• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권12호
• /
• pp.61-73
• /
• 2023

석션 버켓(suction bucket)은 해양 구조물 지지를 위해 사용되는 기초구조물 중 하나로 펌프를 이용해 빠르게 기초 시공이 가능한 장점이 있다. 최근 기초 지지력을 효과적으로 증가시키고 건설 비용을 절감하기 위해 단일 석션 버켓이나 다수의 석션 버켓이 매트기초와 결합된 하이브리드 석션 버켓기초(hybrid suction bucket foundation)가 제안되었다. 하지만 현재까지 수중구조물과 같이 작은 수직하중(자중)과 모멘트 하중 조건에서 수평하중에 대한 하이브리드 석션 버켓기초의 저항 메커니즘과 지지력에 관한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 점토지반에 설치된 하이브리드 석션 버켓기초의 수평방향 저항 메커니즘과 지지력을 평가하기 위해 하중재하시스템을 구축하고 원심모형실험을 수행하였다. 본 연구에서는 원형매트와 단일 버켓이 결합된 하이브리드 석션 버켓기초와 사각형 매트와 4개의 버켓기초가 결합된 하이브리드 그룹 석션 버켓기초를 대상으로 하였다. 본 연구를 통해 매트기초와 석션 버켓기초의 스커트(skirt) 길이가 수평방향 지지력 증진에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 그 결과, 작은 수직하중과 모멘트 하중조건에서 하이브리드 석션 버켓기초의 매트와 버켓기초 스커트가 기초의 수평방향 지지력 증진에 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권12호
• /
• pp.69-78
• /
• 2016

최근에 해상 풍력발전기의 기초구조물로 석션 버켓기초가 적용되고 있다. 그런데, 석션기초는 보통 해양 연약지반에 설치되므로 장기 반복하중에 의해 누적변위가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 1-g 모형실험을 수행하여 장기 수평 반복하중을 받는 석션 버켓기초의 누적 회전각을 분석하였다. 지반조건은 2가지 밀도의 건조 사질토 지반에 대하여 실험하였다. 모형석션 버켓기초의 근입깊이, 모형지반의 밀도, 반복하중의 크기를 변화시키며 실험을 수행하였다. 수평 반복하중은 일방향 재하로 최대 $10^4$번까지 재하하였다. 실험결과, 석션 버켓기초의 누적회전각은 재하횟수와 재하진폭이 증가에 비례하여 증가하였다. 실험결과를 이용하여 건조 사질토 지반에 근입된 석션 버켓기초의 장기 누적회전각을 산정할 수 있는 경험식을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.75-83
• /
• 2014

석션버켓기초는 펌프로 버켓 내부의 물을 외부로 배출할 때 발생한 압력차로 지반에 설치되는 기초이다. 버켓기초는 외해의 플랫폼이나 석유 가스 시추시설을 계류시키기 위한 앵커로 주로 사용되었으나, 최근 유럽을 중심으로 해상풍력발전의 기초로 적용되기 시작하면서 국내에서도 큰 관심을 받고 있다. 석션버켓기초의 관입저항력 산정은 석션버켓기초를 성공적으로 시공하기위해 고려해야 할 주요 사항 중의 하나이다. 본 연구는 석션버켓기초를 관입시킬 때 필요한 관입력을 평가하기 위해 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험은 압입설치 및 석션설치에서 측정한 관입저항력을 관입성능평가에서 많이 사용되는 기존의 이론식과 비교하여 강도감소계수의 적절한 범위를 검토하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제55권2호
• /
• pp.161-168
• /
• 2018

This paper presents the design procedure of the suction bucket used to support a subsea manifold. The soil-suction bucket interaction numerical analysis technique was verified by comparing the present results with a reference data. In order to simulate the soil-bucket interaction analyses of a subsea manifold structure, various material data such as undrained shear strength, elastic modulus, and poisson ratio of soft clay in Gulf of Mexico were collected from reference survey. We proposed vertical and horizontal design loads based on system weights and current-induced drag forces. Under the assumption that diameter of the suction bucket was 3.0 m considering real dimension of the subsea manifold frame structures, aspect ratio was decided to be 3.0 based on reference survey. The ultimate bearing load components were determined using tangent intersection method. It was proved that the two design load components were less than ultimate bearing loads.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
• /
• 제8권1호
• /
• pp.31-36
• /
• 2022

This paper presents the measuring process of dynamic properties of offshore wind power foundation and provides consideration of each step. This Guideline enables to maintain consistent measuring procedure and therefore increase the reliability of test results. Small scaled suction bucket foundation was fabricated to represent the commercial support structure installation mechanism and two cases(free-free, free-fixed) of dynamic tests were performed at workshop. From the tests, the importance of dynamic properties of connection part between suction bucket and tower was figured out. More over, types and configuration of measuring devices are recommended which can help find the natural frequency of wind turbine foundation correctly. In field test, it was found that the natural frequency of suction bucket foundation was increased linearly with the penetration depth due to the confining effect of ambient soil. Meanwhile, it was not easy to get an enough excitation force with normal impact hammer because the N.F of suction bucket model was in the lower range of 0 Hz ~ 5 Hz. Therefore, new excitation method which has enough force and can excite lower frequency range was devised. This study will help develop safety check procedure of suction bucket foundation in field at each installation stage using the N.F measurement.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
• /
• pp.494-503
• /
• 2010

This paper reviews research trend in suction bucket foundation. Wind energy farm has been considered as an efficient alternative to fuel energy as world markets attempt to discover renewable resources. Recently, Korean government initiated the research projects investigating installation method of offshore wind energy foundation and design guideline as well as verifying feasibility of offshore wind farm. In fact, the installation of monopile and gravity type foundation has been sucessfully carried out in European and other advanced countries, and design guideline of those foundations are well established; however, various types of foundation would be necessary in the near future as offshore wind farm demands abundant wind resources in deep sea. In this paper, bucket foundation is spot lighted as a powerful and economic alternative applicable to deep sea condition.

• 한국해양공학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.281-287
• /
• 2017

In the case of fixed offshore wind turbines, scouring phenomena have been reported around sub-structures as a result of currents, which seriously damage the structural stability. A parametric study of the various sub-structures of a fixed offshore wind turbine was performed to investigate their effects on the scouring phenomena. For a suction bucket foundation and monopile, the effects of the stick-up heights and water depth were studied, respectively. The open source libraries, called OpenFOAM, were used to simulate a violent flow around a foundation. The numerical methods were selected based on a two-dimensional analysis of a suction bucket. Based on the results for various stick-up heights, a larger scouring region was observed with an increase in the stick-up height because of the down-wash flow around a foundation. Based on the results for various monopile water depths, the water depth had an insignificant effect on the scouring.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제27권10호
• /
• pp.25-33
• /
• 2011

버켓기초는 현재 해양 구조물의 앵커나 해양 풍력발전의 기초로 광범위하게 쓰이고 있다. 그러나, 지금까지 버켓기초에 대한 설계 방법은 명확하게 제시되지 않았다. 그러므로, 본 연구에서는 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS(2010)를 이용하여 점성토 지반에 설치된 버켓기초의 지지력 및 하중-변위거동에 대해 분석하였다. 버켓기초의 지지력에 영향을 주는 매개변수로 기초지름에 대한 근입깊이 비(L/D)를 선정하고 L/D 비를 0.25~ 1.0로 변화시키며 수직방향 압축과 수평방향의 지지거동을 분석하였다. 수치해석 결과 버켓기초의 지지력은 L/D비에 큰 영향을 받으며 L/D비가 0.25에서 1.0으로 증가함에 따라 수직방향 지지력은 약 40%, 수평방향 지지력은 약 90% 증가하는 것으로 나타났다. 수직하중이 작용하는 경우 버켓기초의 지지력은 깊은 기초와 유사하게 선단지지력과 주변마찰력을 분리하여 산정할 수 있었다. 그리고, 수평하중이 작용하는 경우 L/D비가 0.25 인 경우 기초의 수평이동 경향이 지배적이지만, L/D비가 0.5 이상으로 증가하면 기초의 회전파괴 경향이 지배적인 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.374-382
• /
• 2021

5.5 MW 해상풍력터빈을 위해 새로 개발된 펜타팟 석션버켓 지지구조물의 극한한계상태 위험도 평가를 진행하였다. 유의파고, 유의파 주기, 조류속 등 해양 환경조건을 고려한 세굴확률을 위험(hazard)으로 산정하였다. 석션버켓 지지구조물 기초의 극한한계상태 파괴기준을 적용하여 세굴 깊이에 따른 취약도를 산정하였다. 극한한계상태는 기초구조물의 지지력을 이용하여 정의하였다. 해저드와 취약도를 이용하여 펜타팟 석션버켓의 위험도를 산정하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권11호
• /
• pp.21-31
• /
• 2018

버켓기초(bucket foundation)는 해상 구조물 지지를 위해 사용되는 구조물로 간편하고 빠르게 지반에 설치할 수 있어 종래의 기초를 대체하여 해양에서 널리 활용되고 있다. 버켓기초는 기초 자중과 버켓 내부의 물을 외부로 배출시킴으로써 발생하는 내외부 압력차를 이용해 설치된다. 버켓기초가 모래지반과 같이 투수성이 높은 지반에 설치될 경우에는 석션압에 의해 버켓 외부지반에서 내부방향으로 침투수류(seepage flow)가 형성된다. 석션압에 의해 발생하는 상향의 침투수류는 내부지반의 유효응력을 감소시켜 버켓기초의 관입저항력을 낮추는 역할을 하지만 내부지반이 연약해 지고융기(heaving)되는 현상이 발생할 수 있다. 이는 버켓기초가 목표 깊이까지 설치되는 것을 저해하고 장기거동에 영향을 줄 수 있다. 하지만 현재까지도 이에 대한 연구가 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 축소모형실험을 통해 버켓기초 설치 중 발생하는 석션압과 지반 교란현상을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 버켓기초의 선단부 두께, 관입속도와 자중이 각각 석션설치 및 지반교란에 미치는 영향을 실험적으로 확인하고 교란된 지반의 물성을 추정하였다.