개요

• 포항영일만항 외곽시설(2-1단계) 축조공사에 시공되는 케이슨의 3차원 탄소성 해석을 수행하여 동 케이슨 구조물의 파압 등을 포함한 전반적 하중에 대한 안전성 평가

• 3차원 파랑하중의 정확한 수치 모형화가 어려운 점을 감안하여 설계파압 중 구조물에 가장 불리하게 작용하는 하중경우에 대하여 탄소성해석 수행

• 사용하중상태 중 가장 불리한 조건에 파압을 작용시켜 균열의 발생여부를 확인하며 재료비선형 해석을 수행하여 파압의 강도가 증분을 가지고 확대되어갈 때 균열의 발생시점을 확인함과 동시에 진전양상을 파악하고 이때 균열이 발생하는 부분에서 균열폭을 산정하여 허용균열폭(0.3mm) 이내에 드는지 확인

해석의 종류

• 철근 콘크리트 구조로 이루어진 케이슨에 대한 소성이후 거동을 보고자 비선형재료모델 사용, 재료비선형 해석 수행

요소의 종류

• 3차원 판요소 (3차원 Shell(QTS4,TTS3) 부재 사용)

• 탄소성 재료모형을 사용 (Cracking Concrete 82번 모델)

경계조건

• 케이슨 바닥면은 모든 자유도에 대해 고정단 설정

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 파압과 수정된 고다의 파압산정식 (Takahashi, Tanimoto, and Shimosako, 1994)에 따라 구조물에 더 큰 영향을 줄 것으로 판단되는 파압으로 해석을 수행하고자 하였으며 고다 파압산정식으로 구해진 설계파압을 해석에 적용

해석결과

전면벽 균열분포

종격벽 균열분포

하중단계별 응력분포 및 균열벡터(하중단계 29)