변압기 1200KVA 해석

 

 

 

 

개요

이 프로젝트는 유한요소방법 (Finite Element Method)을 사용하여 ‘KDS 41 17 00 건축물의 내진설계기준’에 따른 지진 하중으로부터 비구조요소인 변압기 (1200KVA)의 실제 거동을 묘사하고 구조안정성을 평가하는 것이 목적입니다. 변압기 보강 구조물과 변압기가 고정되는 방진 패드 부분이 구조안정성 평가의 핵심 부위입니다. 실제 구조물의 물성치를 적용하여 이를 기준으로 주요 관심부위의 응력 수준을 검토, 구조안정성을 평가했습니다.

 

 

 

 

 

 

Pre-Processing

고객사가 제공한 도면을 바탕으로 유한요소모델을 작성하였으며, 보고서에 사용된 유한요소모델은 효율적인 구조 평가를 위해 구조적 핵심부위 위주로 구성하였습니다. 변압기(1200KVA)에 적절한 지진하중을 인가하여 주요 구조물에 전달하기 위한 메커니즘을 구현하고, 실질적인 메쉬 형태의 효율적인 배치를 위하여 커버, 외함, 코일 어셈블리 부분은 솔리드 요소, 스터드 볼트는 1D 빔 요소를 이용하여 해석 모델을 구성하였습니다. 유한 요소 해석 모델의 각 요소간 접촉 부분은 적절한 접촉 요소를 인가하였으며 해석 모델의 신뢰성 확보를 위하여 방진 패드와 하부 클램프 부분은 컨택 조건을 부여하였습니다. 

 

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Solving

변압기 (1200KVA)에 인가되는 지진하중을 선정하기 위해 고객이 제시한 조건을 적용하였으며, 인가되는 지진하중은 KDS 41 17 00 (18.2.1 비구조요소의 등가정적하중) 을 이용하여 계산하였습니다. 변압기 (1200KVA) 구조물의 최대 응력 발생 부분을 위주로 평가하였습니다. 변압기 (1200KVA)의 응력은 허용 범위 안에 있는 것으로 확인되었습니다.

 

 

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Post-Processing

 

 

모델

평가 부분

해석 분류

발생 응력

(MPa)

허용 응력

(MPa)

안전계수

결과 평가

변압기

(1200 kVA)

커버, 외함

LC 1

5.0821

< 183.3

36.07

O.K.

LC 2

9.1618

< 183.3

20.01

O.K.

LC 3

10.221

< 183.3

17.93

O.K.

코일 어셈블리 (1,2차 코일 제외)

LC 1

2.1779

< 183.3

84.16

O.K.

LC 2

6.0938

< 183.3

30.08

O.K.

LC 3

5.0652

< 183.3

36.19

O.K.

스터드 볼트

LC 1

(-)4.1884

< 163.3

38.99

O.K.

LC 2

(-)4.8858

< 163.3

33.42

O.K.

LC 3

(-)6.4266

< 163.3

25.41

O.K.

 

 

구조검토 시 지진에 의한 하중은 설계 하중과 지진에 의한 종/횡하중과 수직하중을 설계규정을 따라 조합하여 적용하였습니다. 그리고 지진 가속도를 각각 정적하중으로 검토하였습니다. 그 결과, 해석 관심부인 변압기 (1200KVA)의 등가 응력은 주어진 하중조건 하에서 안전계수가 1.0이상으로 산출되는 것을 확인할 수 있었습니다. 따라서, 본 구조물은 구조적 요구 사항을 준수함과 동시에 안전하다고 판단됩니다.