충격수평하중을 받는 모노파일의 거동 평가

Abstract

풍력, 조력, 파력에 의해 발생하는 수평하중은 해상풍력발전용 모노파일의 안정성을 결정하는 중요한 인자중 하나이다. 본 연구에서는 전기저항식 변형률계를 연결한 측정시스템을 통하여 충격수평하중이 작용하는 모형 모노파일의 거동을 분석하고자 하였다. 암으로 구성된 해저지반에 모노파일이 지지된 경우를 모사하는 실내실험을 수행하기 위하여, 모형 모노파일은 파일과 고정판으로 구성하였으며, 파일의 끝단을 고정판에 고정시켰다. 모노파일의 고유주파수는 모형파일의 표면에 있는 나사산을 따라파일의 길이를 조절함으로써 변화시켰다. 또한, 충격수평하중은 해머진자를 고정된 진자길이와 각도에서 자유낙하시켜 발생시켰다. 충격수평하중에 따른 모형 모노파일의 거동을 모니터링하기 위하여, 전기저항식 변형률계를 파일의 표면에 길이방향으로 대칭을 이루도록 설치하였다. 실험결과, 모노파일의 고유주파수가 증가함에 따라 최대모멘트는 증가하였으며, 길이방향으로 모멘트의 증가량은 증가하였다. 또한, 이론식으로 산정한 고유주파수와 충격하중을 가한후 측정된 고유주파수는 잘 일치하였다. 본논문에서 제시한 모형 모노파일은 실제 해상풍력기초의 거동분석에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.