개요

• 울산북방파제에 시공되는 케이슨의 3차원 탄소성해석을 수행하여 동 케이슨 구조물의 파압등을 포함한 전반적인 하중에 대하여 안전성 평가

• 3차원 파랑의 정확한 수치 모형화가 어려운 점을 고려하여 설계파압 중 구조물에 가장 불리하게 작용하는 하중경우에 대하여 탄소성해석

• 사용하중상태중 가장 불리한 조건의 파압을 작용시켜 균열의 발생여부를 확인하며 재료 비선형 해석을 수행하여 파압강도가 증분을 가지고 확대되어갈 때 균열의 발생시점을 확인함과 동시에 진전양상을 파악하고 이때 균열이 발생하는 부분에서 균열폭을 산정하여 허용균열폭(0.3mm) 이내에 드는지 확인

해석의 종류

• 철근콘크리트 구조로 이루어진 케이슨에대한 소성 이후의 거동을 보고자 비선형 재료 모델을 사용, 재료비선형해석 수행

요소의 종류

• 3차원 판요소(3차원 Shell (QTS4), 3차원 입체요소(Solid( HX8M, PN6)부재사용)

• 탄소성 재료모형을 사용 (Cracking Concrete82번 모델)

경계조건

• 구조해석을 위한 경계조건으로 케이슨 바닥면은 모든 자유도에 대하여 구속 설정

하중조건

• 케이슨 구체자중(상치콘크리트 포함)은 모델링에 반영된 형상과 기하학적 특성에 따라 LUSAS 프로그램 내부에서 고려되도록 Body Force하중을 재하

• 케이슨 덮개 : 케이슨 상부에 등분포 하중으로 재하

• 속채움하중 : 케이슨 바닥판과 벽체에 등분포 하중으로 재하

• 등대자중 : 상치콘크치트의 중앙부에 분포하중으로 재하

• 파력 : 파압하중강도에 따른 균열의 발생과 진전해석을 위하여 하중의 강도를 증가시키면서 해석을 수행하였다. 파압의 방향은 케이슨에서 유공구간이 있어 균열이 발생할 가능성이 높은 주위에 파압이 작용하도록 함

해석결과

하중단계별 응력분포 및 균열벡터

원통형 외벽 균열분포(My(b)방향)