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요약문
Summary
목차
Ⅰ. 연구계획 28
제1장 연구의 필요성 29
제2장 연구목표 및 내용 31
1. 연구목표 31
2. 연구내용 및 범위 32
2.1. 총괄 연구내용 32
2.2. 연차별 세부 연구내용 32
2.3. 당해연도 세부 연구 추진 일정 36
2.4. 연구 추진 체계 36
3. 사업과의 연계성 37
3.1. 기술 지도(Technology Road Map) 37
3.1.1. 거시 TRM 37
3.1.2. 미시 TRM 38
3.1.3. 세부기술간 상관도 (Technology Flow) 38
4. 연구성과 활용방안 및 기대효과 39
4.1. 연구성과 활용방안 39
4.2. 기대효과 39
제3장 국내외 기술동향 41
1. 국외 기술동향 41
2. 국내 기술동향 43
3. 대한민국 인근 해역 수심현황 44
Ⅱ. 세부 연구 성과 50
제4장 해저기초의 종류 및 관련 기준 51
1. 개요 51
2. 천해저 해저기초 공법 52
2.1. 공법의 개요 52
2.2. 천해저 해저기초의 종류 및 특징 53
2.2.1. 항타 말뚝 53
2.2.2. 현장타설말뚝 및 그라우트 말뚝 54
2.2.3. 돌핀(dolphin) 구조물 54
2.2.4. 모노파일(mono pile) 55
2.2.5. 트라이포드(Tripod) 기초 56
2.2.6. 중력식(gravity based) 기초 58
2.3. 국내외 천해저 해저기초 시공현황 58
2.3.1. 천해저 기초 시공사례 1: 아드레틱(Adriatic) LNG 터미널 프로젝트 58
2.3.2. 천해저 기초 시공사례 2: 히브니아(Hibernia) 석유 생산 저장 시설 59
2.3.3. 천해저 기초 시공사례 3: 메가플로트(Megafloat) 60
3. 심해저 해저기초 공법 61
3.1. 공법의 개요 61
3.2. 심해저 해저기초의 종류 및 특징 61
3.2.1. 석션기초 61
3.2.2. 드레그 앵커(Drag anchor) 62
3.2.3. 파일앵커 63
3.2.4. 사하중(Dead-weight) 앵커 64
3.2.5. 콘크리트 싱커 블록(Concrete sinker blocks) 64
3.3. 주요 국내외 심해저 해저기초 시공현황 65
3.3.1. 심해저 기초 시공사례 1: 엑손 다이에나(Exxon Diana) 65
3.3.2. 심해저 기초 시공사례 2: 쉘-봉고-삼성(Shell-Bonga-Samsung) FPSO 66
3.3.3. 심해저 기초 시공사례 3: 마르코 폴로(Marco Polo) 텐션레그 플렛폼(Tension Leg Platform) 66
4. 설계 및 시공 관련 주요 규정 67
4.1. 개요 67
4.2. 해저기초 및 계류시스템의 설계 절차 68
4.2.1. 해저탐사 68
4.2.2. 해저 지반조사 및 설계정수 결정 68
4.2.3. 대상구조물의 설계하중 결정 69
4.2.4. 설계하중에 대한 계류시스템 및 해저기초 설계 70
4.3. ISO의 주요 관련 기준 70
4.3.1. 항타 말뚝 70
4.3.2. 강재 해상 고정 구조물(Fixed steel offshore structure) 71
4.3.3. 설계 및 시공 계획 71
4.3.4. 발생가능한 다양한 한계상태 72
4.3.5. 해상 말뚝의 설계 72
5. 소결론 74
제5장 수치해석을 통한 석션기초의 거동분석 75
1. 개요 75
2. 석션기초 76
2.1. 개요 76
2.2. 석션기초의 설치 77
2.3. 석션기초의 지지력 79
2.3.1. 석션기초의 연직 압축 지지력 80
2.3.2. 석션기초의 연직 인발 지지력 81
2.3.3. 석션기초의 수평 지지력 81
3. 수치해석 기본 이론 82
3.1. 일반사항 82
3.2. 석션기초 거동 분석 방법 85
4. 해석결과 87
4.1. 석션기초 수평 지지력 분석 87
4.2. 석션기초 변위 분석 92
5. 요약 및 결론 94
제6장 석션기초 모형실험 계획 95
1. 개요 95
2. 모형실험을 위한 장비 97
2.1. 가압토조 97
2.2. 모형 석션기초 102
2.3. 계측 장비 106
2.3.1. 변위계(LVDT) 106
2.3.2. 하중계(Load Cell) 107
2.3.3. 데이터 로거(Data Logger) 108
2.3.4. 기타장비 109
3. 모형 시험 방법 112
3.1. 지반 조성 재료 112
3.2. 지반 조성 방법 113
3.3. 실험 방법 115
4. 향후 모형실험 계획 120
4.1. 지반 조건에 따른 석션기초의 인발 거동 분석 125
4.2. 석션기초의 장경비에 따른 거동 분석 127
4.3. 석션기초의 재하 방향에 따른 거동 분석 128
5. 요약 및 결론 129
참고문헌 131
판권기 136
표 3.1. 대표적인 대규모 해상 부유구조물에 대한 시공현황 41
표 5.1. 석션기초 삽입 성공 여부와 거동에 영향을 미치는 요인 75
표 5.2. 지반 모델의 물성치 84
표 6.1. 주문진 표준사의 물성치 113
표 6.2. 모형실험의 시험조건 118
표 6.3. 지반조건의 영향을 규명하기 위한 모형시험계획 127
그림 1.1. 수심에 따른 해양구조물의 해저기초 및 계류시스템 변천 30
그림 2.1. 세부 연구 목표 31
그림 2.2. 연차별 연구 목표 32
그림 2.3. 연구수행체계 37
그림 3.1. 대한민국 인근해역 수심현황 44
그림 3.2. 주요 인근해역 수심현황 - 백령도, 옹진반도 45
그림 3.3. 주요 인근해역 수심현황 - 인천, 영종도, 태안반도 북부 인근 45
그림 3.4. 주요 인근해역 수심현황 - 태안반도 남부, 안면도 인근 46
그림 3.5. 주요 인근해역 수심현황 - 대흑산군도 인근 46
그림 3.6. 주요 인근해역 수심현황 - 여수반도 인근 47
그림 3.7. 주요 인근해역 수심현황 - 거제도 인근 47
그림 3.8. 주요 인근해역 수심현황 - 부산항 인근 48
그림 3.9. 주요 인근해역 수심현황 - 이어도 인근 48
그림 3.10. 주요 인근해역 수심현황 - 제주도 인근 49
그림 4.1. 석유 시추 및 저장 시설의 기초 형식 52
그림 4.2. 천해저 계류시스템의 종류 53
그림 4.3. 항타 말뚝의 해상 시공 방법 53
그림 4.4. 현장타설말뚝 및 그라우팅 말뚝 해상 시공 방법 54
그림 4.5. 경사진 군말뚝 형식의 돌핀 구조물 55
그림 4.6. 모노파일 시공 및 전이구조체 56
그림 4.7. 트라이포드 기초 57
그림 4.8. 중력식 기초 하부 형상 58
그림 4.9. 아드레틱 LNG 터미널 프로젝트 59
그림 4.10. 히브나아 프로젝트 59
그림 4.11. 메가플로트 모식도 60
그림 4.12. 실험적으로 건설된 메가플로트 전경 60
그림 4.13. 석션기초 설치과정 62
그림 4.14. 드레그 앵커 종류와 구조 62
그림 4.15. 강관 파일 63
그림 4.16. 넓은 플랜지 파일 63
그림 4.17. 빌트-업 파일 63
그림 4.18. 사하중 앵커의 종류 64
그림 4.19. 콘크리트 싱커 블록 64
그림 4.20. 엑손 다이애나의 위치 65
그림 4.21. 엑손 다이애나의 석션기초 65
그림 4.22. 쉘-봉고-삼성 FPSO 66
그림 4.23. 마르코 폴로 텐션레그 플렛폼 FPSO 전경 및 텐션레그 상부 구조 67
그림 4.24. 해저탐사의 예시 68
그림 4.25. 해저 지반조사 장비 및 설계정수 결정 69
그림 4.26. 설계에 반영되는 하중 종류 및 특성 69
그림 4.27. 해저기초 및 계류시스템의 설계요소 70
그림 5.1. 석션기초의 제작 모습 77
그림 5.2. 석션기초의 시공원리 78
그림 5.3. 석션기초의 설치를 위한 적정 압력차 78
그림 5.4. 석션기초의 설치 전경 79
그림 5.5. 완전폐색 상태에서 석션기초의 연직 압축 지지력 메커니즘 80
그림 5.6. 석션기초의 폐색정도와 인발 속도에 따른 인발 지지력 변화 81
그림 5.7. 석션기초의 수평 지지력 산정법 82
그림 5.8. 해저지반 및 석션기초에 대한 요소 및 모델 현황 83
그림 5.9. 해석에 사용된 유한 요소망 83
그림 5.10. 석션기초의 재하 위치 84
그림 5.11. 석션기초의 이동량과 회전량 86
그림 5.12. 지반조건 별 횡방향 하중-변위 곡선 87
그림 5.13. 재하 위치별 횡방향 하중-변위 곡선 88
그림 5.14. 지반조건 별 항복 영역(최상 위치 재하, U1 = 1.0 m) 89
그림 5.15. 지반조건 별 항복 영역(중간 위치 재하, U1 = 1.0 m) 90
그림 5.16. 지반조건 별 항복 영역(최하 위치 재하, U1 = 1.0 m) 91
그림 5.17. 지반조건 별 말뚝 이동량 92
그림 5.18. 재하 위치별 말뚝 이동량 93
그림 5.19. 지반조건 별 말뚝 회전량 93
그림 5.20. 재하 위치별 말뚝 회전량 93
그림 6.1. 토조에서 구현이 가능한 4가지 경계조건 96
그림 6.2. 지반조성용 가압토조의 구성도 97
그림 6.3. 모래유출구멍이 설치된 모래상자 98
그림 6.4. 모래분산장치 99
그림 6.5. 가압토조 전경 100
그림 6.6. 이중강관을 이용한 모형강관말뚝의 모식도 104
그림 6.7. 이중관 형식의 모형석션기초 모식도 104
그림 6.8. 석션기초의 선단부 형상 105
그림 6.9. 마찰감쇄기를 부착한 석션기초의 선단부 형상 106
그림 6.10. 시험체의 변위 측정을 위한 변위계 107
그림 6.11. 하중계 108
그림 6.12. 모형수평재하시험에 사용된 하중계 108
그림 6.13. 데이터로거 109
그림 6.14. 고무막에 압력을 가하기 위한 콤프레서 109
그림 6.15. 고무막에 주입되는 공기압의 크기 조절을 위한 공기압 조절기 110
그림 6.16. 시험체에 대한 하중 재하용 수동식 유압 펌프 111
그림 6.17. 오일 토출량 조절 밸브 111
그림 6.18. 지반 조성 장치의 높이 조절용 전동식 유압 펌프 112
그림 6.19. 주문진 표준사 112
그림 6.20. 낙사법을 이용한 모형 지반 조성 114
그림 6.21. 모형 말뚝의 설치방향 유도를 위한 안내용 홈과 핀 115
그림 6.22. 모형 말뚝의 항타 117
그림 6.23. 모형 말뚝에 대한 연직 재하 시험 118
그림 6.24. 모형 말뚝에 대한 수평재하시험 120
그림 6.25. 원심모형시험기 121
그림 6.26. 비가압형 및 가압형 토조 122
그림 6.27. 모형석션기초시험을 위한 가압형 토조의 모식도 123
그림 6.28. 가압형 토조의 뚜껑 모식도 124
그림 6.29. 가변 단면을 갖는 석션기초의 모식도 128
그림 6.30. 석션기초에 연결된 닻줄의 설치 방향 변화 129
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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