DNV-RPP-105를 개선한 취수관 허용자유경간 산정기법 개발

Abstract

해수를 이용하여 건물의 냉난방으로 활용하기 위해서는 취수관 개발이 필수적인데, 취수관은 건설 초 기 해저맨 아래에 매설하지만 해양환경하중 등에 의하여 해양환경에 노출되는 자유경간이 발생한다. 취수 관은 자유경간이 발생되면 직접적인 파랑과 조류의 하중을 받을 뿐 아니라, 와류유기진동이 발생하여 피로 파괴 될 수도 있다. 따라서, 취수관의 유지관리 측면에서 안전성을 확보하기 위해서 자유경간의 허용길이 를 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 DNV(노르웨이 선급)에서 제시하는 자유경간 해석 모델을 기반으로 하여, 수정된 허용자유경간 산정 방법에 관하여 연구한다. 흐름(Inline)방향과 흐름직각(cross-flow)방향 에서 감소속도에 따른 허용자유경간을 산정하였으며, 와류유기진동의 진동수와 자유경간의 고유진동수가 공진이 발생하지 않는 최소 자유경간 길이를 허용자유경간으로 고려하였다. 허용자유경간을 산정한 후에 는 극한한계상태에 대한 응력을 검토하여 허용응력 이내에 들어올 경우 최종 허용자유경간으로 결정하였 다. 한편, 감소속도가 일정 범위를 벗어나는 경우에는(1.*>Rv_inline 또는 Rv_inline>4.*, 2.0>Rv_cf 또 는 Rv_cf<16.0) 와류유기진동의 영향이 없다고 판단하여 자중 혹은 직접적인 해양환경하중에 저항할 수 있 는 허용길이를 산정하였다. 개발된 기법은 수치해석코드로 개발하였으며, 사용자가 쉽게 사용할 수 있도 록 사용자환경 프로그램으로 개발하였다.조류의 하중을 받을 뿐 아니라, 와류유기진동이 발생하여 피로 파괴 될 수도 있다. 따라서, 취수관의 유지관리 측면에서 안전성을 확보하기 위해서 자유경간의 허용길이 를 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 DNV(노르웨이 선급)에서 제시하는 자유경간 해석 모델을 기반으로 하여, 수정된 허용자유경간 산정 방법에 관하여 연구한다. 흐름(Inline)방향과 흐름직각(cross-flow)방향 에서 감소속도에 따른 허용자유경간을 산정하였으며, 와류유기진동의 진동수와 자유경간의 고유진동수가 공진이 발생하지 않는 최소 자유경간 길이를 허용자유경간으로 고려하였다. 허용자유경간을 산정한 후에 는 극한한계상태에 대한 응력을 검토하여 허용응력 이내에 들어올 경우 최종 허용자유경간으로 결정하였 다. 한편, 감소속도가 일정 범위를 벗어나는 경우에는(1.*>Rv_inline 또는 Rv_inline>4.*, 2.0>Rv_cf 또 는 Rv_