한국지반환경공학회 논문집 (Journal of the Korean GEO-environmental Society)

  • 제12권1호
  • /
  • Pages.61-70
  • /
  • 2011
  • /
  • 1598-0820(pISSN)
  • /
  • 2714-1233(eISSN)
한국지반환경공학회 (Korean Geo-Environmental Society)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

선박충돌 시 돌핀 구조물의 거동에 대한 원심모형실험

Centrifugal Test on Behavior of the Dolphin Structure under Ship Collision

  • 오승탁 (충북대학교 대학원 토목공학과) ;
  • 배우석 ((주)나노지오이엔씨 기술연구소) ;
  • 조성민 (한국도로공사 도로교통기술원) ;
  • 허열 (충북대학교 토목공학과)
  • 투고 : 2010.10.08
  • 심사 : 2010.12.07
  • 발행 : 2011.01.01
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

충돌보호공은 해저지반에 깊게 근입되어 있으며 돌핀을 의미하는 상부는 단단한 콘트리트 뚜껑으로 막혀지고 쇄석으로 채워진 원형의 속채움 시트파일의 배열로 구성된다. 본 연구에서는 돌핀의 거동을 규명하기 위해 총 7회의 준정적실험과 11회의 동적 원심모형실험을 수행하였다. 주요한 실험적 결과는 다음과 같다. 우선, 준정적실험의 실험적인 힘-변위 결과는 채움재 강성과 관련된 채움 밀도의 변화로부터 구조물의 초기 강성에 대한 영향을 보여준다. 그리고 동일한 변위에서의 에너지 소산을 비교해보면 더 조밀한 채움에서 직경 20m 돌핀은 16%, 직경 30m 돌핀은 23% 정도 소산율이 증가하는 것으로 나타났다. 30m 직경의 돌핀이 더 큰 민감도를 갖는 것은 채움재의 변형률이 에너지소산에 대해 보다 크게 기여하기 때문이다. 동 정적 충돌실험결과, 일반적으로 동적 응답이 준정적 응답보다 26~58%까지 크고 더 작은 변위에서 에너지 소산이 발생되고 있음을 알 수 있다. 따라서 돌핀 구조물의 거동예측 시 준정적 응답특성을 사용하는 것이 보수적이라는 것을 알 수 있으며, 하부충돌 시 돌핀 저항력은 상부충돌 시와 동일하거나 더 우세한 것으로 나타났다.

The impact protection system consists of an arrangement of circular sheet pile cofferdams-denoted dolphin structuredeeply embedded in the seabed, filled with crushed rock and closed at the top with a robust concrete cap. Centrifuge model tests were performed to investigation the behaviors of dolphins in this study. Total 7 quasi-model tests and 11 dynamic model tests were performed. The main experimental results can be summarized as follows. Firstly, The experimental force-displacement results for quasi-static tests show a limited influence on the initial stiffness of the structure from the change in fill density and the related change in the stiffness of the fill. And by comparing the dissipation at the same dolphin displacement it was found that the denser fill increase the dissipation by 16% for the 20m dolphin and by 23% for the 30m dolphin. The larger sensitivity for the large dolphin is explained by a larger contribution to the dissipation from strain in the fill. In low level impacts the dynamic force-response is up to 26~58% larger than the quasi-static and the dissipation response is showed larger in small displacement. Hence, it is concluded conservative to use the quasi-static response characteristics in the approximation of the response, and it is further concluded that the dolphin resistance to low level impacts is demonstrated to be equivalent and even superior to the high level impacts.

키워드

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 충북대학교

참고문헌

  1. 대한토목학회, 교량설계핵심기술연구단(2008), 도로교설계기준해설, 기문당, pp. 63-64.
  2. 김주영, 김정태, 류연선, 나원배, 박재형(2005), 선박충돌시 교각 및 충돌 방지 시스템의 거동해석, 한국해양과학기술협의회공동학술대회, pp. 1728-1733.
  3. 서석구, 이석용, 양병홍, 홍석주(2007), 섬식 충돌보호공의 계획과 설계, 대한토목학회지, Vol. 55, No. 8, pp. 39-49.
  4. 이계희, 홍현석, 백종균(2003), 강재 충돌 방호공의 선박충돌해석, 2003년도 학술발표회 논문집, 한국전산구조공학회, pp. 71-78.
  5. 이성로, 이계희, 이완수(2004a), 교량의 선박충돌 에너지산정, 대한토목학회논문집, Vol. 24, No. 5A, pp. 951-960.
  6. 이성로, 이계희, 이완수(2004b), 선박의 교각충돌에 대한 해석, 2004년도 학술발표회 논문집, 한국구조물진단유지관리공학회, Vol. 8, No. 1, pp. 81-86.
  7. 이처근(2001), 원심 및 수치모델링에 의한 화강토 지반상 Diaphragm Wall의 거동, 박사학위논문, 충북대학교, pp. 70-93.
  8. AASHTO(1991), Guide Specification and Commentary for Vessel Collision Design of Highway Bridges, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D. C., pp. 1-190.
  9. AASHTO(1994), LRFD Bridge Design Specifications and Commentary, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D. C., pp. 1-244.
  10. Chen, D.(2000), Simplified Ship Collision Model, Master Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, pp. 1-99.
  11. Gucma, L.(2009), Methods of Ship-bridge Collision Safety Evaluation, R&RATA #2(13) Part 1, Vol. 2, pp. 50-63.
  12. Knott, M.A. and Larsen, O.D.(1990), Guide Specification and Commentary for Vessel Collision Design of Highway Bridges, No. FHWA-RD-91-006, US Department of Transportation, Federal Highway Bridges, US Department of Transportation, Federal Highway Adminstration, U.S.A., pp. 1-190.
  13. March, K. J. and Cambell, J. D.(1963), The Effect of Strain rate on the Post Yield Flow of Mild Steel, Journal of Mechanics and Physics of Solids, Vol. 11, No. 1, pp. 49-63. https://doi.org/10.1016/0022-5096(63)90007-3
  14. Pedersen, P. T., Valsgrad, S., Oisen, D. and Spangenberg, S. (1993), Ship Impacts: Bow Collisions, International Journal of Impact Engineering, Vol. 13, No. 2, pp. 163-187. https://doi.org/10.1016/0734-743X(93)90091-K
  15. Proske, D. and Curbach, M.(2003), Risk to Old Bridges due to Ship Impact on German Inland Waterways, Safety and Reliability, Bedford and Van Gelde, Balkema, Rotterdam, pp. 1263-1270.
  16. Wang, G., Ohtsubo, H. and Arita, K.(1998), Inner Dynamics of Side Collision to Bridge Piers, Gluver, H, Olsen, D., International Symposium on Advances in Ship Collision Analysis, pp. 53-60.