불규칙 파랑 중 해중 터널 계류선의 단기 피로 손상 분석 KCI

Title
불규칙 파랑 중 해중 터널 계류선의 단기 피로 손상 분석
Alternative Title
Investigation of Fatigue Damage of the Mooring Lines for Submerged Floating Tunnels Under Irregular Waves
Author(s)
김승준; 원덕희
KIOST Author(s)
Won, Deok Hee(원덕희)
Publication Year
2017-02
Abstract
As well as the strength check, fatigue life check is also mainly required for designing mooring lines of the floating structures. In general, forces which induce dynamic structural response significantly affect to fatigue design of the mooring lines. So, waves are mainly considered as the governing loading for fatigue design of the mooring lines. In this study, characteristics of the fatigue damage of the mooring lines for submerged floating tunnels (SFT) under irregular waves are investigated. For this study time domain hydrodynamic analysis is used to obtain motion of the tunnel and tension and stresses of the mooring lines under the specific environmental conditions. Also, the Rainflow-counting method, the Palmgren-Miner's rule, and S-N curves for floating offshore structures presented by DNV recommendation is applied to calculate the fatigue damage due to the fluctuating stresses. Referring to the design plactice of the tendon pipes for TLP (tension-leg platform), which is very similar structural system to SFT, it is assumed that a 100 year return period wave attacks the SFT systems during 48 hours and the fatigue damages due to the environmental loading are calculated. Following the analysis sequence, the effects of the tunnel draft, spacing and initial inclination angle of the mooring lines on the fatigue damage under the specific environmental loadings are investigated.



부유식 구조물의 계류선의 설계는 강도뿐만 아니라 피로수명 측면에서도 검토가 반드시 요구된다. 일반적으로 계류선의 피로 설계에는 동적 응력을 야기하는 하중이 지배적인 영향을 미치게 된다. 즉, 파랑이 주요 설계 하중으로 고려가 된다. 본 연구에서는 불규칙 파랑에 대한 해중 터널 계류선의 피로 손상 특성에 대해 분석한다. 시간 이력 유체-구조 동역학 해석을 통해 특정 환경 하중에 대한 해중터널의 동적 운동 및 계류선에 발생하는 장력과 응력을 계산하고, Rainflow 집계법 및 Palmgren-Miner의 법칙 그리고 DNV 기준에서 제시하는 해양구조물 설계를 위한 S-N 곡선을 고려하여 단기 피로 손상을 추정한다. 해중 터널의 계류 형식과 유사한 계류 형식을 갖는 인장각 플랫폼의 텐던 설계를 참고하여 100년 재현 주기 파랑이 48시간 지속되는 조건을 가정하여 이 환경 하중에 의한 피로 손상도를 추정한다. 본 해석 절차를 따르며, 함체의 흘수와 계류선의 간격 및 초기 기울임 각도가 피로 손상도에 미치는 영향을 분석한다.
ISSN
1226-363X
URI
https://sciwatch.kiost.ac.kr/handle/2020.kiost/1290
DOI
10.7781/kjoss.2017.29.1.049
Bibliographic Citation
한국강구조학회 논문집, v.29, no.1, pp.49 - 60, 2017
Publisher
한국강구조학회
Keywords
해중 터널; 계류선; 피로; 유체-구조동역학해석; 불규칙 파랑; Submerged floating tunnels; Mooring lines; Fatigue; Hydrodynamic analysis; Irregular waves
Type
Article
Language
Korean
Publisher
한국강구조학회
Related Researcher
Research Interests

Ocean and coastal engineering,Structural engineering,Fire engineering,해양해안공학,구조공학,화재공학

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