파랑하중을 받는 부유식 구조물의 동적거동에 대한 주파수영역 해석
Frequency Domain Analysis for Dynamic Response of Floating Structures Subject to Wave Loading
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초록
부유체 및 부유식 교량과 같은 부유식 구조물이 파랑하중에 대하여 나타내는 동적거동을 주파수영역에서 구하는 연구를 수행하였다. 먼저, 부분적으로 유체에 잠겨 파랑하중의 작용을 받는 부유체에 대하여, 이의 강체운동과 관련된 동유체력계수인 부가질량, 감쇠 및 파강제력를 선형포텐셜이론과 경계요소법을 이용하여 주파수영역에서 산정한다. 다음으로, 부유식 교량과 같이 앞에서 구한 부유체로 지지되며 유한요소를 이용하여 모델링되는 부유식 구조물에 대하여, 이의 동적거동에 관한 운동방정식을 수립한다. 동유체력계수들이 주파수 의존적 성질을 가지므로 해석은 주파수영역에서 수행한다. 적용 예제로서 반구와 같은 부유체를 이용하여 해석결과를 문헌과 비교 검증한 후, 부유식 교량을 지지하는 폰툰형 부유체에 대한 동유체력계수들을 구하고, 이를 이용하여 설계 파랑하중을 받는 부유식 교량의 동적 거동해석을 수행한다. 해석 예제를 주파수영역에서 해석한 결과 입사파스펙트럼의 피크 주파수와 교량의 고유진동수가 가까워 응답이 증폭될 소지가 있었으나 주파수 의존적인 파강제력의 피크가 벗어난 영향으로 응답이 증폭되지 않음을 알 수 있다.
Abstract
Dynamic response of floating structures such as floating body and floating bridges subject to waveload is to be calculated in frequency domain. Aded mass coefficient, damping coefficient and wave excitingelement method for a floating body which is partially submerged into water and subjected to wave force. Next,the equation of motion for the dynamic behavior of a floating structure which is supported by the floating bodiesand modeled with finite elements is written in frequency domain. After a hemisphere is analyzed and comparedwith the published references as examples of floating bodies, the hydrodynamic coefficients for a ponton typefloating body which supports a floating bridge are determined. The dynamic response of the floating bridge subjectfrequency domain. It can be sen from the example analysis that, although the peak frequency of the incoming wavespectrum is near the natural frequency of the bridge, the response of the bridge is not amplified due to the effect thatthe peak frequency of wave exciting force is away from the natural frequency of the bridge.
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