Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
권호 표지

Three-Dimensional Structural Analysis System for Nuclear Containment Building

원자로 격납건물의 3차원 구조해석시스템

  • 김선훈 (영동대학교 토목환경공학과)
  • Received : 2010.03.24
  • Accepted : 2010.04.01
  • Published : 2010.04.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Three-dimensional structural analysis system for nuclear containment building is presented in this paper. This system includes high-performance plate/shell elements as finite element library. It also adopts numerical modeling technique for unbonded tendon as well as bonded tendon in prestressed concrete structures. This system is constructed by connecting several in-house program to a commercial program DIANA, and then is capable of performing nonlinear analysis for ultimate pressure capacity of nuclear containment building. Finally, three-dimensional structural analysis of CANDU-type containment building is carried out in order to test the reliability of this system. These numerical results are compared with reference values, which obtained from axisymmetric structural analysis.

본 논문에서는 원자로 격납건물의 3차원 해석을 수행할 수 있는 구조해석 시스템을 구축하여 제시하였다. 구조해석 시스템은 고성능 평판 및 쉘 유한요소를 요소 라이브러리로 추가하였고, 비부착식 텐던과 부착식 텐던의 거동을 정확하게 모사할 수 있는 모델링방법을 포함하고 있다. 이러한 기능을 프로그래밍하고 범용 구조해석프로그램 DIANA에 접목시켜 원자로 격납건물의 비선형해석은 물론이고 내압능력 평가가 가능하다. 본 논문에서 제안한 3차원 구조해석 시스템의 신뢰성을 확인하기 위해 중수로형 원자로 격납건물의 구조해석을 수행하여 다른 기관에서 수행한 축대칭 구조해석 결과와 비교분석하였다.

Keywords

References

  1. 곽효경, 김재홍, 김도연 (2005) PSC 구조물의 유한요소해석을 위한 긴장재 모델 개발, 대한토목학회 논문집, 25(1A), pp.153-161.
  2. 김선훈 (1988) 평판 및 쉘 구조물의 해석을 위한 개선된 유한 요소모델의 개발, 한국과학기술원 박사학위논문.
  3. 김선훈 (1996) 개선된 유한요소를 이용한 평판구조물의 응력 해석, 대한토목학회 논문집, 16(I-5), pp.505-514.
  4. 이홍표, 전영선, 이상진 (2007) 한국형 원전 격납건물의 비선형해석에 관한 연구, 한국전산구조공학회 논문집, 20(3), pp. 353-364.
  5. 정철헌, 장성욱, 조경태, 박칠림 (1996a) 재료-비선형 모델을 이용한 CANDU형 원자력발전소 격납구조물의 극한내압 능력 평가, 대한토목학회 논문집, 16(I-2), pp.305-316.
  6. 정철헌, 장성욱, 조경태, 정한중 (1996b) 원전 격납구조물의 돔 및 기초슬래브에서의 프리스트레스 텐던 모델 기법, 대한토목학회 논문집, 16(I-3), pp.317-327.
  7. Ahmad, S., Iron, B.M., Zienkiewicz, O.C. (1970) Analysis of Thick and Thin Shell Structures by Curved Finite Elements, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2, pp.419-451. https://doi.org/10.1002/nme.1620020310
  8. Belarbi. A., Hsu, T. T. C. (1994) Constitutive Laws of Concrete in Tension and Reinforcing Bars Stiffened by Concrete, ACI Structural Journal, 91(4), pp.465-474.
  9. Dameron, R.A., Rashid, Y.R., Luk, V.K., Hessheimer, M.F. (1997) Preliminary Analysis of a 1:4 Scale Prestressed Concrete Containment Vessel Model, Transactions of the 14th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology, H03/3, France.
  10. De Witte, F.C., Kikstra, W.P. (2002), DIANA-8.1 User's Manual Analysis Procedures, TNO Building and Construction Research.
  11. Figueiras, J.A., Owen, D.R.J. (1984) Analysis of Elasto-Plastic and Geometrically Nonlinear Anisotropic Plates and Shells, Finite Element Software for Plates and Shells, Pineridge Press.
  12. Hessheimer, M.F., Pace, D.W., Klamerus, E.W., Matsumoto, T., Costello, J.F. (1997) Instrumentation and Testing of a Prestressed Concrete Containment Vessel Model, Transactions of the 14thInternational Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology(SMiRT 14), Lyon, France, H03-4, pp.97-103.
  13. Mackawa, K., Pimanmas, A., Okamura, H. (2003) Nonlinear Mechanics of Reinforced Concrete, Spon Press.
  14. Rizkalla, S.H., Simmonds, S.H., MacGregor, J.G. (1984) Prestressed Concrete Containment Model, Journal of Structural Engineering, ASCE, 110(4), pp.730-743. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1984)110:4(730)