불규칙 파랑 중 타워-경사 긴장재로 지지된 해중 터널의 전체계 구조 성능 분석

Abstract

부유식 터널과 터널의 위치 제어를 위한 계류시스템으로 구성된 해중 터널은 무수히 많은 해상교각의 건설 및 해저지반굴착작업이 불필요하여 깊은 수심을 갖는 해역에서의 교통수단으로 적용이 가능하다. 본 연구는 유체-구조 동역학 해석기법을 통해 타워와 경사 긴장재로 지지된 해중 터널의 전체계 구조 성능을 분석한다. 한국해양과학기술원(KIOST)은 2012년 사장식 해중 터널 개념 모델을 제안했는데, 이는 해저 지반에 고정된 타워에 정착된 경사 긴장재가 부유식 터널의 부상 및 환경하중에 의한 운동을 제어하도록 고안되었다. 이에 본 연구에서는 KIOST가 제안한 사장식 해중 터널의 극심한 파랑(severe wave) 중 터널의 운동특성과 긴장재 단면에 발생하는 동적 응력 및 피로손상도의 분석을 통해 전체계 구조성능을 분석하였고, 주요 기하학적 설계변수인 흘수와 타워 각재의 기울임이 구조 성능에 미치는 영향을 해석적으로 규명하였다.

A submerged floating tunnel (SFT), consists of submerged floating tube and mooring system, can be effectively applied as the alternative transportation system in deepwater because numerous pier construction and underwater excavation works are not required. This research aims to study the global structural performance of the SFT supported by fixed tower and inclined tendons performing hydrodynamic analysis. In 2012 Korea Institute of Ocean Science and Technology (KIOST) suggested the new-type SFT concept model designed from the structural concept of conventional cable-stayed bridges. The floating tube of the newly suggested system is moored by inclined tendons anchored to the fixed tower, not seabed anchors. In this paper, the motional characteristics of the floating tube and dynamic stresses and fatigue damages of the tendons under the severe wave are studied so that the global performance of the new-type SFT is intensively investigated. Also, the effects of the tunnel draft and tower leg inclination on the structural performance are analytically studied.