[표지]
요약문
Summary
목차
I. 연구계획 26
제1장 연구의 필요성 26
제2장 연구목표 및 내용 29
1. 연구목표 29
2. 연구내용 및 범위 30
3. 사업과의 연계성 37
4. 연구성과 활용방안 및 기대효과 38
제3장 국내외 기술동향 41
1. 국외 기술동향 41
2. 국내 기술동향 47
II. 세부 연구 성과 48
제4장 실내모형실험을 통한 그룹형 석션파일의 수평방향 거동 분석 48
1. 개요 48
2. 실험 장비 49
3. 모형 지반 조성 방법 55
4. 예비실험 58
5. 그룹형 석션파일 횡방향 인발실험 69
6. 소결론 87
제5장 정밀 유한요소 해석을 이용한 그룹형 석션파일 지지력 산정기술 개발 90
1. 개요 90
2. 수치모델링 절차 및 기법 개발 90
3. 지반조건 및 해석종류 94
4. 수치해석 모델링 96
5. 해석결과 99
6. 소결론 111
제6장 석션파일 설치 해석프로그램 개발 112
1. 개요 112
2. 석션파일의 시공과정 113
3. 해석 기법 연구 122
4. 석션파일의 지중 관입 모델 개발 133
5. 웹기반 석션파일 설치 해석프로그램 개발 150
6. 소결론 154
제7장 Pilot Project를 위한 석션파일 설계 156
1. 개요 156
2. 환경 및 지반 조건 156
3. 석션파일 설계 160
4. 소결론 188
참고문헌 190
서지자료 194
판권기 196
표 3.1. 대표적인 대규모 해상 부유구조물에 대한 시공현황 41
표 3.2. 전 세계 석션파일 설치 현황 42
표 4.1. 주문진 표준사의 물성치 56
표 4.2. 단말뚝의 횡방향 인발실험 조건 60
표 4.3. 석션파일 관입/인발 모형실험 조건 67
표 4.4. 그룹형 석션파일 시험체 시험설치 결과 77
표 4.5. 그룹형 석션파일의 수평방향 인발실험의 종류 80
표 4.6. 말뚝간격 및 배열에 따른 수평저항력 분담률 85
표 5.1. 해석의 종류 96
표 5.2. 지반 및 석션파일 입력물성값 97
표 5.3. 석션파일 중심간 간격에 따른 그룹형 석션파일의 항복하중 증가비율 108
표 5.4. 그룹형 석션파일에 대한 그룹효과 분석(사질토) 110
표 5.5. 그룹형 석션파일에 대한 그룹효과 분석(점성토) 110
표 6.1. 적응성 향상 기법의 각 특성 122
표 6.2. Mesh-to-mesh solution mapping 기법을 위한 python code 129
표 6.3. 석션파일의 지중 관입-탄성 모델 변수 135
표 6.4. 석션파일의 지중 관입-탄성 모델 매개변수 분석을 위한 해석 조건 136
표 6.5. 석션파일의 지중 관입-소성 모델 변수 144
표 6.6. 석션파일의 지중 관입-소성 모델 매개변수 분석을 위한 해석 조건 145
표 6.7. 석션파일의 지중 관입-소성 모델 매개변수에 따른 관입량 변화 148
표 7.1. 신안군 위치 157
표 7.2. 지반조사 수량 158
표 7.3. 시추조사 및 표준관입시험 결과 159
표 7.4. 내부마찰각에 의한 한계침설비(DE/t)(이미지참조) 171
표 7.5. 지반물성치 173
표 7.6. 해석단면 및 침설비 173
표 7.7. 직경3m 원형기초의 등수두선 및 석션압 해석결과 175
표 7.8. TYPE-01 기초선단 석션압비(pt/ps)(이미지참조) 176
표 7.9. 직경4m 원형기초의 등수두선 및 석션압 해석결과 176
표 7.10. TYPE-02 기초선단 석션압비(pt/ps)(이미지참조) 177
표 7.11. 직경6m 원형기초의 등수두선 및 석션압 해석결과 177
표 7.12. TYPE-03 기초선단 석션압비(pt/ps)(이미지참조) 178
표 7.13. 설계조건에서의 환경외력 산정결과 180
표 7.14. 직경별 최소 근입깊이 검토 및 석션파일 최적 단면 선정(안) 181
표 7.15. 침설 단계별 석션압 및 관입력, 관입저항력 검토(D=6.0m, L=10.5m) 182
표 7.16. 침설 단계별 석션압 및 관입력, 관입저항력 검토(D=7.0m, L=10.0m) 183
표 7.17. 구조물 제원 및 설계조건 184
표 7.18. 토질조건 184
그림 1.1. 수심에 따른 해저기초 및 계류시스템 변천 27
그림 1.2. 그룹형 석션파일 모식도 28
그림 2.1. 세부 연구 목표 29
그림 2.2. 연차별 연구 목표 30
그림 2.3. 연구수행체계 36
그림 4.1. 대형 토조 장치의 구성도 51
그림 4.2. 대형 토조 시험 장치 51
그림 4.3. 진동 다짐을 위한 진동 다짐 52
그림 4.4. 토조, 연직 하중 엑츄에이터 장치, 구속 상판 및 상판에 부착된 진동기 전경 53
그림 4.5. 수평 하중 재하를 위한 인발 시스템 54
그림 4.6. 토조 내 수중하중계 55
그림 4.7. 주문진 표준사 55
그림 4.8. 총 구속 하중에 따른 상대밀도 변화 58
그림 4.9. 단말뚝 모형체 및 재하위치 59
그림 4.10. 횡방향 인발 시험 후 단말뚝 모형체의 모습 61
그림 4.11. 단말뚝 모형체의 횡방향 인발실험 결과(상단재하) 62
그림 4.12. 단말뚝 모형체의 횡방향 인발실험 결과(2/3L재하) 63
그림 4.13. 석션파일의 관입메커니즘 65
그림 4.14. 석션파일 관입/인발 모형실험을 위한 실험장치 66
그림 4.15. 하중재하시스템의 개요 66
그림 4.16. 석션관입된 모형말뚝 67
그림 4.17. 석션관입된 모형말뚝의 연직방향 인발저항력 68
그림 4.18. 압입관입된 모형말뚝의 연직방향 인발저항력 69
그림 4.19. 말뚝 간격의 종류 70
그림 4.20. 그룹형 석션파일 횡방향 인발실험 모식도 71
그림 4.21. 그룹형 석션파일 모형시험체 완성 모습 72
그림 4.22. 그룹형 석션파일의 횡방향 재하 실험 절차 73
그림 4.23. 토조 및 진동다짐기 74
그림 4.24. 표면 정리 및 설치위치 표시 74
그림 4.25. 개별 석션파일의 준비 74
그림 4.26. 자중관입된 군말뚝 모형 75
그림 4.27. 수평도 확인 75
그림 4.28. 관입 완료된 군말뚝 모형 75
그림 4.29. 그룹형 석션파일 시험체 및 실험장비 76
그림 4.30. 석션압 조절 밸브 및 실험 종료후 최종관입 상태 78
그림 4.31. 토조내 인발을 위한 연결장치(예) 78
그림 4.32. 인발기에 연결된 도르레 시스템 78
그림 4.33. 인발 실험 종료 후 군말뚝 모형 79
그림 4.34. 단일형 석션파일과 그룹형 석션파일의 수평하중 재하위치 79
그림 4.35. 단일형 석션파일의 수평방향 저항력 81
그림 4.36. 말뚝간격 2D인 그룹형 석션파일 수평방향 저항력 83
그림 4.37. 말뚝간격 3D인 그룹형 석션파일 수평방향 저항력 83
그림 4.38. 말뚝간격 4D인 그룹형 석션파일 수평방향 저항력 84
그림 4.39. 개별 말뚝들이 차지하는 수평저항력(하중재하위치=50%) 86
그림 5.1. 해석요소망 작성 91
그림 5.2. 초기응력 구현을 위한 석션파일와 인접지반의 경계조건 적용 91
그림 5.3. 수직방향 초기응력 구현 92
그림 5.4. 기초 요소의 활성화 및 인터페이스 설치 93
그림 5.5. 해석에 적용된 인터페이스 조건 93
그림 5.6. 변위제어 하중재하 방법 94
그림 5.7. 지반 및 석션파일 해석조건 95
그림 5.8. 해석요소망 및 경계조건(S/D=3) 97
그림 5.9. 석션파일 중심간 간격에 따른 석션파일 두부 하중-변위 곡선(사질토) 100
그림 5.10. 석션파일 중심간 간격에 따른 석션파일 두부 하중-변위 곡선(점성토) 100
그림 5.11. 변위 형상 및 변위 등고선도(그룹형 석션파일, S/D=2, 변위=200 mm) 101
그림 5.12. 변형 형상 및 변위 등고선도(단일형 석션파일, 변위=200 mm) 102
그림 5.13. 석션파일 두부 회전각-변위 곡선(사질토) 103
그림 5.14. 석션파일 두부 회전각-변위 곡선(점성토) 104
그림 5.15. 석션파일 중심간 간격에 따른 수평응력 등고선도(사질토, 변위=200 mm) 106
그림 5.16. Tangent intersection 방법을 이용한 항복하중 산정방법 107
그림 5.17. 석션파일 중심간 간격에 따른 항복하중 비교(사질토) 107
그림 5.18. 석션파일 중심간 간격에 따른 항복하중 비교(점성토) 108
그림 6.1. 석션파일 설치 흐름도 114
그림 6.2. 석션파일 설치과정 116
그림 6.3. 석션파일의 관입력과 관입저항력 117
그림 6.4. 석션파일 설치를 위한 적정 압력 117
그림 6.5. Adaptive remeshing 기법의 과정 123
그림 6.6. 라그랑쥬 기법과 오일러 기법의 이해 125
그림 6.7. 라그랑쥬, 오일러, ALE 메쉬와 재료입자의 거동 126
그림 6.8. Mesh-to-mesh solution mapping 기법의 과정 128
그림 6.9. 일반적인 접촉-분리 거동 반응 130
그림 6.10. 석션파일 관입 모델 interaction 적용 범위 131
그림 6.11. 석션파일의 지중 관입-탄성 모델 유한요소해석 영역의 설정 133
그림 6.12. 석션파일의 지중 관입-탄성 모델 유한요소해석망 134
그림 6.13. 석션파일의 지중 관입-탄성 모델 관입 과정 138
그림 6.14. 탄성 모델의 지반 탄성계수에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0인 경우) 139
그림 6.15. 탄성 모델의 지반 탄성계수에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0인 경우, 최대값... 139
그림 6.16. 탄성 모델의 마찰계수에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0이 아닌 결과) 140
그림 6.17. 탄성 모델의 점착거동 강성계수에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0인 경우) 140
그림 6.18. 탄성 모델의 점착거동 강성계수에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0인 경우,... 141
그림 6.19. 탄성 모델의 점착손실 공칭응력에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0인 경우) 141
그림 6.20. 탄성 모델의 점착손실 공칭응력에 따른 관입저항력 변화(마찰계수가 0인 경우,... 142
그림 6.21. 석션파일의 지중 관입-소성 모델 유한요소해석 영역의 설정 143
그림 6.22. 석션파일의 지중 관입-소성 모델 유한요소해석망 143
그림 6.23. 석션파일의 지중 관입-소성 모델 관입 과정 147
그림 6.24. 소성 모델의 최대 관입량 비교 148
그림 6.25. 소성 모델의 해석조건에 따른 최대 관입량 비교 149
그림 6.26. 웹기반 석션파일 설치 해석프로그램 메인창 151
그림 6.27. 웹기반 석션파일 설치 해석프로그램 INPUT 창 152
그림 6.28. 웹기반 석션파일 설치 해석프로그램 OUTPUT 창 153
그림 7.1. 지반조사 전경 159
그림 7.2. 석션압 작용 모식도 160
그림 7.3. 각 석션압의 관계(개념도) 160
그림 7.4. 석션파일구조물에 작용하는 힘 161
그림 7.5. 설계석션압 산정과정 162
그림 7.6. 석션파일 유선망 일례와 침설비에 따른 기초 선단 석션압비(pt/ps)(이미지참조) 163
그림 7.7. 기초내측의 유효응력 및 주면저항력 산정과정 166
그림 7.8. 기초 내측 흙 요소에 작용하는 응력 167
그림 7.9. Meyerhof의 지지력계수 169
그림 7.10. Meyerhof의 지지력공식 개요(좌) 및 깊은기초 미끄럼면(β=π/2)(우) 170
그림 7.11. 모래지반 지지력공식 적용범위 172
그림 7.12. 수치해석 모델링 및 석션압 확인지침 174
그림 7.13. 기초 직경별 2차원 정상 침투류 해석 174
그림 7.14. 기초 직경별 2차원 정상 침투류 해석 179
그림 7.15. 침설 단계별 석션압 및 관입력, 관입저항력 검토(D=6.0m, L=10.5m) 182
그림 7.16. 침설 단계별 석션압 및 관입력, 관입저항력 검토(D=7.0m, L=10.0m) 183