플로팅 건축물은 현장 시공에 제약 조건이 발생할 가능성이 높아 현장 시공을 최소화할 필요가 있다. 이 연구에서는 현장 시공을 최소화할 수 있는 모듈러 설계를 플로팅 건축물 상부공간에 적용하기 위하여, 먼저 프로젝트 초기 단계에서의 고려 사항을 검토하였고, 소규모 레저용 플로팅 주거공간을 대상으로 모듈러 설계를 적용하는 방안을 시도하였다.
2013년 여름 미국 동부지역 플로팅건축 답사를 통하여, 이 지역의 플로팅건축의 현황 파악과 전문가 인터뷰를 통하여 우리나라 플로팅건축 건립 시 필요한 참고자료를 제공하고자 한다. 이 지역은 플로팅건축이 주로 여름철용으로 이용되고 있으며, 대부분 4-5채에 불과한 소규모이며, 폰툰은 스티로폴+플라스틱 드럼으로 구성되고, 계류는 목재와 철재 돌핀으로 처리되고 있으며, 상부시설은 목구조로 계획하고 있고, 정온수역에 플로팅건축을 계획할 때도 태풍에 대한 철저한 대비가 필요하다.
프리스트레싱으로 연결된 반강접 함체의 응답을 확인하기 위하여 일체형 함체를 기준으로한 실험을 수행하였다. 또한, 실험값과의 비교를 위하여 동-수역학 해석을 수행하였다. 그 결과, 실험에서 나온 피치 가속도는 상부 구조물의 유무와 상관없이 반강접 함체와 일체형 함체가 비슷하게 나타났으며, 해석값과는 1.2초의 주기를 제외하고 다른 주기에서는 비슷한 결과를 나타내었다.
플로팅홈의 역사가 오래된 미주지역의 답사를 통하여, 플로팅홈의 연혁과 현황을 파악하며 거주민의 의식을 조사하여 우리나라 플로팅건축 건립시 참고자료를 제공하고자 한다. 연구조사결과를 정리하면 다음과 같다. 플로틴홈을 건축으로 인정받고 있고, 폰툰은 대부분 목재로 구축되고, 계류는 목재와 철재 돌핀으로 처리되고, 화재에 대한 대비가 철저하고, 대지나 건축규모가 커지고 다양해지고 있으며, 자연환경보존에 대한 고려가 요구되고 있다.
최근, 레저활동 인구 및 산업의 비약적인 발전으로 인하여 소규모 부잔교 및 계류형 폰툰 플랫폼의 수요가 급증하고 있으며, 연안에서 주로 사용되는 구조물에 대한 설계 및 구조안전성 평가에 관련한 표준 규칙 및 상세 규칙에 대한 제정이 시급하다. 이러한 문제점들에 대한 기본적인 해결책으로 본 논문에서는 설계 시 참고할 수 있는 설계 기준을 제시하고, 설계안에 대한 구조안전성 평가 절차에 대해서도 소개한다. 본 연구논문에서는 전장 15 m 폰툰형 플랫폼의 구조설계 과정 및 유한요소해석을 통한 구조 안전성을 검토하였다. 일반적인 10 m 이하 플랫폼의 경우, 간략한 구조계산서만으로도 검토가 가능하나, 10 m 이상의 플랫폼의 경우 상세 구조강도 검토가 뒷받침되어야만 기준에서 제시하는 안전성 확보를 위한 지침에 부합할 수 있다. 유한요소해석을 통하여 설계안에 대한 구조강도 검토를 수행하였으며, 그 안전성을 확인하였다. 추후 연구로서는 다양한 하중조건을 동시에 검토할 수 있는 시스템개발이다.
다중지점 지진입력에 대한 부유식 교량의 동적 응답해석을 수행하였다. 이 연구에서 사용한 부유식 교량은 수직방향으로는 이산 폰툰에 의해 지지되고 수평방향으로는 프리텐션 케이블에 의해 지지된다. 부유식 교량의 상부구조는 공간뼈대요소와 탄성현수케이블요소를 이용하여 모델링 하였고, 폰툰의 부가질량 및 부가감쇠는 경계요소를 이용하여 구하였다. 동수력 계수의 주파수 의존성을 고려하기 위해서 시간지연함수를 사용하여 해석을 수행하였다. 다중지점 지진입력은 교량의 양단과 케이블 앵커에서 도입하였고 응답의 시간이력을 동시가진 시와 비교하였다. 해석결과로부터 케이블 장력 등은 동시가진 시보다 다중지점 지진입력 시에서 더 큰 응답을 보임을 알 수 있다.
부유식 방파제의 특성을 파악하기 위하여 수면 근처에 고정된 상자형 방파제 경우의 방파성능을 실험하고 수치계산과 비교하였다. 상자의 폭과 흘수를 변화시키고 파의 주기와 경사도(wave steepness)를 변화시킴으로써 비교적 다양한 변수변화에 따른 영향을 확인하고자 하였다. 투과계수와 방파제에 작용하는 힘을 실험으로부터 측정하고 선형포텐셜이론에 의해 계산된 결과와 비교함으로써 방파제가 수면근처에 고정된 경우 투과계수와 파력에 대한 흘수 및 파장의 영향을 논하였다. 배열의 경우 폰툰사이의 간격이 투과계수와 파력에 미치는 효과를 논하였고, 전반적으로 계산이 실험의 결과를 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.
Condensation is one of the common issues which we can easily see in everyday life. For example, the surface of glasses with cold water is easily moisturized. This wet surface gives us uncomfortable feeling and is sometimes dangerous because it is slippery. As the safety on working space is one of the most important issue on offshore project, condensation is also important matter to take care of with precaution. Since the bottom of vessel or offshore facility is submersed in the water, the risk of having condensate on the steel surface is getting higher because sea water temperature is normally lower than ambient temperature. And if there is any electric equipment or person working in that space, condensation is normally not allowed. The pontoon of semi-submersible drilling rig is such a space which is submersed, with electric and mechanical equipments and person working periodically. To prevent condensation in pontoon, study was conducted by checking several cases.
부방파제의 특성을 간단히 검토하고 수치해법을 이용하여 소파성능을 분석하였다. 비점성 포텐셜 유동의 일반적인 해법인 경계면적분법을 사용하였고, 다양한 형상의 부방파제 2차원 단면특성을 투과율을 중심으로 살펴보았다. 계류계의 강도와 질량관성반경 및 흘수의 영향을 기본적인 폰툰 형태에 대하여 고찰하였고, 사다리꼴, 중절모형상, 탁자 형상 등의 단면에 대하여 형상에 변화를 주며 소파특성을 조사하였다. 각 단면마다 효과적인 소파가 기대되는 입사파의 파장이 달라지지만 입사파의 파장과 부체의 길이비가 10 이상이 되는 경우까지 만족스런 소파가 이루어지는 경우도 있다.
해수교환이 우수하고, 조차에 따라 상·하로 자유롭게 운동하며, 연약지반과 대수심역에도 설치될 수 있다는 것을 일반적인 부방파제의 주요한 특징으로 들 수 있다. 본 연구는 말뚝계류된 부방파제에 의한 3차원파랑제어와 동적인 거동을 경계적분법과 고유함수전개법을 병용하는 수치해석법으로부터 논의한다. 여기서, 말뚝계류시스템은 연직운동만이 허용되고 다른 운동성분들은 모두 구속되며, 체인계류시스템보다도 파랑에너지의 흡수가 많은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 말뚝계류에 있어서 말뚝과 본체인 폰툰과의 사이에 작용하는 마찰력과 같은 저항력은 고려되지 않는다. 수치해석결과에 따르면 부방파제의 홀수와 폭의 변화는 파랑제어에 큰 영향을 미치고, 입사파의 주기가 길면 부방파제를 통한 전달파가 크다는 것을 알 수 있다. 그리고, 부방파제의 연직운동은 단주기파에서 크게 나타난다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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