• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권3호
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• pp.403-423
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• 2016

The challenges involved with fatigue damage assessment of steel catenary riser (SCR) in the touchdown zone (TDZ) are primarily due to the non-linear behaviour of the SCR-seabed interaction, considerable uncertainty in SCR-seabed interaction modelling and geotechnical parameters. The issue of fatigue damage induced by the cyclic movements of the SCR with the seabed has acquired prominence with the touch down point (TDP) interaction in the TDZ. Therefore, the SCR-seabed response is critical for reliable estimation of fatigue life in the TDZ. Various design approaches pertaining to the lateral pipe-soil resistance model are discussed. These techniques have been applied in the finite element model that can be used to analyse the lateral SCR-seabed interaction under hydrodynamic loading. This study investigates the sensitivity of fatigue performance to geotechnical parameters through a parametric study. In this study, global analyses are performed to assess the influence of vertical linear seabed springs, the lateral seabed model and the non-linear seabed model, including trench evolution into seabed, seabed normalised stiffness, re-penetration offset parameter and soil suction resistance ratio, on the fatigue life of SCRs in the TDZ.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.300-313
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• 2014

파-지반의 상호작용 해석에 지금까지는 대부분 무한두께를 갖는 해저지반 상의 진행파와 무한두께 혹은 유한두께의 해저지반 상에서 완전중복파에 대해서만 해석해가 제안되어 있다. 본 연구에서는 임의반사율의 부분중복파동장에 선형파 이론과 유한두께를 갖는 해저지반에 Biot(1941) 3차원 압밀이론 및 지반탄성론에 기초한 유효응력 개념을 각각 적용하여 지반 내 동적응답에 관한 해석해를 새롭게 유도하며, 이에 수심과 반사율만을 변화시킴으로서 기존의 해석해가 간단히 얻어지기 때문에 그의 적용성이 보다 넓다. 본 해석해의 타당성은 무한지반 상의 진행파동장 및 완전중복파동장에 대한 Yamamoto et al.(1978) 및 Tsai & Lee(1994)의 해석해와 비교 검토로부터 검증된다. 또한, 본문에서는 유한깊이를 갖는 해저지반 상의 진행파동장, 완전중복파동장 및 임의반사율의 부분중복파동장에 대해 수심과 주기의 변화에 따른 본 해석해의 변화특성을 면밀히 검토한다. 이로부터 유한깊이의 지반은 무한두께의 경우와는 매우 상이한 지반응답(간극수압, 전단응력, 수평 및 연직 유효응력)을 나타내고, 반사율의 함수인 부분중복파동장에서 지반응답은 완전중복파동장에서의 값보다 일반적으로 작은 값을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제4권4호
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• pp.279-291
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• 2014

Smart flanges are used for pipeline and riser repair in subsea. In a typical case in the gas export pipeline project, the end cap bolts of a 4inch smart flange were broken during operation, and in turn leakage occurred. This work presents the detail of three dimensional finite element analysis of the smart flange to support the observed end cap bolts failure. From finite element analysis it turns out that in the presence of external bending moment, an uneven contact distribution is present between seal and end cap, which in turn changes the uniform load distribution on bolts and threaten the integrity of bolts. On the other hand, 3D finite element analysis of interaction between pipeline and seabed is presented by means of Abaqus to explore the distribution of bending moment along the pipeline route. It is found that lateral buckling occurs in the pipeline which introduces large bending moment.

• Ocean Systems Engineering
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• 제5권1호
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• pp.31-40
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• 2015

Three dimensional (3D) non-linear finite element analysis of offshore pipeline is investigated in this work with the help of general purpose software Abaqus. The general algorithm for the finite element approach is introduced. The 3D seabed mesh, limited to a corridor along the pipeline, is extracted from survey data via Fledermous software. Moreover soil bearing capacity and coefficient of frictions, obtained from the field survey report, and are introduced into the finite element model through the interaction module. For a case of study, a 32inch pipeline with API 5L X65 material grade subjected to high pressure and high temperature loading is investigated in more details.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.49-64
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• 2014

해안 및 해양구조물 하부의 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 과잉간극수압(진동과잉간극수압과 잔류과잉간극수압의 합)이 크게 발생할 수 있고, 이어지는 유효응력의 감소에 따라 해저지반에 액상화가 발생될 수 있다. 일단, 지반액상화가 발생 및 진행되면 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아진다. 특히, 중력식구조물이 설치된 하부지반내에서는 파작용에 의한 큰 과잉간극수압과 작은 유효응력으로 부터 발생되는 지반액상화의 여부를 정확히 예측할 필요가 있고, 이러한 지반의 동적거동 특성은 설계에 충분히 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 해저지반상 및 구조물의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 해저지반응답용의 수치해석프로그램 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)에 입력치로 적용하여 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 구조물의 시간변위를 정량적으로 평가한다. 이로부터 해저면상에서 전단응력을 고려한 경우 구조물 전면의 하부해저지반에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 액상화된 토립자는 흐름에 저항력을 상실하므로 세굴로 이어질 것으로 판단된다. 따라서, 태풍시 고파랑의 작용이 장시간 지속되는 경우 구조물의 전면에서는 지반액상화로 인한 지반강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 더욱 크게 발생되고, 더불어 구조물의 안정성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

• 한국해양공학회지
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• 제31권3호
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• pp.219-226
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• 2017

In this study, the impact characteristics of subsea pipelines that were installed in various soil types and burial depths were evaluated by a numerical method. An impact scenario replicated a dropped ship anchor that fell vertically and impacted an installed subsea pipeline. In order to calculate the impact force through terminal velocity, FLUENT, a computational fluid dynamic program and MDM (Moving Deforming Mesh) technique were applied. Next, a dynamic finite element program, ANSYS Explicit Dynamics, was used for impact analysis between the anchor and pipeline (or, subsea if they were buried). Three soil types were considered: loose sand, dense sand and soft clay by applying the Mohr-coulomb model to the seabed. The buried depth was assumed to be 0 m, 1 m and 2 m. In conclusion, a subsea pipeline was the most stable when buried in dense sand at a depth of 2 m to prevent impact damage.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.367-380
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• 2014

지진해일파(tsunami)에 의한 피해로 소중한 인명손실뿐만 아니라 침수 범람에 의한 가옥과 같은 건물의 유실 및 방파제, 교량 및 항만과 같은 사회간접자본의 심각한 파괴 등을 들 수 있다. 본 연구의 대상인 연안구조물에서 피해원인으로 먼저 큰 지진해일파력을 고려할 수 있지만, 더불어 기초지반에서 세굴과 액상화와 같은 지반파괴를 고려할 수 있다. 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2D-NIT(Two-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델로 부터 고립파를 조파시켜 직립호안 및 해저지반상에서 시간변동의 동파압을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적응답과 구조물의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄 소성해저지반응답의 수치해석프로그램인 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)모델에 입력치로 적용하여 해저지반 및 직립호안의 주변에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시 공간변화, 지반변형, 구조물의 변위 및 지반액상화 등을 정량적으로 평가하여 직립호안의 안정성을 평가한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.63-77
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• 2015

지진해일파(tsunami)에 의한 피해로 소중한 인명손실뿐만 아니라 침수 범람에 의한 가옥과 같은 건물의 유실, 그리고 방파제, 교량 및 항만과 같은 사회간접자본의 심각한 파괴 등을 들 수 있다. 본 연구의 대상인 연안구조물에서 피해원인으로 먼저 큰 작용파력을 고려할 수 있지만, 또한 기초지반에서 세굴과 액상화와 같은 지반파괴를 고려할 수 있다. 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 해저지반 내에 액상화의 가능성이 나타나고, 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 수위차를 이용하여 단파를 발생시키고, 그의 전파 및 직립호안과의 상호작용을 2D-NIT(Two-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델로부터 해석한다. 이러한 결과로부터 직립호안 및 해저지반상에서 시간변동의 동파압을 지반의 동적응답과 구조물의 동적거동을 정밀하게 재현 할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄 소성해저지반응답의 수치해석프로그램인 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)모델에 입력치로 적용하여 해저지반 및 직립호안의 주변에서 과잉간극수압비와 유효응력경로의 시 공간변화, 지반변형, 구조물의 변위 및 지반액상화 등을 정량적으로 평가하여 직립호안의 안정성을 평가한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.118-134
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• 2015

일정수심상에서 완전중복파와 흐름이 공존하는 경우 얕은 두께를 포함하는 유한두께 및 무한두께의 해저 지반내에서 동적응답을 나타내는 해석해를 유도한다. 이 때, Biot의 압밀이론에 기초하여 해저지반은 투과탄성매체로, 간극유체는 압축성으로, 그리고 지반내 간극수의 흐름은 Darcy법칙으로 각각 가정된다. 도출된 해석해는 기존의 해석결과와의 비교 검토로부터 검증되며, 실제 계산에서는 흐름속도, 입사파의 주기 및 지반두께 등의 변화에 따른 지반변위, 간극수압, 유효응력 및 전단응력의 변동특성을 면밀히 검토한다. 이로부터 흐름이 존재하는 경우 흐름으로 인한 입사파와 반사파의 주기 및 파장의 변화로 인하여 흐름이 없는 경우의 지반응답과는 많은 차이를 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.416-422
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• 2009

Offshore wind turbine are subjected to more various loads than general land structures and the stability of structures is supported by the piles driven deeply in the subsoil. So it is more important for offshore structures to consider seabed soil-structure interaction than land structures. And the response of a fixed offshore structure supported by pile foundations is affected by resist dynamics lateral loading due to wave forces and ocean environmental loads. In this study, offshore wind tower response are calculated in the time domain using a finite element package(ANSYS 11.0). Several parameters affecting the vibration characteristics of the natural frequency and mode shape and the tower response have been investigated.