Theoretical analysis for determation of allowable free span of subsea pipeline

해저 배관의 허용 노출길이 산정에 대한 이론해석

The free span of a subsea pipeline due to seabed scouring can result in structural failure by severe ocean environmental loads and vortex induced vibrations. This Paper examines the safety of subsea pipelines with free spans under axial compressive load. The variation of allowable lengths of static and dynamic free spans is examined for generalized boundary conditions. The free span is modelled as a beam with an elastic foundations and the boundary condition is replaced by linear and rotational springs at each end. The static and dynamic free span curves are obtained with a function of non-dimensional parameters. A case study is carried out to introduce the application method of the curve. The results of this study can be usefully applied for the design of subsea pipelines with a free span.

해저배관은 지반쇄굴로 인하여 일부분이 노출되어 자유경간이 형성될 수 있다. 자유경간이 형성되면 환경하중 및 와동유기진동에 의해서 안정성을 잃을 수 있다. 본 연구에서는 해저배관의 안정성을 위협하는 중요 요소인 자유경간의 정적 및 동적 경간을 결정하는 방법을 제시한다. 자유경간 해석에서는 해저배관에 작용하는 압축력 효과를 고려하였으며 토양의 종류에 따라 경계조건을 일반화시켰다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이들 선형 및 회전 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화시켰다. 정적 및 동적 자유경간의 길이를 산정 할 수 있는 무차원화 된 곡선을 구하였다. 예제해석을 수행하여 그 적용방법을 소개하였다. 본 연구결과는 자유경간을 갖는 해저배관의 설계에 유용하게 적용될 수 있다.