The design challenges when attempting to obtain sufficient strength for a deepwater steel catenary riser (SCR) include high stress near the hang-off location, an elevated beam-column buckling load due to the effective compression in the touchdown zone (TDZ), and increased stress and low-cycle fatigue damage in the TDZ. Therefore, a systematic strength analysis is required for the proper design of an SCR. However, deepwater SCR analysis is a new research area. Thus, the objective of this study was to develop an overall analysis procedure for a deepwater SCR. The structural behavior of a deepwater SCR under various environmental loading conditions was investigated, and a sensitivity analysis was conducted with respect to various parameters such as the SCR weight, weight of the internal contents, hang-off angle (HOA), and vertical soil stiffness. Based on a deepwater SCR design example, it was found that the maximum stress of an SCR occurred at a hang-off location under parallel loading direction with respect to the riser plane, except for a wave dominant dynamic survival loading condition. Furthermore, the tensile stress governed the total stress of the SCRs, whereas the bending stress governed the total stress at the TDZ. The weight of the SCR and internal contents affected the maximum stress of the SCR more than the HOA and vertical soil stiffness, because the weight of the SCR, including the internal contents, was directly related to its tensile stress.
본 논문에서는 현수선 모델에 기초를 둔 해석방법을 사용하여 부유쓰레기 차단막에 작용하는 흐름에 의한 장력 및 항력을 계산하였다. 흐름에 의한 항력우 차단막의 법선방향으로만 작동하여 차단막에 걸리는 장력은 일정하다고 가정하였다. 계산 모델로 차단막이 흐름방향과 대칭으로 설치된 경우와 비대칭으로 설치된 경우를 다루었다. 형상계수와 설치각도와 같은 차단막의 설치형상을 바꿔가면서 차단막에 작용하는 장력과 항력의 변화를 살펴보았다 계산 결과는 형상계수가 증가함에 따라 장력계수도 커지며 형상계수가 큰 범위에서는 장력계수의 증가폭이 커짐을 보여주고 있다 또한 차단막을 흐름방향과 비대칭으로 설치하였을 때 경사각도를 증가시키면 장력계수가 줄어든다는 사실을 발견하였다 계산모델은 한강 지류인 탄천에 설치한 길이 200m의 부유쓰레기 차단막에 적용하였다. 계산결과에 의하면 차단막 양 끝단에 설치한 앵커블록이 견딜 수 있는 최대 흐름속도는 2m/sec이다.
When an anchor penetrates and is installed under a seabed, a portion of the mooring line connected to the anchor is also embedded under the seabed. This embedded mooring line affects the capacity of the anchor in two ways. First, the frictional resistance that occurs between the mooring line and the seabed reduces the pulling force acting on the anchor. Second, the embedded part of the mooring line forms a reverse catenary shape due to the bearing resistance of the soil, so that an inclined pulling force is applied to the anchor. To evaluate the mooring line's effect on the capacity of an anchor in sand, centrifuge model tests were performed using two relative sand densities of 76% and 51% while changing the anchor depths. The test results showed that the load is reduced much more in deep and dense sand, and the inclination angle of the load is lower in shallow and loose sand.
OPB(out-of-plane bending)-induced failure of mooring chain was firstly addressed by CALM (catenary anchor leg mooring)-type offloading buoy, located approximately one mile away from the bow of the Girassol FPSO which was installed offshore area of Angola in September 2001. This study deals with verifying the load transfer mechanism between the first free chain link and connected two chain links inside the chain hawse. OPB moment to angle variation relationships are proposed by extensive parametric study where the used design variables are static friction coefficients, proof test loads, nominal tension forces, chain link diameters, chain link grades and chain link types. The stress ranges due to OPB moments are obtained using nonlinear FEAs (finite element analyses). Final stress ranges are derived considering ones from IPT (in-plane tension) forces. Also a formula for OPB fatigue assessment is briefly introduced.
Floating breakwaters were treated as solid bodies without any perforation in previous studies. In this study, however, a floating breakwater is perforated to allow the partial absorption of the energy produced by incident waves and an air chamber is placed in the upper part to control the breakwater draft. A series of laboratory experiments for a floating breakwater installed with a mooring system are carried out. In general, a mooring system can be classified by the number of mooring points, the shape of the mooring lines, and the degree of line tension. In this study, a four-point mooring is employed since it is relatively easier to analyze the measured results. Furthermore, both the tension-leg and the catenary mooring systems have been adopted to compare the performance of the system. In laboratory experiments, the hydraulic characteristics of a floating breakwater were obtained and analyzed in detail. Also, a hydraulic model test was carried out on variable changes by changing the mooring angle and thickness of perforated wall. A hydraulic model was designed to produce wave energy by generating a vortex with the existing reflection method. Analysis on wave changes was conducted and the flow field around the floating breakwater and draft area, which have elastic behavior, was collected using the PIV system. From the test results the strong vortex was identified in the draft area of the perforated both-sides-type floating breakwater. Also, the wave control performance of the floating breakwater was improved due to the vortex produced as the tension in the mooring line decreased.
From the view point of railway vehicle dynamics, the interaction between wheel and rail have an huge effect on the behavior of the vehicle. This phenomenon is an unique motion, only for railway vehicles. Furthermore, close investigation of the backgrounds of the interaction is the key to estimate the dynamic behavior of the vehicle, successfully. To evaluate the model including flexible bodies such as car body and catenary system of the next generation express train, it is necessary to develop proper dynamic solver including a wheel rail contact module. In this study, wheel-rail contact module is developed using the general purpose dynamic solver. First of all, the procedure for calculation of the wheel-rail contact force has been established. Generally, yaw angle of the wheelset is ignored. Sets of information are summarized as tables and splined for further uses. With this information, normal force and creep coefficient can be extracted and used for FASTSIM algorithm, which has been shown good reliability over years. Normal force and longitudinal, lateral force at the contact surface are also calculated. Those data are verified by commercial railway simulation program 'VAMPIRE'. This procedure and program can offer a basic process for estimation of the dynamic behavior and wear of the wheel-rail system, even while running on the curved rail. Finally, multi-dimensional inspection tool will be developed including the prediction of the derailment.
In this study, we researched a pendant-type aspherical optical system, which could be applied to street lighting and security lighting in Europe. The goal of this research was eco-friendly artificial lighting that could be used for the one-to-one replacement of ordinary lighting. LED lighting was miniaturized by using one COB LED Module and one aspherical optical system, which could control the luminosity of the LED. Through the aspherical optical system, the light distribution angle could be controlled in a range of $140^{\circ}$ for the X-axis and $40^{\circ}$ for the Y-axis. This means that this optical system is appropriate for catenary-type lighting, which is widely used in Europe on both narrow and broad roads. The performance was determined using a lighting simulation program. This lighting system simulation showed that road rates M4 and M5 could be satisfied, with the condition of a 13-m height and 50-m distance (U0 and TI). The simulation program estimated that light pollution, which disturbs sleep, could beeliminated in the European streetlight case. Determining methods for the light distribution control, performance, and optimal lighting setup conditions is very important to prevent light pollution. Moreover, the initial step of developing the lighting system design and post management will require an effort with much analysis.
중층트를 어구(漁具)의 소해심도(掃海深度)를 일정(一定)한 적정어획속도(適正漁獲速度)에서 기동성(機動性)있게 변화(變化)시키기 위하여 기초적인 모형어구(模型漁具)의 수조실험(水槽實驗)과 특별(特別)히 고안한 깊이바꿈틀을 이용(利用)한 이차(二次)에 걸친 해상시험(海上試驗)을 통(通)하여 연구한 결과를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 중층(中層)트롤의 그물어구의 깊이 y는 끌줄의 길이 L과 단위(單位) 길이의 끌줄, 깊이바꿈틀 및 그물의 각(各) 수중중량(水中重量) $W_r,\;W_o,\;W_n$과 각(各) 항력(抗力) $R_r,\;R_o,\;R_n$ 사이의 관계(關係)는 차원해석법(次元解析法)에 의하면 다음과 같다. $$y=kLf(\frac{W_r}{R_r},\;\frac{W_o}{R_o},\;\frac{W_n}{R_n})$$ 단(但), k는 상수(常數)이고 f는 함수이다. 2. 단위 길이당(當)의 수중중량(水中重量) $W_r$, 길이 L인 끌줄 끝에 항력(抗力) $D_n$, 수중중량(水中重量) $W_n$d인 수중저항분를 매달고 끌줄의 다른 한 끝을 수면(水面)에서 예인(曳引)할 때,. 끌줄의 형상(形狀)을 현수곡선이라고 보면, 수중저항분의 깊이 y는 다음과 같다. $$y=\frac{1}{W_r}\{\sqrt{{D_n^2}+{(W_n+W_rL)^2}}-\sqrt{{D_n^2+W_n}^2\}$$ 3. 중층(中層)트롤의 그물어구(漁具)깊이의 변화(變化) ${\Delta}y$는 예강(曳綱)의 길이 L을 바꾸거나 추(錘) ${\Delta}W_n$를 부가(附加)하면 다음과 같다. $${\Delta}y{\approx}\frac{W_n+W_{r}L}{\sqrt{D_n^2+(W_n+W_{r}L)^2}}{\Delta}L$$$${\Delta}y{\approx}\frac{1}{W_r}\{\frac{W_n+W_rL}{\sqrt{D_n^2+(W_n+W_{r}L)^2}}-{\frac{W_n}{\sqrt{D_n^2+W_n^2}}\}{\Delta}W_n$$ 단(但), $D_n$은 그물어구의 항력(抗力)이다. 4. 끌줄 상(上)의 중간점(中間点)에 추(錘) $W_s$를 부가(附加)할 때 중층(中層)트롤 그물어구의 깊이바꿈 ${\Delta}y$는 $${\Delta}y=\frac{1}{W_r}\{(T_{ur}'-T_{ur})-T_u'-T_u)\}$$ 단(但) $$T_{ur}^l=\sqrt{T_u^2+(W_s+W_{r}L)^2+2T_u(W_s+W_{r}L)sin{\theta}_u$$$$T_{ur}=\sqrt{T_u^2+(W_{r}L)^2+2T_uW_{r}L\;sin{\theta}_u$$$$T_{u}'=\sqrt{T_u^2+W_s^2+2T_uW_{s}\;sin{\theta}_u$$$T_u$ 추(錘)를 부가(附加)하지 않았을 때 끌줄 상(上)의 중간점(中間点)에 있어서의 예인어선(曳引漁船) 쪽을 향하는 장력(張力)이고, ${\theta}_u$는 장력(張力) $T_u$와 수평방향(水平方向)과 이루는 각도(角度)이다. 5. 어떠한 형태(形態)의 저예강용(底曳綱用) 전개판(展開板)도 성능(性能)에 있서어 차이는 있으나 전중량(全重量)을 가볍게 하고 저변(底邊)에 무게를 달아 안정(安定)시키면 중층예강용(中層曳綱用)으로 사용(使用)할 수 있다는 것이 모형(模型) 실험(實驗)결과 밝혀졌다. 6. 모형(模型) 그물(Fig.6)의 수조실험(水槽實驗)에서는 예강속도(曳綱速度) v m/sec, 강고(綱高) H cm 및 수유저항(水流抵抗) R kg 사이에는 다음과 같은 간단(簡單)한 관계식(關係式)이 성립(成立)한다. $$H=8+\frac{10}{0.4+v}$$$R=3+9v^2$$ 7. 특별(特別)히 고안한 십자(十字)날개형(型) 깊이바꿈틀과 H날개형(型) 깊이 바꿈틀을 비교(比較)한 결과(結果) 전자(前者)보다 안정성(安定性)이 우월하였다. 8. 그물어구(漁具)의 유수저항(流水抵抗)이 매우 크며 또 거의가 항력(抗力)으로 볼 수 있으므로 깊이바꿈틀의 종류에 관계없이 그물어구의 소해심도(掃海深度)는 대단히 안정(安定)된 상태를 유지하였다. 9. H날개형(型) 깊이바꿈틀의 수평(水平)날개 면적율 $1.2{\times}2.4m^2$로 하였을 때 유수저항(流水抵抗) 2 ton의 그물 어구를 2.3kts로 예인(曳引)하면서 영각(迎角)을 $0^{\circ}{\sim}30^{\circ}$로 변화(變化)시킨 결과(結果), 끌줄의 길이에 관계없이 약(約) 20m의 깊이바꿈을 얻을 수 있었다.
정상 치열궁에 관한 연구는 많은 학자들에 의해 시행되어온 바 학자들 간에는 아무런 일관성이 없다는 의견과 치열궁을 대표할 만한 기하학적 곡선이 존재한다는 의견이 상충되어 왔다. 그중 후자의 이론이 지배적인 것으로 보이나 그 중에서도 곡선의 형태에 관하여서는 다시 많은 논란이 있었다. Bonwill과 Hawley등에 의한 Circle론, Black의 반타원론, Angle의 포물선론, 이외에도 많은 의견이 있는 가운데 저자는 정상교합을 유지하는 한국인 성인을 대상으로 Bonwill과 Hawley의 이론을 기초로 한 연구를 시행한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 정상교합을 유지하는 한국인 성인의 치열은 전치에 있어서 원호에 근사한 배열을 갖는다. 2. 원의 지름은 6전치의 폭경의 합에 대하여 다양하므로, 전치 배열이 치아의 크기에 엄격히 연관됐다고 단정 할 수는 없다. 3. 그러나 6전치 폭경의 합에 대한 원의 지름의 비율은 그 평균치가 상하악 모두 1 : 1에 매우 근접하고 이 사실은 Bonwill의 결론에 부합한다. 4. 견치간 폭경과 구치간 폭경은 육전치의 합에 대한 비율이 상하악에 있어서 그 형태가 다름에 따라 상이하나 비교적 일정하게 나타난다.
이 논문에서는 캔틸레버 공법으로 시공되는 대칭형 강 사장교의 폐합해석법을 제안한다. 폐합시공 전에는 폐합단면 양쪽에서 두개의 독립적인 구조계가 성립되기 때문에 폐합단면에 적절한 단면력을 가해 주어야만 폐합단면에서 수직 처짐과 회전각에 대한 적합조건을 만족시킬 수 있다. 그러나 실제 시공에서는 폐합단면에 단면력을 재하하는 것이 거의 불가능하기 때문에 시공 중에 실제로 교량에 재하할 수 있는 외력에 의하여 적합조건을 만족시켜야 한다. 이 논문에서는 몇 개 케이블의 무응력 길이와 데릭 크레인의 인양력을 조정하여 적합조건을 만족시킬 수 있는 해석 방법을 제안한다. 적합조건식은 케이블의 무응력 길이와 크레인 인양력에 대하여 비선형이므로 Newton-Raphson 방법에 의하여 반복적으로 푼다. 케이블 부재는 탄성현수선 요소를 사용하여 모델링하였고, 주탑과 거더는 일반적인 3차원 뼈대요소를 사용하여 이산화하였다. 교량의 케이블 무응력 길이와 인양력에 대한 변위 민감도는 평형방정식을 직접 미분하여 계산하였다. 주어진 신뢰도 구간에서 시공 오차를 예측하기 위한 몬테-카를로 모사법을 제안하였다. 제안된 방법을 제 2 진도대교의 폐합시공에 적용하여 그 타당성과 효율성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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