In general the loads due to ocean wave are considered as main design parameters governing the global structural safety of VLFS (Very Large Floating Structure). In order to predict design wave loads accurately, hydro-elastic analysis must be conducted considering the initial global flexural rigidity of VLFS. However, in order to determine the structural scantling of major members (deck, bottom, side panels and longitudinal / transverse BHD etc.), static load and design wave loads must be given as explicit form generally. Therefore in order to determine a proper structural arrangement and scantlings of VLFS at initial design stage, both calculations of structural scantling and hydro-elastic analysis for wave conditions must be conducted iteratively and the convergence of their results must be checked. On this paper, based on the case design of a 500×300 m size's floating marina resort, the details of structural design technique using hydro-elastic analysis are explained and discussed. At first, the environmental conditions and the system requirements of the design of marina resort are described. The scantling formulas for the major members of pontoon type VLFS are proposed from the local and global design points of view. Considering the design wave loads as well as static design loads, the structural safety is checked iteratively.
For the development of the practical design and analysis scheme of a bridge connecting to the typical VLFS, relevant design criteria and theory and techniques are studied and numerical analysis for the verification of the structural safety of the bridge are carried out. For the design of a typical steel bridge, characteristics of proper type bridge are reviewed and the requirements fur the bridge of this kind are studied as well as the environmental loads. By using the design spiral technique, several alternatives are investigated and an efficient type of a bridge is initially designed. Structural idealization is performed to make overall structural analysis first, and the structural behaviors of the proposed bridge in the given loading condition are evaluated. Through this study a bridge is finally proposed and it is found that this one works well for the connecting function of the bridge.
본 논문에서는 고차경계요소법을 사용하여 폰툰형 초대형 구조물의 유탄성 응답을 해석하였다. 폰툰형 구조물의 설치가 예상되는 천수심 해역에서 유탄성 응답 해석에서 흘수의 영향을 고찰하였다. 초대형 구조물인 경우 실제 해상파의 파장 범위인 단파장 구간일 때 흘수의 영향을 무시한 해석은 구조물의 유탄성 응답과 상대파고를 과소평가 하는 것으로 나타나 폰툰형 구조물에서도 흘수 영향을 고려한 해석이 중요함을 보였다.
본 논문은 착저식 방파제를 고려하여 방파제 후면에 위치한 부유식 해상공항의 파도 중에서 유탄성 응답을 계산하는 방법을 제시하였다. 방파제 효과를 고려한 일반화된 방사문제를 해석하기 위하여 소오스-다이폴 분포법을 사용하였고, 산란문제를 해석하기 위하여 속도포텐셜접속법과 소오스-다이폴 분포법을 이용하였다. 구조물의 응답은 자유-자유 보의 고유 모드함수에 의한 모드 해석법을 사용하여 계산하였다. 계산 모델로 길이가 1000m의 해상공항 구조물을 도입하였고, 방파제의 효과를 살펴보기 위해 방파제와 해상공항사이의 거리 및 입사화랑의 각도를 변화시키면서 수직 응답 및 굽힘 모우멘트 등을 계산하였다.
부유식 초대형 해상구조물(VLFS : Very Large Floating Structures)의 구조설계는 대상 구조물의 종류와 그 구조형식 등에 따라 구체적인 설계조건 혹은 설계의 기본 계획이 달리 나타날 수 있다. 본 연구에서는 설계조건의 설정, 구조형식 및 재료의 선택, 설계하중의 추정, 부재 배치 및 치수결정 등의 과정으로 나타나는 초대형 해상구조물의 구조설계 기법에 관하여 기술하고, 구체적인 적용례로서 부산 해상공항 및 컨테이너 물류기지 개발안에 대한 초기 구조설계 과정과 그 결과를 소개한다.
For the development of the practical methods of structrual analysis of typical VLFS. Orthortropic plate theory and a grillage beam theory and modeling techniques are studied and relevant numerical analysis are carried out. For the design of pontoon type VLFS, an efficient and reliable structural analysis techniques must be established, and as corresponding methods, two approaches mentioned above were studied in view point of their applicability and efficience. For that purpose, structural idealization is performed to make overall structural analysis first, and the structural behaviors of the model in the airplane landing simulation are evaluated. Through this study it is found that the structural idealization using orthotropic plate and grillage modeling are porved to be adequate and the numerical analysis results for real VLFS yields acceptable deformations in the corresponding simulations.
In this study, we focus on the submerged plate built into the Very Large Floating Structure with the partial openings of Sm long, which enables the reverse flow of incident wave to generate the wave breaking. The purpose of this study is to investigate the characteristics of wave exciting forces acting on the submerged plate and the fore part of VLFS. Firstly, we have carried out the extensive experiments to understand the characteristics of the wave exciting forces. Then we have performed the numerical simulations by applying the Marker and Cell method (MAC method) and compared with the experimental results. We discuss the validity of MAC method and the effects of the submerged plate on the motion of VLFS. As a result, we get the conclusion that the submerged plate is useful for reducing the wave exciting forces acting on the structure behind the submerged plate.
In this paper, the effect of stiffness on hydroelastic responses of plate-like floating structure under wave loads are studied. Direct method is used for the numerical analysis. In the numerical analysis, structural equation is formulated by finite element method(FEM) and higher order boundary element method(HOBEM) is employed for the analysis of fluid flow. A 1000m-long VLFS(Very Large Floating Structure) is considered in numerical analyses. By analyzing VLFS for various cases of stiffness, the characteristics of hydroelastic responses with the variation of stiffness are investigated.
The fatigue strength analysis of VLFS is carried out by using a 3-dimensional plate finite element model with a zooming technology which performs the modeling of wide portions of the structure by a coarse mesh but the concerned parts by a very fine mesh of t by t level. And a stepwise substructure modeling technique for global loading conditions is applied which uses the motion response of the global structure from 2-D plate hydroelastic analysis as the enforcing nodal displacements of the concern 3-D structural zooming model. Seven incident wave angles and whole ranges of frequency domains of wave spectrum are considered. In order to consider the effect of breakwater, the modified JONSWAP wave spectrum is used. Applying the wave data of installation region, the longterm spectrum analysis is done based on stochastic process and the fatigue life of the structure is estimated. Finally some design considerations from the view point of fatigue strength analysis of VLFS are discussed.
본 논문에서는 대규모 유탄성 해석을 통해 초대형 부유식 해상구조물의 설계 차트를 개발했다. 초기 설계단계에 본 챠트를 이용해서 고비용의 유탄성 해석을 사용하지 않고도 초대형 부유식 해상구조물의 유탄성 거동을 예측이 가능하다. 본 논문에서는 두 가지 종류의 설계챠트 I, II을 개발하여 제시하였다. 설계차트 I은 특정 주파수의 파랑에 대한 구조물의 최대응력 응답진폭함수를 얻을 수 있도록 개발되었다. 설계차트 I의 경우 동일한 변장비와 무차원 구조강성계수를 갖는 모든 구조물에 적용이 가능하다. 설계챠트 I과 파랑스펙트럼의 적분을 통해 설계차트 II를 개발하였으며, Beaufort 풍력급에 따른 Bretschneider 스펙트럼을 적용해 해상의 환경요인을 고려하도록 구성되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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