[표지]
요약문
Summary
목차
제1장 서론 21
1. 연구의 필요성 21
1.1. 국내외 해상공간 수요 급증 21
1.2. 매립식 의존적 국내 해상공간 창출 22
1.3. 제한적 대형 해상공간 창출 기술 25
2. 연구 목표 27
2.1. 최종 목표 28
2.2. 연차별 연구 목표 28
제2장 콘크리트 부유구조체 접합부 구조성능 29
1. 개요 29
2. 대상 부유구조체 31
3. 활하중 패턴에 따른 접합부 구조성능 33
3.1. 활하중 정의 33
3.2. 활하중 패턴 34
3.3. 활하중 패턴에 따른 구조성능 검토 36
3.4. 소결 42
4. 통합하중에 따른 접합부 구조성능 43
4.1. 통합하중 정의 43
4.2. 통합하중에 따른 변단면 부유구조체 접합부 구조성능 검토 44
4.3. 소결 48
5. 접합부 보강에 따른 구조성능 검토 49
5.1. 접합부 보강전후 구조성능 비교·분석 49
5.2. 접합부 제원에 따른 매개변수 성능평가 54
5.3. 소결 61
6. 소결 62
제3장 동수역학적 해석을 통한 접합거동 해석 연구 65
1. 개요 65
2. 동적-정적 통합구조해 67
3. 분절된 부유구조체를 위한 파압매핑 방법 69
3.1. 접합부 성능을 고려한 분절된 부유구조체 파압매핑 69
3.2. 접합부 성능을 고려한 분절된 부유구조체 파압매핑 검증 71
3.3. 소결 79
4. 접합부 성능에 따른 변단면 부유구조체의 구조거동 81
4.1. 대상 변단면 부유구조체 81
4.2. 수치해석 개요 83
4.3. 수치해석 결과 86
4.4. 소결 93
5. 소결 94
제4장 콘크리트 부유체의 해상 접합재료 성능 검증 연구 95
1. 개요 95
2. 육상 및 해상 구조물의 전단키 형상 조사 99
2.1. 배경 이론 99
2.2. 육상 및 해상 구조물 문헌 조사 101
3. 최적 성능 전단키 형상 도출 106
3.1. 일방향 전단키 106
3.2. 전단키 형상 결정 107
4. 실구조물 크기 시험체를 이용한 해상 접합용 에폭시의 적용성 평가 109
4.1. 시험체 제작 109
4.2. 실험 계획 118
4.3. 실험 결과 및 분석 119
5. 소결 134
제5장 콘크리트 블록의 접합성능 연구 137
1. 개요 137
2. 콘크리트 부유체의 해상접합용 전단키 139
3. 일방향 전단키의 거동 및 성능 실험 계획 145
3.1. 개요 145
3.2. 일방향 전단키 유효성 145
3.3. 실험체 설계 148
3.4. 가력 계획 164
제6장 콘크리트 부유체의 시공 및 유지관리 167
1. 개요 167
2. 콘크리트 부유체의 시공 169
2.1. 단위 모듈 선정 169
2.2. 단위 모듈 제작 172
2.3. 단위 모듈 해상 진수 174
2.4. 단위 모듈 해상 설치 181
2.5. 해상 접합 가능한 해양 환경 검토 189
3. 콘크리트 부유체의 유지관리 208
3.1. 해양구조물의 유지관리 필요성 208
3.2. 해상구조물 사고사례 및 손상요인 검토 212
3.3. 해양구조물 손상평가 및 보수방안 217
3.4. 초대형 해양구조물 유지관리 방안 223
4. 소결 237
제7장 결론 239
1. 콘크리트 부유구조체 접합부 구조성능 239
2. 동수역학적 해석을 통한 접합거동 해석 연구 240
3. 콘크리트 부유체의 해상 접합재료 성능 검증 연구 241
4. 콘크리트 블록의 접합성능 연구 244
5. 콘크리트 부유체의 시공 및 유지관리 245
참고문헌 247
서지자료 253
Bibliographic Data 254
판권기 255
표 1.1. 공유수면 매립 계획 22
표 1.2. 주요 해상 콘크리트 구조물 26
표 2.1. 변단면 부유구조체 제원 및 물성치 32
표 3.1. 변단면 부유구조체 제원 및 물성치 82
표 3.2. 부유구조체 처짐 및 횡변위에 의한 사용성 검토 87
표 3.3. 상부구조물의 변형 제한치(일본 메가플로트 설계 예) 88
표 3.4. 강봉접합에 따른 접합부 상세 92
표 3.5. 프리스트레싱 접합에 따른 접합부 상세 93
표 4.1. F-type 게이지 113
표 4.2. 배합설계 114
표 5.1. V사의 Stress Bar 제원 161
표 5.2. Experimental parameter 164
표 6.1. 우리나라 중공업사의 Dry dock 사이즈 170
표 6.2. 단위 모듈의 제원 및 물성치 189
표 6.3. 해양구조물의 용도별 종류와 특징 208
표 6.4. 부유식 해상구조물의 구조 및 설비 등에 관한 기준항목 210
표 6.5. 해상구조물의 대표적 사고사례 213
표 6.6. 해상구조물의 사고원인별 발생빈도 215
표 6.7. 해양구조물 손상단계별 정의 217
표 6.8. 구조물의 외관등급과 개선책 219
표 6.9. 국내 해상구조물 관련 지적재산권 221
표 6.10. 손상 검토항목에 대한 건전성 감시방안 223
표 6.11. 정밀점검 시기규정 235
표 6.12. 정밀 안전진단 등급 235
표 6.13. 안전등급에 따른 안전진단 실시 주기 236
그림 2.1. 대상 콘크리트 컨테이너 터미널 30
그림 2.2. 변단면 부유구조체 제원 31
그림 2.3. 상부 활하중 상세 33
그림 2.4. 컨테이너 활하중 패턴(총 6가지) 35
그림 2.5. A 패턴 활하중 분포에 따른 휨응력 분포 36
그림 2.6. B 패턴 활하중 분포에 따른 휨응력 분포 37
그림 2.7. C 패턴 활하중 분포에 따른 휨응력 분포 38
그림 2.8. D 패턴 활하중 분포에 따른 휨응력 분포 39
그림 2.9. E 패턴 활하중 분포에 따른 휨응력 분포 40
그림 2.10. F 패턴 활하중 분포에 따른 휨응력 분포 41
그림 2.11. 통합하중 정의 43
그림 2.12. 파랑하중과 활하중에 따른 부유구조체 휨응력 분포 45
그림 2.13. 통합하중에 따른 부유구조체 구조성능 46
그림 2.14. 변단면 부유구조체 접합부 응력집중 49
그림 2.15. 헌치 보강 전후 변단면 부유구조체 해석모델 50
그림 2.16. 헌치 상세(외벽 및 내벽 형상) 51
그림 2.17. 보강 전·후 변단면 부유구조체 휨응력 분포 52
그림 2.18. 헌치 제원에 따른 접합부 상세 54
그림 2.19. 헌치 제원에 따른 정적 구조해석 개요 55
그림 2.20. 헌치 제원에 따른 접합부 휨응력 분포 56
그림 2.21. 하이브리드 단위모듈 형상 57
그림 2.22. 헌치 제원에 따른 하이브리드 모듈 연결부 상세 58
그림 2.23. 하이브리드 부재연결부 해석개요 58
그림 2.24. 헌치 제원에 따른 하이브리드 단위모듈의 구조성능 59
그림 2.25. 헌치 보강 제원에 따른 하이브리드 모듈 휨응력 분포 60
그림 3.1. ANSYS AQWA를 이용한 동수역학 해석 65
그림 3.2. 동적-정적 통합구조해석 흐름도 67
그림 3.3. 파압 매핑 69
그림 3.4. 분절된 부유구조체를 위한 파압매핑 개요 70
그림 3.5. 해석모델-1 상세 71
그림 3.6. 해석모델-1 격자 형상 72
그림 3.7. 해석모델-2 상세 72
그림 3.8. 동수역학 해석 73
그림 3.9. 해석모델-2 격자 형상 74
그림 3.10. 동수역학해석으로 산출된 파압정보 75
그림 3.11. 해석모델-2 요소에 파압재배치 77
그림 3.12. 동수역학해석으로 산출된 파압정보 78
그림 3.13. 분절된 부유구조체에 파압매핑 적용 검증 79
그림 3.14. 변단면 부유구조체 개요 81
그림 3.15. 변단면 부유구조체에 작용하는 외력 84
그림 3.16. 분절된 변단면 부유구조체 수치해석 개요 85
그림 3.17. 동적-정적 통합구조해석을 위한 해석모델-1,2 85
그림 3.18. 변단면 부유구조체 구조거동 및 변형기울기 86
그림 3.19. 접합부 강성에 따른 변단면 부유구조체의 변형변위 및 변형기울기 90
그림 3.20. 노르웨이 선급기준을 고려한 접합강성 허용치 91
그림 4.1. 메가플로트(VLFS) 가상도 96
그림 4.2. 모듈형 콘크리트 부유체의 시공 개요 97
그림 4.3. 전단키 파괴 모드 100
그림 4.4. AASHTO의 프리캐스트 프리스트레스 박스 거더의 표준단면 102
그림 4.5. 횡방향 체결방식의 예 (미국) 102
그림 4.6. 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더의 도면 예 (일본) 103
그림 4.7. JIS단면의 횡단면도 및 횡 방향 체결방식의 예 (일본) 104
그림 4.8. 전단키 형태 105
그림 4.9. Hood Canal floating bridge 105
그림 4.10. 일방향 전단키 107
그림 4.11. 전단키 형상 비에 따른 파괴 및 이탈 현상 108
그림 4.12. 전단키 형상 108
그림 4.13. 시험체 개요 110
그림 4.14. 시험체 도면 111
그림 4.15. F-type 게이지 부착 과정 112
그림 4.16. 게이지 부착 위치 112
그림 4.17. 다웰바 이용한 접합 실시 113
그림 4.18. 50 mm 쉬스관 114
그림 4.19. 콘크리트 타설 115
그림 4.20. 매치캐스팅 115
그림 4.21. 전단키 형상 116
그림 4.22. 다웰바 모듈 접합면 116
그림 4.23. 에폭시 주입 과정 117
그림 4.24. 에폭시 20 mm 주입 및 가 접합 117
그림 4.25. 실험 계획 118
그림 4.26. 하중-변위 곡선(G1) 120
그림 4.27. 파괴 형상 120
그림 4.28. 하중-변위 곡선(D1) 121
그림 4.29. 강관 삽입에 따른 콘크리트 접합부 면적 손실 122
그림 4.30. 하중-변위 곡선(ED1) 123
그림 4.31. 하중-변위 곡선 비교(D series - ED series) 124
그림 4.32. 하중-변위 곡선(P1) 126
그림 4.33. 하중 변위 곡선(P2) 127
그림 4.34. 파괴형상 127
그림 4.35. 응력 전달 단계 127
그림 4.36. Crack Propagation 128
그림 4.37. 하중-변위 곡선 비교(P series - G) 129
그림 4.38. 하중-변위 곡선(EP1) 130
그림 4.39. 하중-변위 곡선(EP2) 131
그림 4.40. 파괴 형상 131
그림 4.41. 균열 전이 131
그림 4.42. 하중-변위 곡선 비교 (EP series - G) 132
그림 5.1. PSC 거더의 접합부 연결방식 137
그림 5.2. 콘크리트 블록 접합 예 138
그림 5.3. 전단키의 종류 139
그림 5.4. 콘크리트 부유체의 해상 접합 시공 예 140
그림 5.5. 새깅과 호깅시의 전단력도 차이 141
그림 5.6. 파랑과 상재하중에 의한 전단력 분포 143
그림 5.7. 기존형과 제안형 전단키 형상 비교 144
그림 5.8. 일방향 전단키 144
그림 5.9. 전단키 성능 검증용 해석 모델 146
그림 5.10. 전단키 형상별 파괴 형상 147
그림 5.11. 전단키 형상별 전단 성능 거동 147
그림 5.12. 대상 구조물 단면 제원 148
그림 5.13. 성능 검증 실험체의 단면 구상도 149
그림 5.14. 일방향 전단키 성능 검증 실험 실험체 형상 149
그림 5.15. 깊은 보와 일반 얕은 보의 응력 교란영역 150
그림 5.16. 깊은 보의 탄성응력분포 151
그림 5.17. 실험체 입체 형상 152
그림 5.18. 기준 보의 단면도 158
그림 5.19. 기준 보(A type)의 전단철근 배근도 158
그림 5.20. 돌출형 전단키 159
그림 5.21. 기존형 전단키(B type) 성능 검증 실험 실험체 형상 160
그림 5.22. StessBar용 Hydraulic Jack 162
그림 5.23. 일방향 전단키(C type) 성능 검증 실험 실험체 형상 163
그림 5.24. 가력 계획 165
그림 6.1. 컨테이너 적재하중(L)과 Apron 하중(R) 169
그림 6.2. 상부 활하중 상세 170
그림 6.3. 부유구조체의 단위 모듈 및 접합방법 171
그림 6.4. 두 프리캐스트 패널 사이의 대표적인 시공이음부 173
그림 6.5. Damen's Stan Pontoon 175
그림 6.6. 부유체의 안정 175
그림 6.7. Counter Ballast를 넣은 경우의 안정 176
그림 6.8. 부유체의 평형 177
그림 6.9. 외벽에 작용하는 수압 178
그림 6.10. 저판에 작요하는 외력 178
그림 6.11. 예항시의 인장력 180
그림 6.12. 예항시의 수압 180
그림 6.13. 부유구조체의 새깅, 호깅 현상 182
그림 6.14. 부유구조체의 접합 184
그림 6.15. Bolt/pen/pins 접합 방법 185
그림 6.16. Pressing together 접합 방법 185
그림 6.17. Cable 접합 방법 185
그림 6.18. Puzzle 접합 방법 185
그림 6.19. Male/Female 접합 방법 186
그림 6.20. Water pressure 접합 방법 186
그림 6.21. Hook 접합 방법 186
그림 6.22. Clamp 접합 방법 186
그림 6.23. Magnets 접합 방법 187
그림 6.24. Clamping 접합 방법 187
그림 6.25. Pneumatic/Hydraulic Jacks 접합 방법 187
그림 6.26. In-situ 접합 방법 187
그림 6.27. Welding 접합 방법 188
그림 6.28. Male/Female 접합을 이용한 접합 순서 188
그림 6.29. 단위 모듈 접합 순서 190
그림 6.30. 자유도 운동의 정의 191
그림 6.31. 단위 모듈 접합 1단계 191
그림 6.32. 접합 1단계에서의 전후동요 193
그림 6.33. 접합 1단계에서의 좌우동요 193
그림 6.34. 접합 1단계에서의 상하동요 193
그림 6.35. 접합 1단계에서의 횡동요 194
그림 6.36. 접합 1단계에서의 종동요 194
그림 6.37. 접합 1단계에서의 선수동요 194
그림 6.38. 주기 8.5초, 입사파랑 각도 90도인 경우의 횡동요 특성 195
그림 6.39. 단위 모듈 접합 2단계 196
그림 6.40. 접합 2단계에서의 전후동요 197
그림 6.41. 접합 2단계에서의 좌우동요 197
그림 6.42. 접합 2단계에서의 상하동요 197
그림 6.43. 접합 2단계에서의 횡동요 198
그림 6.44. 접합 2단계에서의 종동요 198
그림 6.45. 접합 2단계에서의 선수동요 198
그림 6.46. 주기 9.0초, 입사파랑 각도 90도인 경우의 횡동요 특성 199
그림 6.47. 단위 모듈 접합 3단계 200
그림 6.48. 접합 3단계에서의 전후동요 201
그림 6.49. 접합 3단계에서의 좌우동요 201
그림 6.50. 접합 3단계에서의 상하동요 201
그림 6.51. 접합 3단계에서의 횡동요 202
그림 6.52. 접합 3단계에서의 종동요 202
그림 6.53. 접합 3단계에서의 선수동요 202
그림 6.54. 주기 9.0초, 입사파랑 각도 90도인 경우의 횡동요 특성 203
그림 6.55. 단위 모듈 접합 4단계 204
그림 6.56. 접합 4단계에서의 전후동요 205
그림 6.57. 접합 4단계에서의 좌우동요 205
그림 6.58. 접합 4단계에서의 상하동요 205
그림 6.59. 접합 4단계에서의 횡동요 206
그림 6.60. 접합 4단계에서의 종동요 206
그림 6.61. 접합 4단계에서의 선수동요 206
그림 6.62. 주기 9.5초, 입사파랑 각도 90도인 경우의 횡동요 특성 207
그림 6.63. 해양구조물의 종류 208
그림 6.64. 사고위험 평가절차 211
그림 6.65. 해상구조물의 대표적 사고사례 212
그림 6.66. 환경요인에 의한 구조적 손상사례 214
그림 6.67. 해상구조물의 주요 개별적 손상원인 216
그림 6.68. 해양구조물 손상단계 217
그림 6.69. 보수와 보강의 정의 219
그림 6.70. 침식저항을 위한 표준 유지관리방안의 절차도 220
그림 6.71. 시설물 공용연수와 성능과의 관계 224
그림 6.72. 예방적 유지관리 개념 227
그림 6.73. 유지관리 흐름도 228
그림 6.74. 안전관리 업무 흐름도 230
그림 6.75. 정기점검 흐름도 232
그림 6.76. 정밀점검 및 긴급점검 흐름도 233
그림 6.77. 정밀안전진단 흐름도 234