다중 하중조건에서의 자켓형 해양구조물의 중량저감 최적설계

Abstract

자켓형 해양구조물은 대표적 고정식 해양구조물로서 목표 설치해역의 해양환경조건에서 설계수명동안 운용된다. 설치해역은 건조장소 및 수리시설과 같은 육상시설에서 멀리 떨어져 있기 때문에 사고나 고장에 대한 대처에 어려움이 있다. 따라서 설계수명동안 충분한 구조안전성을 가질 필요가 있으며, 이를 위해 설계 시 선급에서 제안하는 안전계수 등을 도입하여 안전성을 확보하게 된다. 하지만 이는 지나치게 보수적인 설계를 도출할 수 있고, 이는 건조 비용의 상승을 야기하는 등의 단점이 있다. 따라서 본연구에서는 기존 선급 규정에 의해 설계된 자켓형 해양구조물에 대해 주어진 설치해역의 환경하중을 반영하면서 충분한 구조안전성을 확보하는 중량 저감 최적설계를 수행하여 앞선 단점을 개선하고자 하였다. 자켓형 해양구조물에 작용하는 해양환경하중은목표 설치해역의 파랑, 조류, 바람에 의해 구조물에 작용하는 하중들이 복합적으로 작용하며, 이 때 하중이 구조물에 작용하는 방향에 따라 여러 하중 조합으로 결정된다. 자켓형 해양구조물의 중량저감 최적설계를 위해 구조물을 구성하는 원통형 부재들의외경과 두께를 설계변수로 선택하였고, 이 중 동일 외경과 두께를 지니는 설계 변수들을 하나의 그룹으로 정의하였다. 또한 주어진 하중과 경계 조건에서 설계민감도해석을 수행하여 자켓형 해양구조물의 중량에 영향이 큰 설계 변수들을 선별하였다. 뿐만 아니라 본 연구에서는 도출된 자켓형 해양구조물 최적설계(안)의 건조 가능성을 고려하기 위해 현장에서 제작 가능한 부재들의 외경과 두께를 적용하여 그 결과를 비교 분석하였다.