파랑하중을 고려한 3차원 플로팅 구조물의 반강접 접합부 해석

Abstract

플로팅 상부구조물은 일반 건축물과 형태는 같지만 기초가 땅이 아닌 하부 부체에 지지되는 구조물로 파랑하중에 의한 영향을 크게 받으며, 파랑하중에 의한 하부구조물의 변형이 접합부에 영향을 미쳐 상부구조물의 이용자에게 사용성 및 안전성의 문제를 발생시키게 된다.

이에 따라 본 논문에서는 3차원 플로팅 구조물의 상부구조물과 하부구조물을 일체화한 전해석을 통하여 강접과 반강접(TSD)접합에 대해 탄성 해석을 실시하고, 하부구조물을 제외한 상부구조물해석을 통하여 소성해석을 분석하였다.

구조물의 전해석과 하부구조물을 제외한 상부구조물해석을 비교 분석 하였으며 탄성 해석을 통해 파랑하중의 CASE를 나누어 파랑하중의 변화에 따른 구조물의 모멘트 및 변위를 접합부에 따라 분류하고 소성하석을 통해 3차원 플로팅 구조물의 거동을 비교한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1. 구조물의 전해석과 하부구조물을 제외한 상부구조물해석의 모멘트 비교한 결과 전체적인 모멘트 값은 비슷하지만 전해석의 경우 상부구조물해석 보다 하부구조물의 영향으로 저층 보 부재에서 모멘트 값이 대체적으로 작은 것을 알 수 있었다. 이에 따라 상부구조물과 하부구조물의 일체화하여 전해석을 할 경우 상부구조물만 해석한 기존의 자료에 비해 좀 더 정확한 해석이 가능하리라 사료된다.

2. 파랑하중에 대해 파향을 0o와 90o로 나누어 모멘트를 비교한 결과 파향 0o에서는 파향 90o일때에 비하여 보부재의 모멘트가 거의 발생하지 않아 파향 90o일때 상부구조물에 미치는 영향이 더 큰 것을 알 수 있었다.

3. 파향 90o에서는 파랑하중을 적용시켰을 때와 조합하중을 적용시켰을 때 모두 CASE2에서 최대 모멘트가 발생하였고 조합하중의 결과 반강접을 적용하였을 경우 최대 모멘트는 단부에서 감소하였다. 반강접을 적용한 보 중앙부에서는 모멘트가 증가하였지만 결과적으로는 보부재의 최대 모멘트는 감소하였다. 이에 따라 플로팅 상부구조물의 반강접 접합부 사용 시 최대 모멘트를 줄일 수 있어 부재의 단면을 줄일 수 있을 거라 사료된다.

4. 플로팅 구조물의 최대 변위는 파랑하중에 의해 지배적으로 발생하며 파랑하중에 의한 강접과 반강접의 변위차이는 거의 발생하지 않고 정적하중에 의한 변위 차는 반강접 일때 강접에 비해 증가하였다. 파랑하중의 위치 변화에 따라 상부구조물의 -변형을 하게 될 경우 반강접 접합부는 최대 변위가 감소하게 되며 +거동을 하게 될 경우 증가하게 된다. 파랑하중의 진폭이 커질수록 파랑하중에 의한 응답이 지배적이게 되어 강접과 반강접의 최대 변위 차이는 줄어들게 된다.

5. 파랑하중의 진폭이 커지게 됨에 따라 플로팅 상부구조물의 최대 하중계수는 감소하고 최대 변위는 증가하게 되어 구조물이 최대 받을 수 있는 하중은 감소하게 된다. 접합부에 반강접을 적용하게 되면 접합부의 연성이 증가하여 강접일 때에 비해 최대 하중계수는 감소하게 되며 변위는 증가 하는 거동을 보였다.