Abstract
To construct a ship, blocks of various sizes must be moved and erected . In this process, lugs are used such that they match the block fastening method and various functions suitable for the characteristics of each shipyard facility. The sizes and shapes of the lugs vary depending on the weight and shape of the block structures. The structure is reinforced by welding the doubling pads to compensate for insufficient rigidity around the holes where the shackle is fastened. As for the method of designing lugs according to lifting loading conditions, a simple calculation based on the beam theory and structural analysis using numerical modeling are performed. In the case of the analytical method, a standardized evaluation method must be established because results may differ depending on the type of element and modeling method. The application of this ambiguous methodology may cause serious safety problems during the process of moving and turning-over blocks. In this study , the effects of various parameters are compared and analyzed through numerical structural analysis to determine the modeling conditions and evaluation method that can evaluate the actual structural response of the lug. The modeling technique that represents the plate part and weld bead around the lug hole provides the most realistic behavior results. The modeling results with the same conditions as those of the actual lug where only the weld bead is connected to the main body of the lug, showed a lower ulimated strength compared with the results obtained by applying the MPC load. The two-dimensional shell element is applied to reduce the modeling and analysis time, and a safety working load was verified to be predicted by reducing the thickness of the doubling pad by 85%. The results of the effects of various parameters reviewed in the study are expected to be used as good reference data for the lug design and safe working load prediction.
한 척의 선박을 건조하기 위해서는 다양한 크기의 블록(block)들을 이동 및 탑재해야 한다. 이러한 과정에서 블록의 체결 방법 및 각 조선소 설비 특성에 맞는 다양한 기능에 부합하는 러그를 사용하고 있다. 블록 구조의 중량 및 형태에 따라서 러그의 크기와 형상이 다양하며, 샤클(shackle)이 체결되는 홀 주변에 부족한 강성을 보완하기 위하여 덧판(doubling pad)을 용접하여 구조를 보강한다. 리프팅(lifting) 조건별 러그의 설계를 하는 방법은 보 이론(beam theory)에 의한 수계산 방법과 유한요소해석 모델링을 이용한 구조해석을 수행하고 있다. 해석적 방법의 경우, 요소의 종류와 모델링 방법에 따라서 결과 차이가 발생하여 표준화된 평가법의 정립이 필요한 상황이다. 이러한 모호한 방법론 적용 시 블록의 이동 및 반전(turn-over) 과정 중에서 심각한 안전 문제를 유발할 가능성이 있다. 본 연구에서는 러그의 실제 탑재공정에 따른 구조 응답을 평가할 수 있는 모델링 조건, 평가법을 확정하고자 다양한 변수의 영향을 수치 구조해석을 통하여 비교 및 분석하였다. 러그 홀(hole) 주변 덧판부와 용접 비드(bead)를 표현한 모델링 기법이 가장 실제적인 거동 결과를 주고 있다. 실제 러그와 동일한 조건(용접부 비드만 주재료와 연결)의 모델링에 등가하중을 적용한 결과는 MPC 하중 적용 결과보다 낮은 최종강도를 나타낸다. 더불어 해석 시간 단축을 위해서 2차원 쉘(shell) 요소를 적용한 경우, 덧판 두께를 85% 수준으로 감소시켜서 안전사용하중을 예측할 수 있음을 확인하였다. 논문에서 검토한 다양한 변수의 영향들 결과는 러그 설계 및 안전사용하중 예측에 근거 자료로 활용될 것으로 기대된다.