Submerged floating tunnel (SFT) is a type of tunnel which causes the tunnel segments to float in the water. When the SFTs are connected to the ground, the connection between the SFT and the subsea bored tunnel is fragile due to the difference in behavioral characteristics between the two types of tunnels. Therefore, special design and construction methods are needed to ensure the stability of the area around the connection. However, since previous research on the stability of the connection site has not been undertaken enough, the basic step necessitates the evaluation of ground behavior at the shore connection. In this study, the numerical analysis targeting the shore connection between the subsea bored tunnel and the SFT was simulated. The strain concentration at the shore connection was analyzed by numerical simulation and the effects of several factors were examined. The results showed the instability in the ground close to the shore connection due to the imbalance in the behavior of the two types of tunnels; the location of the strain concentration varies with different environmental and structural conditions. It is expected that the results from this study can be utilized in future studies to determine weak points in the shore connection between the submerged floating tunnel and the subsea bored tunnel, and devise methods to mitigate the risks.
Seok-Jun Kang;Minhyeong Lee;Jun-Beom An;Dong-Hyuk Lee;Gye-Chun Cho
Geomechanics and Engineering
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제33권1호
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pp.101-112
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2023
When a submerged floating tunnel is connected to the ground, there is a risk of stress concentration at the shore connection owing to the displacement imbalance caused by low confinement pressures in water and high confinement pressures in the ground. Here, the effects of the boundary condition and stiffness of the joints installed at the shore connection on the behaviors of a submerged floating tunnel and its shore connection were analyzed using a numerical method. The analysis results obtained with fixed and ground boundaries were similar due to the high stiffness of the ground boundary. However, the stability of the shore connection was found to be improved with the ground boundary as a small displacement was allowed at the boundary. The effect of the joint stiffness was evaluated by investigating the dynamic behavior of the submerged floating tunnel, the magnitude of the load acting on the bored tunnel, and the stress distribution at the shore connection. A lower joint stiffness was found to correspond to more effective relief of the stress concentration at the shore connection. However, it was confirmed that joints with low stiffness also increase the submerged floating tunnel displacement and decrease the frequency of the dynamic behavior, causing a risk of increased resonance when wave loads with low frequency are applied. Therefore, it is necessary to derive the optimal joint stiffness that can achieve both stress concentration relief and resonance prevention during the design of shore connections to secure their dynamic stability.
콘크리트 타설중, 콘크리트 타설경로로 인한 부분재하는 동바리의 연결부에 횡력을 발생시킨다. 이러한 횡력을 구속하기 위해 동바리의 상$.$하부 접합부가 못으로 긴결되어야 한다. 그러나 시공성과 동바리 철거의 편의성을 위해 작업자들은 못을 거의 사용하지 않는다. 이러한 경우 동바리의 접합부는 전단력과 회전에 저항할 수 없다. 그리고 이러한 상황은 거푸집-동바리 시스템의 붕괴를 유발시킬 것이다. 그러므로 시공현장의 상황을 고려한다면 거푸집-동바리 시스템의 접합부 해석을 위해 접촉모델 및 스프링모델이 요구된다. 이에 따라 동바리에서의 접합부의 몇가지 유형에 따른 전단강성과 회전강성의 효과를 이해할 필요가 있다. 본 논문은 못의 길이, 개수, 위치의 변수에 따라 동바리의 연결부의 회전강성값과 전단강성값을 실험을 통해 평가하고자 하며 동바리의 지지단에 따른 결과를 보여준다. 그리고 이러한 결과는 실제 상황과 유사한 스프링모델 설정 및 좌굴하중 평가에 사용될 수 있다.
수중터널은 내륙 간 연결을 위해 지반에 접속되어야 한다. 지반 접속부에 연결된 지중터널과 수중터널이 보이는 변위 불균형은 응력 집중을 야기할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 탄성 조인트를 활용할 경우에는 정적 하중 조건에서 지반 접속부의 응력 집중은 해소시킬 수 있음이 선행 연구에서 확인되었다. 그러나, 지속적으로 거동하는 수중터널의 구속조건을 고려했을 때 지반 접속부의 동적 거동과 안정성에 탄성 조인트의 활용이 미치는 영향이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 동적 하중 조건의 수중터널 및 지반 접속부를 수치해석적 방법을 통해 모사하였으며, 동일 상황을 모사한 축소 모형시험을 통해 수치해석 모델을 검증하였다. 다양한 물성의 탄성 조인트가 설치될 경우에 대한 수치해석적 모사를 통해 탄성 조인트 강성에 따른 수중터널의 고유진동수 변화와 공진 거동을 분석하였다. 그 결과, 조인트의 강성과 고유진동수가 멱함수 관계를 가짐이 확인되었다. 낮은 강성의 조인트로 지반 접속부가 설계될 경우, 수중터널의 고유진동수는 감소하여 낮은 진동수의 동하중이 가해지는 해양 환경에서 공진의 위험이 증가할 뿐만 아니라 공진 발생 시 최대 속도가 크게 증가하였다. 그러므로, 수중터널 지반 접속부의 응력 집중 해소와 공진 방지를 동시에 고려하여 지반 접속부를 설계해야 할 것으로 판단된다.
Park, Joohyun;Kang, Seok-Jun;Hwang, Hyun-Joong;Cho, Gye-Chun
Geomechanics and Engineering
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제29권3호
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pp.207-218
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2022
In submerged floating tunnels (SFTs), a next-generation maritime transportation infrastructure, the tunnel module floats in water due to buoyancy. For the effective and economical use of SFTs, connection with the ground is inevitable, but the stability of the shore connection is weak due to stress concentration caused by the displacement difference between the subsea bored tunnel and the SFT. The use of an elastic joint has been proposed as a solution to solve the stability problem, but it changes the dynamic characteristics of the SFT, such as natural frequency and mode shape. In this study, the finite element method (FEM) was used to simulate the elastic joints in shore connections, assuming that the ground is a hard rock without displacement. In addition, a small-scale model test was performed for FEM model validation. A parametric study was conducted on the resonance behavior such as the natural frequency change and velocity, stress, and reaction force distribution change of the SFT system by varying the joint stiffness under loading conditions of various frequencies and directions. The results indicated that the natural frequency of the SFT system increased as the stiffness of the elastic joint increased, and the risk of resonance was the highest in the low-frequency environment. Moreover, stress concentration was observed in both the SFT and the shore connection when resonance occurred in the vertical mode. The results of this study are expected to be utilized in the process of quantitative research such as designing elastic joints to prevent resonance in the future.
본 연구는 월지의 서측 호안 일대에 존재했던 출수구(出水口)와 구거(溝渠)를 재조명하고, 서측 호안의 출수시설이 월지의 역사적 배수체계와 연관되었을 가능성에 주목하고 있다. 세부적으로는 출수구의 위치와 형태, 월지 북서측 구거와 서측 호안 출수구의 관계성, 서측 호안 출수시설의 조성시기와 성격을 중점적으로 고찰하였다. 1975년 발굴조사로 확인된 서측 호안의 출수구는 1922년 실측도면에 기록된 수낙구(水落口)와 동일시설로 판단된다. 따라서 1920년대 이전부터 월지의 서측 호안에는 별도의 출수시설이 존재했을 가능성이 높다. 서측 호안 출수구는 장방형 석재를 가공한 시설이며, 수위조절을 위한 4개의 배수공(排水孔)이 설치되어 있었다. 배수공을 통한 출수방식은 월지 북측 호안에서 조사된 출수시설과 동일하다. 1913년 제작된 지적도에서는 월지의 북서측 외곽으로 구거가 확인된다. 구거와 출수구는 근거리에 위치하며, 동일한 축선을 형성하고 있었다. 따라서 구거와 출수구는 월지의 배수체계와 연관된 유기적 시설로 판단된다. 특히 월지 북서측 구거는 서측 호안 출수시설의 조성시기를 1910년대 이전으로 소급할 수 있는 단초다. 출수구의 배수공을 통해 유입된 물은 구거를 통해 월지의 북서측 일대로 배출되었다. 서측 호안 출수시설의 조성시기와 성격은 두 가지 측면에서 해석된다. 첫 번째는 월지가 농업용 저수지로 기록되었다는 점, 월지의 북서측 일대가 농경지로 이용되었다는 점에 근거한 '조선시대의 농업용 관개시설'이다. 두 번째는 출수구가 월지의 수제선(水際線)을 형성하는 하층 호안석축에 설치되었다는 점, 최상단 배수공의 높이가 월지의 만수위(滿水位)와 유사하다는 점에 근거한 '월지 조영 당시의 수위조절용 출수시설'이다. 관련 근거와 정황을 고려하면 후자의 가능성이 더욱 높다고 판단된다.
연구는 월지(안압지)의 수질 관리 문제를 유지용수의 순환 체계와 연관지어 접근하였다. 이를 위해 연못의 순환체계와 관련 깊은 입·출수 체계를 검토하였으며, 기존의 입·출수시설 외에 선행 연구에서 제기되었던 추정 입·출수시설을 분석하였다. 입수시설을 검토한 결과, 현재 입수구인 월지 동남측 호안 입수시설은 남북 담장을 사이에 두고 동편의 정원시설(경석, 곡수로, 저수시설)과 수로로 연결된 것으로 파악되었다. 월지 동편 조사에서 별도의 시설군이 있었던 것으로 보이며 1920년대 실측 도면에 경석군이 확인된 것이 이를 뒷받침한다. 추정 입수구인 남서측 호안 입수시설은 월지 서편 건물지 임해전(臨海殿) 터에 남아 있는 화강암 수로와 연관성이 있어 보인다. 월지 남서측 호안을 향해 경사가 낮아지고, 거름망을 꽂았던 홈, 1920년대 실측 도면과 1975년 측량 도면의 입수구에 경석이 배석되어 있는 것으로 보아 깨끗한 물을 입수시키기 위한 것으로 판단된다. 출수시설과 관련하여 북측 호안 출수시설은 총 5단계로 구성되어 있는데, 이 중 목제 수로와 장대석군 집수시설의 기능은 월지의 물을 배수하기 위한 시설만으로는 보이지 않는다. 목제 수로에 나무 물마개가 있는 점과 마지막 단계에 집수시설이 있는 점으로 미루어보아 상황에 따라 발천의 물이 역으로 입수될 수 있다고 판단된다. 즉 북측 호안 출수시설은 양방향으로 물이 드나들었으며 장대석군 집수시설을 통해 개폐 가능한 목제 수로로 입수되기도 한 것으로 판단된다. 추정 출수구인 서측 호안 출수시설은 북측 호안의 출수시설과 매우 유사함을 볼 때 신라시대에 존재하였거나 후대의 어느 시점에 북측 호안 출수시설을 모방하여 만들었을 것이라는 추정 외에는 어려운 실정이다. 다만 조선시대 어느 시점까지는 농업용수 공급을 위한 출수시설로 기능하였을 것으로 보인다. 이상과 같이 월지는 신라 왕경 중심부인 동궁의 시설과 유기적으로 얽혀 있는 체계화된 배수망에 의해서 입·출수가 이루어졌다. 이를 통해 월지를 비롯한 각 시설군에 물이 입수되었으며 왕경 중심부의 중요한 인공 하천인 발천(撥川)을 통해 남천(南川)으로 연결되는 배수 체계를 가지고 있었다.
Wind energy is created in mega-sized wind farms situated kilometers off shore. In fact, two possibilities are considered for the transmission system between the offshore wind farm and the onshore grid: high-voltage direct current and high-voltage alternating current. From this point of view, the current paper aims to compare both systems for a 2 GW wind farm situated 80 km from the Point of Common Coupling on an economic basis using a discounted cash flow analysis. A tool is developed in Microsoft Excel to allow for quick insight in the variation of input parameters.
공장설비구조물, 트러스, 해양구조물 등에 사용되는 원형강관 분기이음이 많이 사용되고 있다. 강관구조물은 폐단면으로 되어 있기 때문에 개단면인 H, L-형강에 비하여 역학적으로 유리하다. 격점부에서 주요한 문제는 압축을 받는 지관이 압축력에 의하여 부재가 좌굴하기 이전에 강관 분기이음부에서 국부좌굴에 의한 구조체 전체가 불안정하게 된다. 일반적으로 상기와 같은 격점부의 응력분포 및 변형성상이 복잡하여 해석적으로 정밀 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험에 기초한 단순한 해석법을 통하여 접합부의 항복내력에 관한 실용식을 제안할 필요가 있다. 본 연구에서는 X형 강관 격점부에 관하여 주관의 직경비(d/D) 및 주관경과 두께비(D/T)을 주 변수로 하여 내력 및 변형성상에 관하여 실험을 진행하고 단순한 해석법인 링해석법을 통하여 항복하중에 관한 예측식을 제안하였다.
본 논문에서는 선박운항에서 생성되는 데이터와 육상에서 안전운항, 선박관리 등을 위한 데이터를 통합 관리하고 상호 교환을 위하여 고효율의 압축 기술, 최소비용 알고리즘과 FBB 위성통신 자동접속 모듈을 적용하여 효율적인 해사통신 서비스를 위한 선박 통신 시스템을 설계하고 모듈별 기능을 구현하였다. 개발된 모듈을 KTsat 금산위성지구국에서 성능시험 한 결과 평균 전송속도가 7 kB/S로 기존 상용제품 5 kB/S에 비해 개선되었으며 현재 해상업무에서 가장 많이 사용되는 오피스 파일의 압축률과 전송성능이 기존대비 약 2배정도 개선됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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