초록 ▼

최근 해양공간의 이용, 해양풍력발전, 해양자원 개발 등과 관련하여 많은 해양 구조물의 건설이 추진되고 있으며, 대수심 연약지반에 경제적이고 효율적으로 시공이 가능한 석션기초의 활용이 늘고 있다. 현재까지 석션기초 적용사례를 살펴보면 근입 깊이 4∼36m, 적용수심 11∼350m, 지반조건 연약점토∼사질토, 기초직경 15∼37m 등으로 다양하나 사용된 재료는 강재나 철근콘크리트로 제한적이다. 석션기초 제작시 강재나 철근콘크리트를 사용할 경우 설치현장 주변에 제작장 부지가 필요하고, 운반 및 거치시 대용량의 장비가 필요하므로 재료비 및

최근 해양공간의 이용, 해양풍력발전, 해양자원 개발 등과 관련하여 많은 해양 구조물의 건설이 추진되고 있으며, 대수심 연약지반에 경제적이고 효율적으로 시공이 가능한 석션기초의 활용이 늘고 있다. 현재까지 석션기초 적용사례를 살펴보면 근입 깊이 4∼36m, 적용수심 11∼350m, 지반조건 연약점토∼사질토, 기초직경 15∼37m 등으로 다양하나 사용된 재료는 강재나 철근콘크리트로 제한적이다. 석션기초 제작시 강재나 철근콘크리트를 사용할 경우 설치현장 주변에 제작장 부지가 필요하고, 운반 및 거치시 대용량의 장비가 필요하므로 재료비 및 시공비가 많이 든다. 또한 해수에 장기간 노출시 부식에 대한 문제도 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 강재나 콘크리트에 비해 제작 및 설치가 용이하고 경제적인 석션기초 공법을 개발하고 효율적인 시공법을 제시함으로써 콘크리트 부유구조체의 안정적인 기초시스템으로 활용하고자 한다.

Abstract ▼

Recently, there are many offshore construction projects, such as offshore wind power plants, marine resource developments, etc. around the worldwide.
The demand of using of suction piles, which are cost-effective and fast in terms of installation for weak foundations in the deep sea, is sharply

Recently, there are many offshore construction projects, such as offshore wind power plants, marine resource developments, etc. around the worldwide.
The demand of using of suction piles, which are cost-effective and fast in terms of installation for weak foundations in the deep sea, is sharply increasing. From previous case histories of suction pile constructions on various soil conditions from weak clays to frictional soils, the embedded depth, sea depth, and diameter of suction piles were within ranges of 4∼36m, 11∼350m, and 15∼37m, respectively. Despite of aforementioned advantages of suction piles, the shortcomings exist on suction pile installation: (1) it requires a large lots for manufacturing the suction piles, (2) it cost much due to high price of the materials used for the suction pile production and high transportation fees to move and install the suction pile, and (3) severe corrosion may occur due to the long exposed time under offshore conditions.
In this study, a more economical and effective suction pile model, compared to the conventional suction piles, is developed so that the newly-developed suction pile system works effectively and safely as a reliable deep-sea foundation of massive concrete floating structures.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• Summary ... 7
• 목차 ... 13
• 표 목차 ... 18
• 그림 목차 ... 20
• Contents ... 26
• List of Tables ... 31
• List of Figures ... 33
• Ⅰ. 연구계획 ... 38
• 제1장 연구의 필요성 ... 39
• 제2장 연구목표 및 내용 ... 41
• 1. 연구목표 ... 41
• 2. 연구내용 및 범위 ... 42
• 2.1 총괄 연구내용 ... 42
• 2.2 연차별 세부 연구내용 ... 42
• 2.3 당해연도 세부 연구 추진 일정 ... 45
• 2.4 연구 추진 체계 ... 45
• 3. 사업과의 연계성 ... 46
• 3.1 기술 지도(Technology Road Map) ... 46
• 3.1.1 거시 TRM ... 46
• 3.1.2 미시 TRM ... 47
• 3.1.3 세부기술간 상관도 (Technology Flow) ... 47
• 4. 연구성과 활용방안 및 기대효과 ... 48
• 4.1 연구성과 활용방안 ... 48
• 4.2 기대효과 ... 48
• 제3장 국내외 기술동향 ... 50
• 1. 국외 기술동향 ... 50
• 2. 국내 기술동향 ... 53
• Ⅱ. 세부 연구 성과 ... 55
• 제4장 석션기초 국외 설계기준 분석 ... 56
• 1. 개 요 ... 56
• 2. 국외 해양구조물 설계기준 ... 57
• 2.1 개 요 ... 57
• 2.2 해저기초 관련 내용 ... 58
• 2.2.1 해저기초의 설계 절차 ... 58
• 2.2.2 ISO의 주요 내용 ... 63
• 3. 석션기초 관련 설계기준 ... 66
• 3.1 DNV-RP-E303 (Geotechnical Design and Installation of Suction Anchors in Clay) ... 66
• 3.1.1 파괴 거동 규명 ... 66
• 3.1.2 계류로우프와 흙 간 상호거동 효과 ... 66
• 3.1.3 기하학적 최적화 및 3차원 효과 ... 67
• 3.1.4 한계상태모델 ... 67
• 3.1.5 전단응력과 앵커 겉면부의 지반 안착 ... 69
• 3.1.6 전단응력과 앵커 내부의 지반 안착 ... 70
• 3.1.7 앵커 외부 주동면(active side)에서의 균열(crack) 영향 ... 71
• 3.1.8 반복 전단하중에 대한 고려 ... 71
• 3.1.9 편향(tilt), 연결 불량, 위치 불량의 영향 ... 72
• 3.2 석션기초구조물 기술매뉴얼 (CDIT: Coastal Development Institute of Technology, Japan) ... 73
• 3.2.1 적용범위 및 적용 기준 ... 73
• 3.2.2 석션기초의 안정성 검토 ... 73
• 3.2.3 설계석션압의 산정 ... 74
• 3.3 스커트ㆍ석션기초의 설계ㆍ시공매뉴얼(J-BEC: Japan Bridge Engineering Center) ... 78
• 3.3.1 적용범위 및 적용 기준 ... 79
• 3.3.2 설계 ... 79
• 4. 소결론 ... 81
• 제5장 하이브리드 석션기초 모형실험 계획 ... 84
• 1. 개 요 ... 84
• 2. 하이브리드 석션기초 ... 86
• 2.1 일반 석션기초 ... 86
• 2.1.1 개 요 ... 86
• 2.1.2 석션기초의 특징 ... 87
• 2.1.3 석션기초의 지지력 ... 89
• 2.2 비용절감형 하이브리드 석션기초 ... 92
• 2.2.1 개 요 ... 92
• 2.2.2 경제성 검토 ... 94
• 3. 모형실험을 위한 장비 ... 96
• 3.1 가압토조 ... 96
• 3.2 하이브리드 석션기초 모형체 제작 ... 101
• 3.3 계측 장비 ... 103
• 3.3.1 변위계(LVDT) ... 103
• 3.3.2 하중계(Load Cell) ... 104
• 3.3.3 데이터 로거(Data Logger) ... 105
• 3.3.4 기타장비 ... 106
• 4. 모형 시험 방법 ... 109
• 4.1 지반 조성 재료 ... 109
• 4.2 지반 조성 방법 ... 110
• 4.3 실험 방법 ... 112
• 5. 모형실험 계획 ... 117
• 5.1 개 요 ... 117
• 5.2 장경비에 따른 거동 분석 ... 122
• 5.3 석션기초의 재하 방향에 따른 거동 분석 ... 123
• 6. 소결론 ... 124
• 제6장 수치해석을 통한 군말뚝 석션기초의 지지거동 분석 ... 126
• 1. 서론 ... 126
• 2. 해석조건 ... 126
• 2.1 해석 단면 ... 127
• 2.2 입력 조건 ... 129
• 2.3 해석방법 ... 129
• 2.4 석션기초 거동 분석 방법 ... 133
• 3. 해석 결과 및 분석 ... 135
• 3.1 군말뚝 석션기초의 지지력 비교 ... 135
• 3.2 단말뚝 석션기초의 지지력 비교 ... 138
• 3.3 군말뚝 석션기초과 단말뚝 석션기초의 지지력 비교 ... 140
• 4. 소결론 ... 185
• 제7장 하이브리드 석션기초 최적 시공법 개발 ... 186
• 1. 개 요 ... 186
• 2. 석션기초의 시공과정 ... 187
• 2.1 시공계획 ... 187
• 2.1.1 석션기초 설치흐름도 ... 188
• 2.1.2 설치를 위한 사전조사 ... 188
• 2.1.3 작업선 및 시공기계의 선정 ... 189
• 2.1.4 준비공 ... 189
• 2.1.5 설치관리 계획도 ... 189
• 2.2 운반 및 설치 ... 190
• 2.2.1 운반 ... 190
• 2.2.2 설치 ... 191
• 2.2.3 설치시 유의사항 ... 191
• 2.3 석션압 산정 ... 192
• 2.3.1 석션기초의 침설원리 ... 192
• 2.3.2 설계석션압의 산정순서 ... 193
• 2.3.3 자침량의 산정 ... 196
• 3. 하이브리드 석션기초의 시공방안 검토 ... 197
• 3.1 하이브리드 석션기초의 관입성능 평가 ... 197
• 3.1.1 개 요 ... 197
• 3.1.2 해석 조건 ... 198
• 3.1.3 해석 프로그램 ... 199
• 3.1.4 해석 결과 ... 201
• 3.1.5 요약 ... 223
• 3.2 GFRP 석션기초의 현장 시험설치 ... 225
• 3.2.1 GFRP 석션기초 제작 ... 225
• 3.2.2 GFRP 석션기초 단면검토 ... 228
• 3.2.3 GFRP 석션기초 시험설치 ... 238
• 4. 소결론 ... 240
• 참고문헌 ... 242
• 서지자료 ... 245