Buried Polyethylene Gas Pipes Analysis using Finite Element Method under External Loadings

외부 하중에 대한 매설 폴리에틸렌 가스배관의 유한요소 해석

Polyethylene pipes have been widely used as they are easy to construct and suitable for economical efficient when they are compared with metal pipelines. This paper studies the effect of various external loadings on stress and deflection of the buried PE pipes using Finite Element Method(FEM). For this purpose, stresses of buried PE pipes are calculated according to the loading condition such as pipe types (pipe diameter $50{\sim}400mm$), burial depths ($0.6{\sim}1.2m$) and internal pressures ($0.4{\sim}4bar$). As a result, it is founded the effect and relation with each of loading conditions under the buried condition.

폴리에틸렌(PE) 배관은 시공이 편리하고 강관에 비해 가격이 저렴하기 때문에 저압 공급용으로 많이 사용하고 있다. 본 연구에서는 유한요소 해석을 이용하여 매설한 PE 배관이 다양한 외부하중을 받는 경우에 발생하는 응력 및 변형에 대하여 알아보았다. 배관 직경이 $50{\sim}400mm$인 PE 배관에 대하여 매설 깊이를 $0.6{\sim}1.2m$로 달리하고 그리고 공급압력을 $0.4{\sim}4bar$로 변화시켰을 때 배관에 발생하는 응력을 유한요소를 이용하여 계산하였다. 결과적으로 매설 상태에서 각 하중 조건에 따른 응력 상태 그리고 복합적인 하중이 작용할 경우에 400호 배관에 발생하는 응력을 계산한 결과 매설 깊이가 1 m일 때 최대 원주방향 응력이 가장 작은 값을 나타내었다.