[논문]해상교량기초용 대형원형강관 가물막이의 동적 안정성 모니터링을 위한 실내모형실험

박민철; 이종섭; 김동호; 유정동

doi:10.7843/kgs.2019.35.12.123

해상교량기초용 대형원형강관 가물막이의 동적 안정성 모니터링을 위한 실내모형실험
Small-Scaled Laboratory Experiments for Dynamic Stability Monitoring of Large Circular Steel Pipe Cofferdam of Marine Bridge Foundation 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.35 no.12, 2019년, pp.123 - 134

박민철 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 이종섭 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 김동호 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 유정동 (고려대학교 건축사회환경공학과)

초록
AI-Helper

본 연구의 목적은 충격에 의한 모형 원형강관의 동적 반응을 조사하는 것이며, 선박충돌에 의한 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링을 위한 기초연구로써 수행되었다. 실내실험은 직경, 두께, 높이가 각각 30cm, 0.4cm, 90cm인 스테인레스 재질의 단본 모형 원형강관과 3개의 세그먼트를 볼트로 조립한 모형 원형강관으로 수행되었다. 각 세그먼트의 높이는 30cm이다. 대형원형강관이 해상에 설치된 것을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 가로, 세로, 높이가 각각 1m인 토조에 설치하였으며, 흙의 높이는 23cm로 하였다. 선박 충돌을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 해머로 타격하였으며, 토조 내의 수위를 25cm, 40cm, 55cm, 70cm로 변화시키면서 모형 원형강관의 동적 반응 특성을 비교하였다. 실험결과, 수위가 증가할수록 측정된 신호의 에너지가 감소하였으며, 단본의 모형 원형강관보다 볼트로 조립된 모형 원형강관이 더 큰 감소폭을 보였다. 주파수 특성의 경우, 단본 모형 원형강관에서 측정된 주파수 신호는 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하는 경향을 보였다. 볼트로 조립된 모형 원형강관의 경우도 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하였다. 하지만, 수위에 따른 우세 주파수의 감소폭이 상대적으로 작았으며, 수위가 상부 세그먼트에 접할 때 높을 때 급격한 감소를 보였다. 본 연구의 결과는 가속도계로 측정된 신호의 에너지와 주파수 변화 특성이 해상교량기초용 가물막이 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링에 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study presents dynamic responses of circular pipe models as a part of fundamental studies on dynamic stability monitoring of the large circular steel pipe cofferdam with the ship collision. Small-scaled laboratory experiments are performed with a single and bolted circular steel pipes with a diameter, thickness, and height of 30, 0.4, 90 cm, respectively. The bolted circular steel pipe is configured with three segments of 30 cm in height. Circular steel pipe models are embedded in a soil tank, all 1 m in length, width, and height. The thickness of soil in the soil tank is set at 23 cm. The ship collision is simulated with a hammer impacting. The dynamic responses are investigated with different water levels of 25, 40, 55, and 70 cm. Experimental results show that a signal energy decreases with increasing water level. More sensitive reduction in the energy appears for the bolted circular steel pipe. A predominant frequency decreases with increasing water level for both single and bolted steel pipes. The minor reduction in the frequency appears for the bolted circular steel pipe under the water level of 70 cm. This study suggests that the signal energy and frequency response is useful for the dynamic stability monitoring of the large circular steel pipe cofferdam.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Installation procedure of large circular steel pipe cofferdam of marine bridge foundation
그림 Fig. 2. Definition of MARSE energy
그림 Fig. 3. Measurement system
그림 Fig. 4. Schematic diagram of the circular steel pipe segment: (a) perspective view ; (b) plan view; (c) side view
그림 Fig. 5. Measured signals for the single circular steel pipe according to different water levels of: (a) 25 cm; (b) 40 cm; (c) 55 cm; (d) 70 cm
그림 Fig. 6. Measured signals for the bolted circular steel pipe according to different water levels of: (a) 25 cm; (b) 40 cm; (c) 55 cm; (d) 70 cm
그림 Fig. 7. Variation in normalized MARSE energy according to different water levels
표 Table 1. Normalized MARSE energy according to different water levels
그림 Fig. 8. Frequency responses for the single circular steel pipe according to different water levels of: (a) 25 cm; (b) 40 cm; (c) 55 cm; (d) 70 cm
그림 Fig. 9. Frequency responses for the bolted circular steel pipe according to different water levels of: (a) 25 cm; (b) 40 cm; (c) 55 cm; (d) 70 cm
표 Table 2. Predominant frequency according to different water levels
그림 Fig. 10. Variation in frequency according to different water levels

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국토교통부에 따르면 2015년 기준 국내의 해상교량은 몇개인가?	국내에서도 육지와 섬을 연결하거나 섬과 섬을 연결하기 위한 교통로를 확보하기 위한 초장대 해상 교량의 건설이 활 발히 이루어지고 있다. 국토교통부에 따르면 2015년 기준 국내의 해상교량은 95개이며, 이 중 56개교가 운영 중에 있고 39개교가 건설 중 또는 계획 중에 있다. 하지만, 해상 교량의 기초 공사에는 잭업 바지, 가이드 프레임, 지그 자켓과 같은 해상 작업대, 시공장비 및 자재 운반을 위한 가설도로, 그리고 시트파일, 영구케이싱, PC 하우스, 벽강관말뚝과 같은 가물막이 부대공 등의 공정 이 복잡하고 작업 난이도가 높은 과정이 필요하다(KICT, 2015).
	해상 교량의 기초 공사에 적용되는 복잡한 공정과 공사 난이도를 완화하고 공기와 공사비를 줄일 수 있는 경쟁력 있는 기술 확보를 위한 공법를 위해 한국기술연구원이 제안한 것은 무엇인가?	한국건설기술연구원(KICT, 2015)은 2015년에 해상 교량 기초 공사에 사용되는 기존 해상 작업대와 재래식 가물막이 공법의 복합적인 문제 해결을 위해 공사비, 공사 난이도, 공기, 안정성, 그리고 품질을 개선한 ‘해상교량기초용 대형원형강관 가설공법’을 제안하였다. ‘해상 교량 기초용 대형원형강관 가설공법’의 시공은 다음과 같이 이루어진다(Fig.
	해상 교량의 기초 공사의 주요 공정은 무엇인가?	국토교통부에 따르면 2015년 기준 국내의 해상교량은 95개이며, 이 중 56개교가 운영 중에 있고 39개교가 건설 중 또는 계획 중에 있다. 하지만, 해상 교량의 기초 공사에는 잭업 바지, 가이드 프레임, 지그 자켓과 같은 해상 작업대, 시공장비 및 자재 운반을 위한 가설도로, 그리고 시트파일, 영구케이싱, PC 하우스, 벽강관말뚝과 같은 가물막이 부대공 등의 공정 이 복잡하고 작업 난이도가 높은 과정이 필요하다(KICT, 2015). 이로 인해 해상 교량의 기초 공사는 육상 교량보다 약 2～3배 높은 공사 기간과 비용이 소요되며, 하부 구조의 공사비는 전체 공사비의 평균 30%에 이른다.

참고문헌 (20)

Bae, Y.G. and Lee, S.L. (2008), "Analysis of Ship Collision Behavior of Pile Supported Structure", Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol.28, No.3A, pp.323-330 (in Korean).
Bae, Y.G. and Lee, S.L. (2013), "Ship Collision Risk Assessment and Sensitivity Analysis for Sea-Crossing Bridges", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.33, No.5, pp.1753-1763 (in Korean).

원문보기 상세보기
Cho, H.H. (2009). Probability Analysis of Ship-Bridge Collision Using Ship Maneuvering Simulation, Ph.D. Dissertation, Seoul National University, Korea (in Korean).
Choi, J.O. and Kim, H.J. (2018), "Stability Analysis of Large Circular Cofferdam Using Suction", KSCE 2018 Convention (Conference and Civil Expo), Korean Society of Civil Engineers, Gyeongju, Korea, pp.120-121 (in Korean).
Grandt, A. F. (2004), Fundamentals of Structural Integrity: Damage Tolerant Design and Nondestructive Evaluation. John Wiley & Sons, Inc., NJ.
Jeong, Y.J, Kim, J.S., Park, M.S., and Song, S.H. (2017), "Wave and Current-Induced Structural Behavior of Large Circular Marine Structure", KSCE 2017 Convention (Conference and Civil Expo), Korean Society of Civil Engineers, Busan, Korea, pp.1012-1013 (in Korean).
KICT, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (2015), Planning Research on Development of Marine Bridge Foundation Large Circular Steel Pile Construction Method, Final Report 14RDPP-C090994-01, Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement, 268p (in Korean).
Kim, Y.J. and Kim, H.S. (2016), "Construction Technology of Super Long Span Bridge", Review of Architecture and Building Science, Vol.60, No.5, pp.43-47 (in Korean).
Kim, J., Park, M.S., Jeong, Y.J., and Song, S. (2017), "Numerical Study on the Motion of a Large Marine Temporary Structure Using Submerged Cables under Construction", KSCE 2017 Convention (Conference and Civil Expo), Korean Society of Civil Engineers, Busan, Korea, pp.275-276 (in Korean).
Lee, G.H. and Hong, G.Y. (2011). "A Study for the Evaluation of Ship Collision Forces for the design of Bridge Pier", Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol.31, No.3A, pp.199-206 (in Korean).
Lee, J.H., Cho, J.W., and Kim, H.M. (2017), "Installation Method of Large Circular Steel Pipe Using Suction Pressure", KSCE 2017 Convention (Conference and Civil Expo), Korean Society of Civil Engineers, Busan, Korea, pp.13-14 (in Korean).
Lee, M.J., Choi, S.K., Choo, H.W., Cho, Y.S., and Lee, W.J. (2008), "Uniformity of Large Gypsum-Cemented Specimens Fabricated by Air Pluviation Method", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.24, No.1, pp.91-99 (in Korean).
Manen, S.E. and Frandsen, A.G. (1998), "Ship Collision with Bridges, Review of Accidents", Proceedings of the International Symposium on Advances in Ship Collision Analysis, Denmark, pp. 3-11.
Santamarina, J.C., Klein, K.A., and Fam, M.A. (2001), Soils and Waves. John Wiley & Sons, 351 Inc., NJ.
Ssenyondo, V., Tran, V.A., and Kim, S.R. (2017), "Numerical Investigation on Seepage Stability in Offshore Bucket Cut-Off Walls", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.33, No.11, pp.73-82 (in Korean).
Unnporsson, R. (2013), Hit Detection and Determination in AE Bursts. In: Wojciech Sikorski (ed.) Acoustic Emission: Research and Aapplications. InTech Publishers.
Wang, L., Yang, L., Huang, D., Zhang, Z., and Chen, G. (2008), "An Impact Dynamics Analysis on a New Crashworthy Device against Ship-Bridge Collision", International Journal of Impact Engineering, Vol.35, No.8, pp.895-904.

상세보기
Yun, D.H., Suh, S.H., and Kim, Y.T. (2016), "Settlement and Scour Characteristics of Artificial Reef According to Reinforced Ground", Journal Of Ocean Engineering And Technology, Vol.30, No.3, pp. 186-193 (in Korean).

원문보기 상세보기
Yun, H., Nayeri, R., Tasbihgoo, F., Wahbeh, M., Caffrey, J., Wolfe, R., Nigbor, R., Masri, S.F., Abdel-Ghaffar, A., and Sheng, L.H. (2008), "Monitoring the Collision of a Cargo Ship with the Vincent Thomas Bridge", Structural Control and Health Monitoring, Vol. 15, No.2, pp.183-206.

상세보기
Zheng, Q., Han, B., and Ou, J. (2018), "Ship-Bridge Collision Monitoring System Based on Flexible Quantum Tunneling Composite with Cushioning Capability", Smart Materials and Structures, Vol. 27, No.7, pp.1-9.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증