인장인장////전단전단전단전단 콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트 콘콘콘콘 강도강도강도강도•인장인장인장인장////전단전단전단전단 앵커앵커앵커앵커 강도강도강도강도

-플레이트에플레이트에플레이트에플레이트에 작용하는작용하는작용하는작용하는 주응력주응력주응력주응력 검토검토검토검토-앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의 안전성안전성안전성안전성 평가평가평가평가

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(개요개요개요개요)

전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램 EPAADEPAADEPAADEPAAD-앵커시스템앵커시스템앵커시스템앵커시스템 정보의정보의정보의정보의 DB DB DB DB 구축구축구축구축

EPAAD (Embedded Plate Anchor Analysis & Design)의의의의개발개발개발개발

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3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(개요개요개요개요)

전전전전/후처리후처리후처리후처리프로그램프로그램프로그램프로그램메뉴의메뉴의메뉴의메뉴의구성구성구성구성

후처리후처리후처리후처리프로그램프로그램프로그램프로그램메뉴메뉴메뉴메뉴

전처리전처리전처리전처리프로그램프로그램프로그램프로그램메뉴메뉴메뉴메뉴

EPAAD 시작화면시작화면시작화면시작화면

프로그램프로그램프로그램프로그램결과결과결과결과창창창창

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앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의 DB 구축구축구축구축(MS-ACCESS 이용이용이용이용)

Embedded Plate Type : C1H = 12in, W = 12in, T = 1in

No. of Anchor = ø0.75in x 4EAAnchor Length = 7.625in

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴)

앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의앵커시스템의 DB

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용접형상의용접형상의용접형상의용접형상의정의정의정의정의구조물의 하중을 앵커시스템에 전달하는 실제 용접형상으로 모사 가능

7가지의 Pre-Defined 용접형상과 User Defined 용접형상으로 구분

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴)

프로그램에프로그램에프로그램에프로그램에내재내재내재내재되어있는되어있는되어있는되어있는용접의용접의용접의용접의형상형상형상형상

실제실제실제실제구조물의구조물의구조물의구조물의용접형상용접형상용접형상용접형상

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3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴)

하중의하중의하중의하중의분배분배분배분배 : 요소와요소와요소와요소와하중하중하중하중작용점의작용점의작용점의작용점의면적비에면적비에면적비에면적비에따라따라따라따라하중을하중을하중을하중을분배함분배함분배함분배함

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3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴)

플레이트의플레이트의플레이트의플레이트의유한요소유한요소유한요소유한요소및및및및비선형비선형비선형비선형압축스프링의압축스프링의압축스프링의압축스프링의생성생성생성생성

하하하하중중중중

변변변변위위위위

앵커의앵커의앵커의앵커의위치에위치에위치에위치에따른따른따른따른플레이트플레이트플레이트플레이트요소의요소의요소의요소의재배치재배치재배치재배치

플레이트의플레이트의플레이트의플레이트의압축스프링압축스프링압축스프링압축스프링및및및및압축스프링의압축스프링의압축스프링의압축스프링의하중하중하중하중-변위변위변위변위특성특성특성특성(요소의요소의요소의요소의크기에크기에크기에크기에따라따라따라따라압축스프링의압축스프링의압축스프링의압축스프링의기울기기울기기울기기울기결정결정결정결정)

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3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴)

DB로부터로부터로부터로부터앵커앵커앵커앵커선택선택선택선택

용접선의용접선의용접선의용접선의결정결정결정결정

하중하중하중하중및및및및콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트구조체구조체구조체구조체정보정보정보정보입력입력입력입력

자동자동자동자동생성된생성된생성된생성된기본기본기본기본입력입력입력입력파일파일파일파일(ASCII)

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Ms270.gti.txt Ms270-LC.CIP.txt

Ms270-NS.CIP.txt

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴전처리메뉴)

Ms270.inp.txtProgram EPAAD

자동자동자동자동생성된생성된생성된생성된기본기본기본기본입력입력입력입력파일파일파일파일(ASCII)

주주주주입력파일입력파일입력파일입력파일및및및및 2개의개의개의개의보조보조보조보조입력파일입력파일입력파일입력파일생성생성생성생성 최종최종최종최종앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템해석해석해석해석모델모델모델모델생성생성생성생성

-15-

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(해석결과해석결과해석결과해석결과)

해석해석해석해석결과결과결과결과예예예예

1. 작용하중작용하중작용하중작용하중 : 120K2. 앵커의앵커의앵커의앵커의 반력반력반력반력 : 131K3. 최대최대최대최대 주응력주응력주응력주응력 : 11.8 ksi

프로그램프로그램프로그램프로그램 EPAAD에에에에의한의한의한의한GTSTRUDL의의의의자동자동자동자동실행실행실행실행예예예예

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3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(후처리메뉴후처리메뉴후처리메뉴후처리메뉴)

설계설계설계설계결과의결과의결과의결과의확인확인확인확인및및및및결과파일결과파일결과파일결과파일

프로그램프로그램프로그램프로그램 EPAAD에에에에의한의한의한의한결과결과결과결과출력출력출력출력창창창창

프로그램프로그램프로그램프로그램 EPAAD에에에에의한의한의한의한결과결과결과결과출력출력출력출력파일파일파일파일

Ms270.CCD.txt

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프로그램프로그램프로그램프로그램결과의결과의결과의결과의검증검증검증검증(앵커의앵커의앵커의앵커의반력반력반력반력, APLAN 결과와결과와결과와결과와비교비교비교비교)

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(결과검증결과검증결과검증결과검증)

1.001.001.001.003.9043.9043.9043.9043.9073.9073.9073.907Von Von Von Von MisesMisesMisesMises

StressStressStressStress

7.0227.0227.0227.0227.0027.0027.0027.002계계계계

1.051.051.051.050.7310.7310.7310.7310.7700.7700.7700.7708888

0.960.960.960.961.3681.3681.3681.3681.3101.3101.3101.3107777

1.051.051.051.051.2441.2441.2441.2441.3031.3031.3031.3036666

0.960.960.960.960.6740.6740.6740.6740.6470.6470.6470.6475555

0.960.960.960.961.3681.3681.3681.3681.3111.3111.3111.3114444

1.031.031.031.030.2320.2320.2320.2320.2400.2400.2400.2403333

0.960.960.960.960.6740.6740.6740.6740.6480.6480.6480.6482222

1.061.061.061.060.7310.7310.7310.7310.7730.7730.7730.7731111

비고비고비고비고RATIORATIORATIORATIOAPLANAPLANAPLANAPLAN(S&L)(S&L)(S&L)(S&L)

GTSTRUDLGTSTRUDLGTSTRUDLGTSTRUDLAnchorAnchorAnchorAnchor

No.No.No.No.

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프로그램프로그램프로그램프로그램결과의결과의결과의결과의검증검증검증검증(콘크리트콘크리트콘크리트콘크리트콘콘콘콘강도강도강도강도비교비교비교비교)

3. 앵커앵커앵커앵커시스템시스템시스템시스템설계설계설계설계전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발개발개발개발(결과검증결과검증결과검증결과검증)

0.1210.1210.1210.1210.1210.1210.1210.1213) Interaction Ratio for Plate Bending3) Interaction Ratio for Plate Bending3) Interaction Ratio for Plate Bending3) Interaction Ratio for Plate Bending

32.432.432.432.432.432.432.432.42) Allowable Bending Stress2) Allowable Bending Stress2) Allowable Bending Stress2) Allowable Bending Stress

3.9073.9073.9073.9073.9073.9073.9073.9071) Maximum Von 1) Maximum Von 1) Maximum Von 1) Maximum Von MisesMisesMisesMises StressStressStressStress

4. Evaluation Results for Plate Bending4. Evaluation Results for Plate Bending4. Evaluation Results for Plate Bending4. Evaluation Results for Plate Bending

0.6790.6790.6790.6790.6790.6790.6790.6793) Interaction Ratio for Combined Tension & Shear (<= 1.2)3) Interaction Ratio for Combined Tension & Shear (<= 1.2)3) Interaction Ratio for Combined Tension & Shear (<= 1.2)3) Interaction Ratio for Combined Tension & Shear (<= 1.2)

0.4270.4270.4270.4270.4270.4270.4270.4272) Interaction Ratio for Shear (CONCRETE BREAKOUT)2) Interaction Ratio for Shear (CONCRETE BREAKOUT)2) Interaction Ratio for Shear (CONCRETE BREAKOUT)2) Interaction Ratio for Shear (CONCRETE BREAKOUT)

0.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2520.2521) Interaction Ratio for Tension (CONCRETE BREAKOUT)1) Interaction Ratio for Tension (CONCRETE BREAKOUT)1) Interaction Ratio for Tension (CONCRETE BREAKOUT)1) Interaction Ratio for Tension (CONCRETE BREAKOUT)

3. Evaluation Results for Anchor3. Evaluation Results for Anchor3. Evaluation Results for Anchor3. Evaluation Results for Anchor

85.29985.29985.29985.29985.29985.29985.29985.2993) Concrete Breakout Shear Strength(3) Concrete Breakout Shear Strength(3) Concrete Breakout Shear Strength(3) Concrete Breakout Shear Strength(----YYYY----dir.)dir.)dir.)dir.)

75.62675.62675.62675.62675.675.675.675.62) Nominal Concrete2) Nominal Concrete2) Nominal Concrete2) Nominal Concrete PryoutPryoutPryoutPryout StrengthStrengthStrengthStrength

18.40818.40818.40818.40818.418.418.418.41) Steel Strength of Fastener in Shear1) Steel Strength of Fastener in Shear1) Steel Strength of Fastener in Shear1) Steel Strength of Fastener in Shear

2. Shear Strength2. Shear Strength2. Shear Strength2. Shear Strength

33.13433.13433.13433.13433.133.133.133.13) Fastener Pullout Tensile Strength3) Fastener Pullout Tensile Strength3) Fastener Pullout Tensile Strength3) Fastener Pullout Tensile Strength

61.8261.8261.8261.8261.861.861.861.82) Concrete Breakout Tensile Strength2) Concrete Breakout Tensile Strength2) Concrete Breakout Tensile Strength2) Concrete Breakout Tensile Strength

18.40818.40818.40818.40818.418.418.418.41) Steel Strength of Fastener in Tension1) Steel Strength of Fastener in Tension1) Steel Strength of Fastener in Tension1) Steel Strength of Fastener in Tension

1. Tensile Strength1. Tensile Strength1. Tensile Strength1. Tensile Strength

비고비고비고비고수수수수 계산계산계산계산EPAADEPAADEPAADEPAAD항목항목항목항목

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전산프로그램전산프로그램전산프로그램전산프로그램개발로개발로개발로개발로인한인한인한인한업무업무업무업무효율효율효율효율향상향상향상향상

앵커시스템 모델의 작성

미리미리미리미리 정의되어진정의되어진정의되어진정의되어진 DBDBDBDB를를를를 이용하여이용하여이용하여이용하여 Input File Input File Input File Input File 자동자동자동자동 생성생성생성생성

GUIGUIGUIGUI를를를를 이용한이용한이용한이용한 용접형상용접형상용접형상용접형상 입력입력입력입력 및및및및 작용작용작용작용 하중하중하중하중 자동자동자동자동 분배분배분배분배

해석 및 해석 모델의 검증

범용범용범용범용 구조해석구조해석구조해석구조해석 프로그램프로그램프로그램프로그램 이용으로이용으로이용으로이용으로 인한인한인한인한 해석해석해석해석 모델의모델의모델의모델의 제한제한제한제한 사항사항사항사항 없음없음없음없음

Graphic Viewer Graphic Viewer Graphic Viewer Graphic Viewer 이용하여이용하여이용하여이용하여 모델모델모델모델 검증에검증에검증에검증에 유리유리유리유리

앵커시스템 평가

개정된개정된개정된개정된 코드를코드를코드를코드를 이용하여이용하여이용하여이용하여 앵커시스템앵커시스템앵커시스템앵커시스템 자동자동자동자동 평가평가평가평가 가능가능가능가능

4. 결론결론결론결론

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감감감감사사사사합합합합니니니니다다다다.