개요

• 감천항 공영수산물 도매시장에 시공되는 안벽 케이슨의 3차원 탄소성 해석을 수행하여 구조물의 파압 등을 포함한 전반적 하중에 대한 안전성을 평가하였다. 3차원 파랑하중의 정확한 수치 모형화를 위하여 CADMAS_SURF를 이용하여 동파력을 산정하였으며 산정된 50년도 빈도 고조위 파압강도 이력에 대하여 해석을 수행하였다. 동파력을 시간이력하중으로 작용시켜 전체 파압강도 작용시간에 대한 해석을 통하여 발생하는 응력의 수준을 검토하고 이때 발생하는 균열에 대한 균열폭을 산정하여 허용균열폭을 만족하는지 검토하였다.

요소의 종류

• 전체 구조물 – 3차원 Shell요소 (QTS4)

• 지반 – 3차원 입체요소 (HX8M)

• 지반의 무한경계 – 3차원 조인트 요소 (JNT4, Joint Properties General)

재료특성

• 구조물 – 콘크리트 재료특성을 적용하였으며, Rayleigh damping에 사용되는C = αM+βK  에 사용되는 α, β는 본 해석에 앞선 고유진동해석으로부터 얻어낸 고유치로부터 산출하여 적용하였다.

• 지반 – 해당 지역의 지질주상도를 참조하여 초기값으로 사용하되, 가해진 지진파에 대한 응답에 따라 달라지는 비선형 재료특성을 가지는 지반의 특성을 반영하기 위해 지진파 종류별로 선형해석을 통하여 각 위치별 지반특성을 추출해내어 등가 선형 재료특성을 적용하였다.

경계조건

• 구조해석을 위한 경계조건으로 케이슨 바닥면은 모든 자유도에 대해 모두 구속을 설정하였다.  

하중조건

• 케이슨 구체 자중은 모델링에 반영된 형상과 기하학적 특성에 따라 LUSAS 프로그램 내부에서 고려되도록 Body Force 하중을 재하

• 케이슨덮개 : 케이슨 상부에 등분포 하중으로 재하

• 속채움하중 : 케이슨 바닥판과 벽체에 등분포하중으로 재하

• 파압 : CADMAS-Surf에서 얻어진 50년 빈도 고조위파 시간이력을 파압에 적용하였다.

해석결과

고조위시 동파력에 대한 구조물 최대 휨응력분포도 (SE, VonMises Stress)

대 휨응력 발생위치에서의 응력(SE)-시간 그래프

슬리트부 균열 분포 (Mx(t)방향)