$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

복합하중을 고려한 국내 서남해 지반에서의 Spudcan 설계
Spudcan Design under Combined Load in Southwestern Sea of Korea 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.17 no.10, 2016년, pp.13 - 22  

유진권 (Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University) ,  박두희 (Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 가이드라인에 제시된 스퍼드캔의 설계 프로세스에 따라 서남해 연약지반 조건에 최적화된 스퍼드캔의 형상 및 크기를 도출하고, 안정성 평가를 위한 복합하중 작용 시의 항복면을 정의하였다. 이를 위해 일정한 수직하중 작용 시 수평하중과 모멘트 하중을 가하여 수평하중-수평변위, 모멘트-회전변위간의 상관관계를 통해 항복면을 산출하는 프로브 방법을 적용하였다. 분석 결과, 복합하중을 고려한 서남해 지반에서 요구되는 스퍼드캔의 직경은 8m로 나타났으며, 가이드라인에 제시된 지지력 산출경험식을 통해 지지력을 계산할 경우 얕은 심도에서는 비교적 정확한 지지력의 예측이 가능한 것으로 나타났다. 제시된 항복면은 Mohr Coulomb 모델과 Hardening soil 모델을 각각 적용하였을 시 서로 다른 형상을 보였으나, 스퍼드캔의 직경이 증가함에 따라 점차 확장되는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 제시된 항복면은 실제 스퍼드캔이 설치될 지역의 지반조사 결과, 가이드라인과 더불어 추후 해상풍력단지 조성 시 스퍼드캔의 안정성 평가에 유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An optimized spudcan was designed for the Southwestern Sea, an area mostly comprised of sand and soft clay layers. The spudcan was designed using guidelines by SNAME, ISO, and InSafeJIP, as well as the yield surface for combined loads. The probe test method was applied to define a yield surface used...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 가이드라인에 제시된 스퍼드캔 설계 프로세스에 따라 서남해 연약지반 조건에 최적화된 스퍼드캔의 형상 및 크기를 도출하고, 설계된 스퍼드캔의 안정성 평가를 위한 복합하중 작용 시의 항복면을 제시하였다. 이를 위해 수평방향 하중이 작용하는 작용 높이 변경을 통해 항복 면을 산출하는 프로브 방법을 3차원 비선형 유한요소해석에 적용하였으며, 스퍼드캔의 형상, 직경, 그리고 구성 모델에 의한 항복면의 변화 형상을 분석하였다.
  • 본 연구에서는 국내 서남해 연약지반에 최적화된 스퍼드 캔의 형상 및 크기 도출을 통해 복합하중 작용 시 스퍼드캔의 안정성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 가이드라인에 제시된 설계 프로세스와 서남해 지역 지반조사 데이터에 대한 상세 분석이 수행되었으며, 3차원 비선형 유한요소해석을 통해 복합하중에 대한 항복면을 제시하였다.

가설 설정

  • 과거 실험을 통해 경험적으로 산정되었던 지지력계수(Nc, Nq, Nγ)는 해석기술의 발전과 함께 정해(exact solution)가 제시되기도 하였다. 가이드라인을 통해 제시된 모래지반에서의 지지력 경험식 또한 지반의 상재하중과 스퍼드캔 하부지반의 자중이 서로 독립적으로 작용하중에 저항한다고 가정함으로써 기존 얕은기초의 지지력 경험식(Hansen, 1970; Meyerhof, 1963; Terzaghi, 1943; Vesic, 1975)과 동일하게 제시되었다.
  • 모래와 점토로 구성된 다층지반의 경우 스퀴징(squeezing)과 펀치스루(punch-through)의 두 가지 파괴 메커니즘 현상을 고려하도록 제시되었다. 스퀴징(squeezing) 메커니즘은 단단한 층 상부에 연약 점토층이 형성되어 있는 경우에 발생하며 B ≥ 3.45T(1+1.1D/B)의 조건에서 발생하고, 반대로 T < B의 조건에서 발생하지 않는다고 제안하였다(Fig. 1).
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해상 풍력 발전단지 조성을 위한 대부분의 해상 작업은 무엇을 통해 이루어지는가? 해상 풍력 발전단지 조성을 위한 대부분의 해상 작업은 잭업바지(jack-up barge)로 불리는 전문 설치 구조물을 통해 이루어진다. 일반적인 잭업바지는 수심에 따라 자체적으로 플랫폼의 높낮이 조절이 가능하도록 설계되어있으며, 플랫 폼에 연결된 레그와 푸팅으로 구성되어있다.
spudcan의 특징은? 이때 해양 지반에 잭업바지를 안정적으로 고정시키고 지지하기 위한 푸팅을 가리켜 스퍼드캔(spudcan)이라 지칭한다. 스퍼드캔은 관입 시의 편의성과 요구되는 지지력을 동시에 만족시킬 수있도록 콘을 뒤집어 놓은 형태로, 바닥 부분에는 뾰족한 모서리(spigot)로 이루어져 있는 것이 일반적이다.
잭업바지의 특징은? 해상 풍력 발전단지 조성을 위한 대부분의 해상 작업은 잭업바지(jack-up barge)로 불리는 전문 설치 구조물을 통해 이루어진다. 일반적인 잭업바지는 수심에 따라 자체적으로 플랫폼의 높낮이 조절이 가능하도록 설계되어있으며, 플랫 폼에 연결된 레그와 푸팅으로 구성되어있다. 이때 해양 지반에 잭업바지를 안정적으로 고정시키고 지지하기 위한 푸팅을 가리켜 스퍼드캔(spudcan)이라 지칭한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (32)

  1. Brinkgreve, R., Vermeer, P. and Bakker, K. (1998), Plaxis: Finite element code for soil and rock analyses:[user's Guide], AA Balkema, pp. 1-376. 

  2. Byrne, B. and Houlsby, G. (2001), Observations of footing behaviour on loose carbonate sands, Geotechnique, Vol. 51, No. 5, pp. 463-466. 

  3. Drescher, A. and Michalowski, R. L. (2009), Shape factor sr for shallow footings, Geomechanics and Engineering, Vol. 1, No. 2, pp. 113-120. 

  4. Dunham, J. (1954), Pile foundations for buildings, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, Vol. 80, No. 1, pp. 1-21. 

  5. Gottardi, G., Houlsby, G. and Butterfield, R. (1999), Plastic response of circular footings on sand under general planar loading, Geotechnique, Vol. 49, No. 4, pp. 453-470. 

  6. Govoni, L., Gourvenec, S. and Gottardi, G. (2010), Centrifuge modeling of circular shallow foundations on sand, International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, Vol. 10, No. 2, pp. 35-46. 

  7. Hanna, A. and Meyerhof, G. (1980), Design charts for ultimate bearing capacity of foundations on sand overlying soft clay, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 17, No. 2, pp. 300-303. 

  8. Hansen, J. B. (1970), A revised and extended formula for bearing capacity, Akademiet for de Tekniske Videnskaber, Vol. 28, pp. 5-11. 

  9. Hossain, M. and Randolph, M. (2010a), Deep-penetrating spudcan foundations on layered clays: centrifuge tests, Geotechnique, Vol. 60, No. 3, pp. 157-170. 

  10. Hossain, M. and Randolph, M. (2010b), Deep-penetrating spudcan foundations on layered clays: numerical analysis, Geotechnique, Vol. 60, No. 3, pp. 171-184. 

  11. Houlsby, G. and Martin, C. (2003), Undrained bearing capacity factors for conical footings on clay, Geotechnique, Vol. 53, No. 5, pp. 513-520. 

  12. Hu, P., Stanier, S., Cassidy, M. and Wang, D. (2013), Predicting peak resistance of spudcan penetrating sand overlying clay, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 140, No. 2, pp. 04013009. 

  13. InSafeJIP (2011), InSafeJIP: Improved guidelines for the prediction of geotechnical performance of spudcan foundations during installation and removal of jack-up units, RPS Energy, pp. 1-124. 

  14. ISO (2009), Petroleum and natural gas industries-site-specific assessment of mobile offshore units-, International Organization for Standardization, pp. 1-288. 

  15. Itasca, F. (2011), Fast lagrangian analysis of continua, Minneapolis, pp. 1-3058. 

  16. Kim, D.-J., Youn, J.-U., Jee, S.-H., Choi, J., Lee, J.-S. and Kim, D.-S. (2014), Numerical studies on bearing capacity factor $N{\gamma}$ and shape factor of strip and circular footings on sand according to dilatancy angle, Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 30, No. 1, pp. 49-63 (in Korean). 

  17. Kim, S. R. (2012), Evaluation of vertical and horizontal bearing capacities of bucket foundations in clay, Ocean Engineering, Vol. 52, pp. 75-82. 

  18. Kohan, O., Gaudin, C., Cassidy, M. J. and Bienen, B. (2014), Spudcan extraction from deep embedment in soft clay, Applied Ocean Research, Vol. 48, pp. 126-136. 

  19. Loukidis, D. and Salgado, R. (2009), Bearing capacity of strip and circular footings in sand using finite elements, Computers and Geotechnics, Vol. 36, No. 5, pp. 871-879. 

  20. Martin, C. M. (1994), Physical and numerical modelling of offshore foundations under combined loads, University of Oxford, pp. 1-306. 

  21. Meyerhof, G. G. (1963), Some recent research on the bearing capacity of foundations, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 1, No. 1, pp. 16-26. 

  22. MICHALOWSKIC, R. (2001), Upper-bound load estimates on square and rectangular footings, Geotechnique, Vol. 51, No. 9, pp. 787-798. 

  23. Mitchell, J. K. and Gardner, W. S. (1975), In situ measurement of volume change characteristics, In Situ Measurement of Soil Properties: ASCE, pp. 279. 

  24. PLAXIS-B.V. (2010), PLAXIS 3D reference manual: Delft, Netherlands: Plaxis Company, pp. 1-364. 

  25. Purwana, O., Leung, C., Chow, Y. and Foo, K. (2005), Influence of base suction on extraction of jack-up spudcans, Geotechnique, Vol. 55, No. 10, pp. 741-753. 

  26. SNAME (2008), Guideline for site specific assessment of mobile jack-up units, The society of naval architects & marine engineers, New Jersy, City, NJ, USA, pp. 1-366. 

  27. Teh, K. and Leung, C. (2010), Centrifuge model study of spudcan penetration in sand overlying clay, Geotechnique, Vol. 60, No. 11, pp. 825-842. 

  28. Teh, K., Leung, C. and Chow, Y. (2007), Some considerations for predicting spudcan penetration resistance in two-layered soil using miniature penetrometer, Offshore site investigation and geotechnics, Confronting New Challenges and Sharing Knowledge: Society of Underwater Technology, pp. 47-52. 

  29. Terzaghi, K. (1943), Theory of consolidation, Wiley Online Library, pp. 1-510. 

  30. Vesic, A. (1975), Bearing capacity of shallow foundations, foundation engineering handbook, Winterkorn and Fang, Ed: Van Nostrand Reinhold Company, New York, pp. 121-147. 

  31. Zhang, Y., Bienen, B., Cassidy, M. J. and Gourvenec, S. (2011), The undrained bearing capacity of a spudcan foundation under combined loading in soft clay, Marine Structures, Vol. 24, No. 4, pp. 459-477. 

  32. Zhao, J., Duan, M., Zhang, A., Wang, F. and Zhang, M. (2014), Bearing capacity of square spudcan of jack-up rig based on a three-dimensional failure mechanism, Ships and Offshore Structures, Vol. 9, No. 2, pp. 149-160. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로