• 한국안전학회지
• /
• 제35권5호
• /
• pp.30-38
• /
• 2020

In order to construct a dam, the diversion facility such as cofferdam and a diversion tunnel should be installed in advance. And size of a cofferdam depends on type of a main dam. According to the Korea Dam Design Standard, if the main dam is a concrete dam, design flood of the cofferdam is 1~2 years flood frequency. This means that overflow of the cofferdam occurs one time for 1 or 2 years, therefore, stability of the cofferdam should be secured against any overflow problem. In this study, failure probability analysis for the concrete cofferdam is performed considering the overflow. First of all, limit state function of the concrete cofferdam is defined for overturning, sliding and base pressure, and upstream water levels are set as El. 501 m, El. 503 m, El. 505 m, El. 507 m. Also, after literature investigation research, probabilistic characteristics of various random variables are determined, the failure probability of the concrete cofferdam is calculated using the Monte Carlo Simulation. As a result of the analysis, when the upstream water level rises, it means overflow, the failure probability increases rapidly. In particular, the failure probability is largest in case of flood loading condition. It is considered that the high upstream water level causes increase of the upstream water pressure and the uplift pressure on the foundation. In addition, among the overturning, the sliding and the base pressure, the overturing is the major cause for the cofferdam failure considering the overflow.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제35권1호
• /
• pp.98-106
• /
• 1998

멤브레인형 가스운반선의 경우 화물창들 사이에 cofferdam을 두어 격리시키고 있는데 이 경우 극 저온 액체 화물의 영향으로 cofferdam 실내 온도는 약 $-40^{\circ}C$내외로 떨어지게 된다. 그 결과 cofferdam 및 화물창을 구성하는 bulkhead는 구조 부재로서의 허용 강도를 만족하는 온도를 유지할 수 없게 된다. 결국 heating system을 사용하여 cofferdam 실내 온도를 최소한 $5^{\circ}C$까지 올려야 하는데, 소요 pipe의 길이 산정을 위한 heat flux 산출과 pipe의 배치가 우선적으로 요청된다. 본 연구에서는 다양한 설계 조건에서의 cofferdam 내 heat flux를 각 compartment들 간의 연성 효과를 고려하여 구하고 이를 기존 계산서들과 비교 검토하여 그 타당성을 검증하였고 이를 토대로 heating system에 필요한 pipe의 길이를 산정하였다. 아울러 현재의 heating system의 대안으로 fin을 부착한 pipe로 구성된 heating coil system을 제시하고 그 효율을 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권1호
• /
• pp.29-38
• /
• 2020

최근 환기구, 비상탈출용 수직구, 취수탑 가시설 등 지중 가물막이 또는 차수벽체로 원형 가물막이가 많이 적용되고 있다. 원형단면의 경우 벽체에 작용하는 토압이 원형가물막이 형상에 따라 아칭효과(arching effect)로 인하여 작용토압에 대한 구조체의 부재력이 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 원형 가물막이에 대한 2D 유한요소해석(FEM)을 활용하여 원형띠장(ring beam) 강성을 산출 후 탄소성해석에 적용하여 부재의 단면력을 검토하였다. 더불어 3D 유한요소해석(FEM)을 통하여 원형단면의 가물막이가 다각형 형태의 가물막이보다 전단력, 휨모멘트, 그리고 발생변위가 최소값을 갖는 것으로 나타났으며, 이로써 원형단면 가물막이가 구조적으로 보다 효율적인 단면 형태임을 확인하였다

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권10호
• /
• pp.5-19
• /
• 2020

해상(또는 수상) 구조물 시공수요가 증가됨에 따라 해양구조물 시공을 용이하게 하는 임시구조물 수요가 증가하고 있다. 가물막이(cofferdam)는 임시구조물로 해상 작업 시 외부로부터 물을 막아 육상과 동일한 작업환경을 제공한다. 하지만, 물 유입을 차단하기 위한 별도의 시공공정이 필요하기 때문에 공사지연과 건설비 증가의 주원인이 되고 있다. 최근 재래식 가물막이의 문제점을 해결하고 경제성을 높이기 위해 석션압(suction pressure)을 이용해 신속하고 경제적으로 시공이 가능한 대구경 원형강관 가물막이 공법이 제안되었다. 본 공법은 원형강관 가물막이 상부가 수면위로 노출된 상태에서 석션압을 이용해 해저면에 관입되고, 시공 후 내부의 물을 외부로 배출하여 강관자체를 가물막이로 활용한다. 본 연구에서는 원형강관 가물막이 공법을 검증하기 위해 직경 5m인 원형강관 가물막이를 제작하고 새만금 지역에서 실증실험을 실시하였다. 실험 중 원형 강관에 작용하는 석션압, 연결부 누수유무, 수직도(경사도), 구조체의 변형을 각각 계측하였으며 실험결과를 분석하였다. 본 연구를 통해 석션압을 이용한 원형강관 가물막이 공법을 검증하였으며, 석션 설치공법이 다양한 해양 구조물 시공에 활용 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
• /
• pp.124-143
• /
• 2010

Cofferdam is a temporary levee or dam structure built by using sheet pile or earth materials to prevent water infiltration during construction work of bridge, dam, harbour dock, or hydraulic structures in the river. In this regard, it is required to secure cutoff ability for dry work and workability for rapid installation and removal of the temporary dam or levee structures. In this paper, case studies for design and construction of cofferdam were performed, and water diversion method was briefed with some examples of cofferdam type as well. For the case study details of design and construction were reviewed based on cofferdams under construction related to 16 submerged weirs of "The 4-river restoration project" and dam type cofferdam respectively. From the review, it was known that the method for changing the water flow is selected based on the data from geological and geo-hydraulic site investigation in order to mitigate environmental effects by making sure if the design cross-sectional area of flow and maximum working days are sufficiently guaranteed. Finally, the primary findings and main conclusion derived are summarized that determination of applicable type of cofferdam should be checked by case study and meet design requirements such as water inflow control, constructability.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제27권6호
• /
• pp.561-571
• /
• 2021

Cofferdams made of teel sheet piles are commonly utilized as support structures for excavation of sea-crossing bridge foundations. As cofferdams are often subject to tide variation, it is imperative to consider potential effects of tide on stability and serviceability of sheet piles, particularly, ultralong steel sheet piles (USSPs). In this study, a real USSP cofferdam constructed using new construction technology in Nanxi River was reported. The design of key parts of USSP cofferdam in the presence of tidal action was first introduced followed by the description of entire construction technology and associated monitoring results. Subsequently, a three-dimensional finite-element model corresponding to all construction steps was established to back-analyze measured deflection of USSPs. Finally, a series of parametric studies was carried out to investigate effects of tide level, soil parameters, support stiffness and construction sequence on lateral deflection of USSPs. Monitoring results indicate that the maximum deflection during construction occurred near the riverbed. In addition, measured stress of USSPs showed that stability of USSP cofferdam strengthened as construction stages proceeded. Moreover, the numerical back-analysis demonstrated that the USSP cofferdam fulfilled the safety requirements for construction under tidal action. The maximum deflection of USSPs subject to high tide was only 13.57 mm at a depth of -4 m. Sensitivity analyses results showed that the design of USSP cofferdam system must be further improved for construction in cohesionless soils. Furthermore, the 5th strut level before concreting played an indispensable role in controlling lateral deflection of USSPs. It was also observed that pumping out water before concreting base slab could greatly simplify and benefit construction program. On the other hand, the simplification in construction procedures could induce seepage inside the cofferdam, which additionally increased the deflection of USSPs by 10 mm on average.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제23권2호
• /
• pp.281-287
• /
• 1999

The turbulent natural convection in the membrane type LNG carrier cofferdam with heating points has been studied by numerical method. As the numerical methods, we introduced the three turbulence model, a standard $k-{\varepsilon}$ model and two case of a low Reynolds number models. The parameters considered for this study ore number and capacity of heating points i.e., $1{\leq}Ns{\leq}12$ and $1.0{\times}10^5{\leq}Qs(W/m^3){\leq}1.0{\times}10^8$. The results of the isotherms and velocity vectors have been represented for various parameters. The temperature and velocity at upper position in the space ore shown to be higher than those at lower position. For obtaining the optimal temperatures, $20{\sim}30^{\circ}C$ in the cofferdam space, the heating capacities show $2.0{\times}10^7W/m^3$ at g-heating points and $1.0{\times}10^7W/m^3$ at 12-points. The mean temperature in the cofferdam space can be expressed as a function of number and capacity of heating points.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제5권2호
• /
• pp.313-323
• /
• 2013

Offshore floating structures have so-called moonpool in the centre area for the purpose of drilling, installation of subsea structures, recovery of Remotely-Operated Vehicle (ROV) and divers. However, this vertical opening has an effect on the operating performance of floating offshore structure in the vicinity of moonpool resonance frequency; piston mode and sloshing mode. Experimental study based on model test was carried out. Moonpool resonance of floating offshore structure on fixed condition and motion free condition were investigated. And, the effect of cofferdam which is representative inner structure inside moonpool was examined. Model test results showed that Molin's theoretical formula can predict moonpool resonance on fixed condition quite accurately. However, motion free condition has higher resonance frequency when it is compared with that of motion fixed. The installation of cofferdam moves resonance frequency to higher region and also generates secondary resonance at lower frequency. Furthermore, it was found that cofferdam was the cause of generating waves in the longitudinal direction when the vessel was in beam sea.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권12호
• /
• pp.35-43
• /
• 2020

현재 국내에서 하천/해상 교량 공사시 교량기초 설치를 위한 가시설로서 원형 단면의 가물막이(cofferdam)를 많이 적용하고 있다. 기존 케이슨(caisson), 시트파일(sheet pile), 셀(cell) 식 등의 가물막이 공법이 많이 활용되고 있으나 이러한 공법은 설치 및 해체시 많은 시간과 비용이 소요된다. 해상공사에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 시트파일 공법의 경우 지반 관입에 의한 시트파일 손상과 요소 부재 연결 작업의 어려움으로 내적 및 외적 안정성 확보를 위해 주의가 필요하다. 본 연구에서는 서해안 연약지반을 대상으로 원형강관의 석션관입성 설계를 수행하였고, 현장실험을 통하여 원형강관 석션관입 시공이 가능한 것을 확인하였다. 그리고 표준관입시험(N치) 결과보다 콘관입시험(CPTu)을 이용한 지반 분석 결과를 설계에 적용하는 것이 현장 실험 결과와 보다 유사한 결과를 나타내는 것을 확인하였다. 또한 실트질 사질토 지반에서 상한석션압 이상의 석션압을 적용시 가물막이 내부의 국부적인 파괴(piping 현상)를 유발하는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권10호
• /
• pp.7-17
• /
• 2019

대형 해상 구조물 시공이 증가됨에 따라 석션 가물막이 또한 대형화되고 있고, 이로 인해 가물막이 상판의 휨 변형을 효과적으로 억제하기 위한 상판 보강 설계가 가물막이 설계의 핵심적인 요소가 된다. 본 연구는 석션 가물막이 상판의 보강으로 인한 구조 거동 변화를 유한요소모델을 이용해 분석하고, 효과적인 상판 보강 배치 방안 도출을 위한 통찰을 제공하고자 한다. 기존 석션 앵커를 조사하여 각형 석션 가물막이 상판의 여러 보강 유형을 결정하였으며, 각 보강 상판을 분석하였다. 보강 상판의 응력과 변형을 비교하여 구조성능을 평가하였고, 추가로 상판 가장자리의 반력 분포를 분석함으로써 보강재 배치가 상판-케이슨 벽체 연결부에 미치는 영향을 함께 조사하였다. 유한요소해석 결과로부터, 방사방향 보강재가 상판의 처짐 및 응력 감소에 크게 기여한 반면, 상판-벽체 연결부의 수평 전단력을 집중 및 증가시켜 연결부 설계에 불리하게 작용함을 확인할 수 있었다. 또한, 내/외측 환형 보강재는 자체 보강 효과가 미미하나, 부분적으로 배치된 방사 보강재와 함께 연결해 배치되면 응력 및 처짐 개선에 기여함을 알 수 있었다.