원심모형실험을 활용한 느슨한 실트질 모래지반에서 해상풍력 모노파일의 반복수평하중에 대한 거동 평가

초록

해상풍력 구조물은 파랑, 바람, 조류 등에 의한 반복수평하중에 장기적으로 노출되기 때문에 기초구조물 설계 시 이에 대한 고려가 필수적이다. 모노파일(monopile)은 일반적으로 육상에서 사용하는 말뚝에 비해 직경이 큰 중공형 강관으로 설계법이 잘 정립되어 있으며 시공이 비교적 단순하고, 안정적으로 풍력 구조물을 지지할 수 있는 장점이 있어 전 세계적으로 널리 활용되고 있다. 해상풍력 모노파일의 횡방향 정적하중에 대한 거동 평가는 American Petroleum Institute(API)에서 제안하는 p-y 곡선법을 활용하는데, 해상풍력과 같이 반복수평하중에 장기간 노출되는 경우 대구경 모노파일에 대한 p-y 곡선법의 적용성을 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내 서남해안 지역의 대표지반 중 하나인 느슨한 실트질 모래지반에서 양방향(two-way) 반복수평하중을 받는 모노파일의 거동을 원심모형실험을 통해 평가하였다. 그 결과, 모노파일의 거동은 반복하중 크기, 반복하중 횟수, 반복하중의 방향에 따라 달라지는 것을 확인하였다. 또한, API에서 제시하는 p-y 곡선법이 대구경 모노파일의 양방향 반복수평하중에 대한 거동을 과대평가하고 있음을 확인하였다.

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