Abstract
In this study, an analytical studies were carried out for the buoyancy preflexion method to improve structural performance of concrete floating structures. The buoyancy preflexion means that the preflexion effects were induced to the floating structure due to the difference in buoyancy between the pontoon modules composing the floating structures. In order to verify the buoyancy preflexion effects, an analytical studies were carried out for the floating structures. The size and dimensions of FE model were determined through the structural design process. The parameter of this analytical study was length ratios of central module part, which induces buoyancy preflexion effects, to the total length. The analysis results were pre-compression on the bottom concrete slab and displacement of freeboard due to buoyancy preflexion effects. These results were processed according to the loading step, buoyancy preflexion loads on the bottom and live loads on the topside. Then, the buoyancy preflexion effects on structural performance was analyzed. As the results of this study, it was found that the buoyancy preflexion significantly influence on structural performance of floating structures. According to the length ratio, the buoyancy preflexion effects have a tendency of parabolic form and maximized at the length ratio of 40~60%. The buoyancy preflexion method is simple in principle and easy in application. Also, it can effectively induce pre-compression on the bottom concrete slab. Therefore, it can be concluded that the buoyancy preflexion method contribute to the improvement of structural performance and decreasing of the cross-sectional depth of floating structures.
본 연구에서는 콘크리트 부유구조체의 구조성능을 향상시키기 위한 부력 프리플랙션 효과에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 부력 프리플랙션은 부유구조체를 구성하는 모듈들의 부분적 부력차이에 의해 부유구조체에 프리플랙션 효과가 도입되는 것을 뜻한다. 부력 프리프랙션 효과를 검증하기 위해, 실제 설계에서 도출된 콘크리트 부유구조체 단면을 바탕으로 전체 부유구조체 길이에서 부력 부리플랙션 효과를 발생시키는 변단면 중앙부의 길이 비를 매개변수로 설정한 해석적 연구를 수행하였다. 해석결과는 부력 프리플랙션에 의해 도입되는 콘크리트 부유구조체의 하부 슬래브 응력상태와 부상 변위량에 대해, 이를 부력 프리플랙션과 활하중의 하중단계별로 분석하여 부력 프리플랙션 효과가 콘크리트 부유구조체의 구조성능에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 전체 부유구조체 길이에 대한 중앙부 모듈의 길이 비가 작은 경우에도 상대적으로 큰 부력 프리플랙션 효과가 발생되는 것으로 나타났다. 부력 프리플랙션 효과는 중앙부 모듈의 길이 비에 따라 포물선의 형태를 나타내며, 중앙부 모듈의 길이 비 40~60%에서 최대의 효과가 도입되는 것으로 나타났다. 인접한 모듈들의 부력차이를 이용하는 부력 프리플랙션은 원리가 간단하여 적용이 간편하고, 부유구조체의 하부 슬래브에 효율적으로 사전 압축응력을 도입시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이는 부유구조체의 하중지지능력 향상을 가져와 콘크리트 부유구조체의 구조성능 향상과 단면높이 슬림화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
