인장계류식 해양구조물의 구조응답에 미치는 굽힘강성의 영향

Abstract

The structural response characteristics of Tension leg platforms(TLPs) in waves are examined for presenting the basic data for structural design of TLPs. The numerical approach is based on a combination of the three dimensional source distribution method and the structural response analysis method, in which the superstructure of TLP is assumed to be flexible instead of rigid. Hydrodynamic and hydrostatic forces on the submerged surface of a TLP have been accurately calculated by excluding the assumption of the slender body theory. The hydrodynamic interactions among TLP members, such as columns and pontoons, and the structural damping are included in structural analysis. The mooring forces are estimated as the sum of pretension of tendons and variational tension due to longitudinal displacements. Stiffness matrices of elastic beam elements connecting nodes are formulated by ordinary method of three dimensional frame analysis. The equation of motion about the whole structure is obtained by the sum of forces and moments acting on each nodes.1. 서 론최근의 해양개발은 심해로 관심을 돌리고 있으며, 21세기의 새로운 해저자원 개발은 대부분 500m 이상의 심해에서 이루어질 것으로 예상되며, 인장계류식 해양구조물(TLP)은 이러한 심해 해저자원의 시추 및 생산을 위한 대표적인 구조물이다(Mercier et al., 1991). 미국, 유럽, 일본 등 해양 선진국에서는 경제적인 TLP의 실용화 기술 개발을 위한 많은 연구와 해양실험이 진행되었으며(Teigen and Haver, 1998; Kanetsuna et al., 1994 ; Zou, 2003), 국내에서도 한국해양연구원에서 해양공학수조를 활용하여 TLP의 운동 모형시험과 수치계산 결과의 해석을 수행하였다(김진하 등, 2000).구자삼 등(1995;1996)은 3차원 특이점 분포법과 탄성응답 해석법을 결합하는 것에 의해 구조물을 다수의 외각요소로 분할하고 외각요소간의 유체역학적 상호간섭을 고려하여 유체력을 평가하였으며, 외각요소의 중앙점을 절점으로 하고, 이 절점들을 탄성 보요소로 연결하여 유한요소법에 의해 운동방정식을 정식화함으로써 해양구조물에 작용하는 정밀한 유체력 평가와 구성부재간의 유체역학적 상호간섭을 고려할 수 있는 인장계류식 해양구조물의 탄성응답 해석법을 개발하였다.