혼성제 케이슨에 작용하는 파력의 불확실성을 확률론적으로 해석할 수 있는 MCS 기법을 제시하였다. 수평파력 및 양력에 대한 확률론적 산정모형을 파력 산정에 사용되는 최대파고의 확률적 특성의 함수로 수립하였다. 파력이 극치분포를 따른다는 가정하에 Goda 식으로부터 산정된 수평파력과 양력에 대한 상대파력의 개념으로 파력의 거동특성을 해석하였다. 이중절단형 정규분포를 이용하는 MCS 기법을 이용하여 축척모수와 형상모수의 불확실성을 고려하였다. 최대설계파고의 초과확률에 따라 상대파력의 평균과 분산을 정량적으로 산정하였다. 해석 결과에 의하면 초과확률이 커짐에 따라 수평파력 및 양력에 대한 상대파력의 평균은 일정하게 감소된다. 특히 양력에 대한 상대 파력은 그 평균값이 수평파력의 평균보다 크고 변동계수는 작게 산정되었다. 이는 동일조건의 초과수준에서 양력에 대한 불확실성이 상대적으로 수평파력의 불확실성보다 작다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구의 결과는 파력의 불확실성에 대한 통계적 거동특성을 요구하는 신뢰성 설계 등에서 유용하게 이용될 수 있다.
본 연구에서는 복합형 지지방식으로 개발된 MC앵커에 대한 연구를 수행하였다. MC앵커는 선단 정착장치가 확장되어 천공된 공벽에 지압력이 발휘됨에 따라 인발력 증대와 그라우팅이 제대로 이루어지지 않을 경우에도 앵커체가 지반에서 탈락하지 않는 특성이 있다. 또한, 앵커강선과 더불어 보강철근을 삽입하여 인장손실을 감소시키는 동시에 시공성을 높이고 앵커강선의 손실이 발생하였을 때 네일의 역할을 기대할 수 있어 장기적인 안정성 향상을 꾀할 수 있다. 그러나, MC앵커와 같은 복합형 앵커는 마찰형 앵커와 지지구조가 다르기 때문에 지반과 그라우트의 마찰력에 의한 인발력 산정방식은 적합하지 않다. 특히, 국내의 경우에는 복합형 앵커에 대하여 지반특성을 고려한 설계법이 명확하게 정립되어 있지 않아 복합형 앵커의 인발력이 과소 또는 과대 평가되는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 복합형 앵커의 일종인 MC앵커의 특성을 평가하기 위하여 강도변화가 심한 셰일지반을 대상으로 총 9개소에서 시험앵커를 시공하여 인발, 인장 및 장기변위를 측정하였다. 또한, 시험결과를 일반 마찰형 앵커의 경우와 비교, 분석하여 MC앵커의 거동 특성을 평가하였으며, 시험결과 셰일층에서 MC앵커는 일반 마찰형 앵커에 비해 인발력 증대효과를 확인할 수 있었다.
풍화암층에 시공된 부력앵커의 거동을 현장인발시험을 통하여 분석하였다. 부력앵커는 지하철역사의 지하층에 작용하는 부력을 저항하기 위하여 시공되었다. 본 연구에서는 부력앵커의 한계인발저항력과 앵커와 지반의 경계면에서의 전단응력 전이 메커니즘에 대한 분석을 실시하였다. 인발시험에서는 앵커의 정착장(2~7m)과 천공직경(108~165mm)을 변경시키면서 그 영향을 고찰하였다. 인발시험결과에 의하면 앵커의 한계인발력은 정착장의 길이 및 천공직경이 증가 할수록 증가하는 것으로 분석되었다. 인발시험을 통한 앵커의 한계인발력은 이러한 인자들에 따라 392~1,569kN의 범위를 보이는 것으로 분석되었다. 이로부터 경계면에서 227~505kPa 전단강도가 발생하는 것으로 산정되었다. 인발시험결과에 의하면 인발력의 크기가 증가할수록 전단강도의 발현정도가 증가하는 것으로 나타났다. 인발시험을 통해서 관찰된 파괴 형태는 앵커의 길이에 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 앵커의 길이가 짧은 경우(2~3m) 콘 형태의 파괴가 관찰되었으며, 앵커의 길이가 증가한 경우(5~7m)는 앵커의 파괴가 앵커체와 주변지반과의 불연속면에서 발생하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 풍속의 변화가 컨테이너 크레인의 안정성에 미치는 영향이 분석되었다. '항만시설장비기준 / 크레인강 구조 부분 설계 기준(KS A 1627)'과 건설교통부의 '건축물하중기준'에 의거한 풍하중이 산정되었으며, 이러한 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용할 때, 컨테이너 크레인의 각 지지점에서 발생되는 반력을 분석함으로써 구조적 안정성을 평가하였다. 해석에 사용된 모델은 현재 항만에서 널리 사용되는 50톤급 컨테이너 크레인이다.
This study is conducted to provide the proper analysis method to evaluate the stability of a container crane under wind load. Two analysis method, namely structure analysis and fluid-structure interaction, are adopted to evaluate the stability of a container crane in this investigation. To evaluate the effect of wind load on the stability of the crane, 50-ton class container crane widely used in container terminals is adopted for analysis model and 19-values are considered for wind direction as design parameter. We conduct structure analysis and fluid-structure interaction for a container crane with respect to the wind direction using ANSYS and CFX. Then we compare the uplift forces yielded from two analysis with it yielded from wind tunnel test. The results are as follows: 1) A correlation coefficient between structure analysis and wind tunnel test is lower than 0.65(as $0.29{\sim}0.57$), but between fluid-structure interaction and wind tunnel test is higher than 0.65(as $0.78{\sim}0.86$). 2) There is low correlation between structure analysis and wind tunnel test but very high correlation between fluid-structure interaction and wind tunnel test.
The Navy has tested the holding capacity of many kinds of anchors in order to propose the design chart for the holding capacity of drag-embedment anchors. The design chart is only applicable up to the cable bottom angle 60 when load is raised to the ultimate weight. However, the anchor experiences a significant uplift force when the angle is above 60 in shallow seas. In this paper, the procedure for the estimation of the holding capacity of anchors in mud is proposed. Drag-embedment anchors do not function well when there is a significant uplift component of load in soft seafloor materials, such as mud. Under these loading and seafloor conditions, gravity anchors seems to be more efficient. However, they are too heavy for their holding capacity. Therefore, suction pile (hollow concrete block) is more beneficial to the foundntion of silt protector in shallow sea with mud seafloor materials.
In this study we carried out to analyze the effect of wind load on the structural stability of a container crane according to the change of the boom shape using wind tunnel test and provided a container crane designer with data which can be used in a wind resistance design of a container crane assuming that a wind load at 75m/s wind velocity is applied on a container crane. Data acquisition conditions for this experiment were established in accordance with the similarity. The scale of a container crane dimension, wind velocity and time were chosen as 1/200, 1/13.3 and 1/15. And this experiment was implemented in an Eiffel type atmospheric boundary-layer wind tunnel with $11.52m^2$ cross-section area. Each directional drag and overturning moment coefficients were investigated and uplift forces at each supporting point due to the wind load were analyzed.
This study was carried out to analyze the effect of wind load on the structural stability of a 50ton articulation type container crane using wind tunnel test and provide a container crane designer with data which can be used in a wind resistance design of an articulation type container crane assuming that a wind load 75m/s wind velocity is applied in an articulation type container crane. Data acquisition conditions for this experiment were established in accordance with the similarity. The scale of an articulation type container crane dimension, wind velocity and time were chosen as 1/200, 1/13.3 and 1/15. And this experiment was implemented in an Eiffel type atmospheric boundary layer wind tunnel with $11.52m^2$ cross-section area. Each directional drag and overturning moment coefficients were investigated and uplift forces at each supporting point due to the wind load were analyzed.
본 연구는 풍하중 하에서 컨테이너 크레인의 전도사고 예방을 위한 경보시스템용 기준데이터를 도출하기 위하여 수행되었다. 분석방법으로 유동구조연성해석과 풍동실험이 사용되었으며, 크레인의 안정성에 대한 풍하중의 영향을 평가하기 위하여 컨테이너 터미널에서 널리 사용되고 있는 50 톤급 컨테이너 크레인이 해석모델로 선정되고, 19 가지 풍향이 설계변수로 채택되었다. 연구방법은 먼저 경계층풍동을 사용하여 풍향에 따른 컨테이너 크레인 모형에 대한 풍동실험을 수행한 후, ANSYS 와 CFX 를 사용하여 실제 크레인의 유동구조연성해석을 수행하였다. 다음으로 유동구조연성해석을 통해 산출된 부상력과 풍동실험을 통해 도출된 부상력을 비교하여 두 방법에 있어서 차이을 보정하기 위한 식을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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