잠수병 포화잠수 우물통 Suction Caisson pile

소개글

잠수병 포화잠수 우물통 Suction Caisson pile에 대한 보고서 자료입니다.

목차

● 잠수병 이란?

● 포화잠수 란?

● 우물통 기초

● Suction Caisson pile

본문내용

내부와 외부의 압력차를 자동
으로조절하는 것이 필요하다. 이것을 응용하여 해저층에 굴착없이 강력한 Anchor를 지중에 설치할 수 있다. <그림 6>은 Embedded Suction Anchor의 설치 모식도이다. 그림에서보여지는것처럼Suction Pile 하단부에Anchor를부착하여 Suction Pile의 설치와 동일한 방법으로 설치한 후 Suction Pile만인발하면 지중 Anchor의 설치가 완료된다. 이렇게 지중에 설치된Anchor는지층의수동토압으로인하여큰인발저항력을가진다.지반으로 완전히 관입하게 되면, 파일 내부가 토사로 완전히 꽉 차게 된다. 따라서수직하중을받는Suction Pile의지지력은파일외부주면마찰력과 파일 전체 단면에 대한 End Bearing에 의하여 지배된다.<그림7> 파일인발에대한파괴양상은크게2가지형태가있다.파일이상대적으로직경에비하여길이가짧고하중이천천히가해질경우에는 파일 몸체 자체만 빠져 올라오게 되는데 이 경우의 인발 지지력은 파일 자중과 파일 내부 및 외부의 마찰력에 의하여 결정된다. 반면에파일의 길이가 상대적으로 직경에 비하여 크고 하중이 빠르게 가해 질경우에는 파일 내부의 토사가 파일과 함께 일체로 딸려 올라오게 되는데, 이 경우의 인발지지력은 파일 외부 마찰각과 파일 하단면의 토사의인장저항력그리고파일자중및파일내부의토사의무게에의하여지배된다.Suction Pile의임의방향의극한지지력의일반해를이론적으로구하는것은 현실적으로 불가능할지도 모르고 가능하다고 하더라도 너무 많은시간과 노력이 요구될 것이다. 따라서 임의 방향에 대한 지지력은 앞에서설명한수직및수평방향의극한지지력으로부터연장된파괴포락선(Failure Envelop)을이용하여산정될수있다.<
3. Suction Pile3. Suction Pile의적용Suction Pile이 기존 파일과 비교되는 가장 큰 특징은 수심이나 크기에제약이 없다는 것이다. 따라서 원하는 크기의 파일을 어느 위치에나 쉽게 설치할 수 있다. 세계적으로 최근 수 십년 간 거대 해양 구조물(VeryLarge Offshore Structures)이 건설되어 왔고 또한 새로운 개념의 해양 공간의 창출에 각 국이 매진해오고 있다. 80년대 말에 노르웨이에 의해 건설된 석유 시추 Platform인 Golfaks C Gravity Platform, 일본에서 건설한 간사이공항과 연구중인 Mega-Float, 미해군의 MobileOffshore Base, 영국에서 추진중인 6,000기의 해상 풍력 발전소 등이좋은 예들이다. 국내에서도 경제적인 세계중심지로서의 역할을 위한Hub-항만이나 공항, 해상 도로건설 등 거대 해양 구조물의 건설이 절실한 상황이며, 화석 자원의 고갈로 인한 새로운 개념의 에너지원의 개발이 필요하다. 아울러 기존 항만이나 방파제 등과 같은 구조물의 건립으로 인하여 장단기적인 환경파괴가 심각하게 대두되고 있어 동일한 기능을 수행하면서도 친환경적인 새로운 개념의 구조물의 창출이 시급한 상황이다.
Suction Pile을 이용한 해상 구조물은 수없이 많지만, 이 기고에서는 그중흥미로운몇가지만소개하기로한다.
3.1 Suction Pile 기술을 적용한 신형식 방파제 국내에서 기시공된 대부분의 방파제는 사석 매립형 Caisson식 방파제로서이는수심이깊거나해성점토층이깊을경우에는사석으로요구되는 케이슨 기초층을 형성하기 위하여 여러가지 공법을 적용하더라도 근본적으로막대한공사비및 공기가필수적이며, 공사중이 나후에 붕괴 나잔류 침하와 같은 여러가지 문제가 발생할 가능성이 높다. 최근 부산 모방파제의 함몰은 그 좋은 예라 하겠다. 이를 해결하기 위하여 매립을 하지 않는 형식, 예로써 부유식 방파제 등과 같은 다양한 형식의 방파제가 연구되어 왔다. 하지만 부유식은 제어할 수 있는 파의 파장이 제한적이라 비교적 파가 작은 내항에 그 적용이 한정되고, 고정형은 심해저의 파가 큰 곳에 적용 가능하나 강력한 파압을 제어할 수 있는 기초나Anchor의 설치가 불가능하거나 가능하다 하더라도 너무 큰 공사비와위험이수반되어해결점을찾지못하여왔다.
그렇지만, Suction Pile 기술로 기 서술한 바와 같이 거대한 파일과Anchor의 시공이 가능하게 되었기 때문에 신개념의 환경 친화적인 고정형 방파제의 시공이 가능케 되었다. Suction Pile을 이용한 고정형 방파제의 모식도는 <그림 13>에 보여진다. 박스 형태의 방파제로 부력을 이용하여 방파제 자체하중을 최소화시키고 조수간만에 따른 하중, 변위를 부력통으로 조절하여 원천적으로 방파제의 연직하중을 상쇄시켜 압밀침하를 방지하고, 횡방향 하중은 Suction Pile의 횡방향 지지력과Embedded Suction Anchor의 인발 지지력으로 제어한다. 이 방파제형식은바닷물이기둥사이로자유롭게이동할수있어환경오염을최소화할수있다. 수심과연약점토층이깊을수록공기및공사비가기존매립형방파제에비하여상대적으로크게줄어든다
3.2 Suction Pile 기술을 적용한 신 형 식해상 공간 일본에서 건설한 간사이 국제 공항이 세계적으로 인간이 바다에 창출한대표적인생활공간이다. 하지만해상점토위에사석및토사의매립으로건설된 이 인공섬은 매년 심각한 침하 문제로 골치를 앓고 있다. 위에서설명한 역학적 개념으로 인공섬을 건설하면 침하 문제는 원천적으로 제거될 수있다. 이와 같은 거대구조물의 실현은Suction Pile 기술로 인하여 해저에 거대기초나Anchor를 설치할 수 있어 가능해졌다. 상부는 공항 활주로나 항만으로 이용되고 내부는 호텔, 백화점 등과 같은 인간 생활공간으로활용되는해상도시를매립없이효과적으로건설할수있게되었다.<그림 14> 그밖에도 해상 항만, 조선소, 발전소, 모래유실 방지시설, 해상조력및풍력발전시설등그적용범위가무궁무진하다. 결론적으로Suction Pile로인하여기존해상구조물들과같은기능을수행하는개념이전혀다른환경친화적인구조물의창출이가능해졌다.현재로서는 우리의 기술이 세계의 다른 경쟁자들보다 우위에 있다고 판단되나계속적인투자와정부및학계의도움이없다면, 곧 일본등과 같은 경쟁자들에게 주도권을 빼앗길 것은 자명하다. 따라서 가능한 짧은시간내에 국내에서Suction Pile을 이용한 신개념 해양 구조물의 건설이 절실하다

키워드

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