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KDS 43 20 00 부유식 구조물 설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
- 부유식 구조물의 안전성, 사용성, 내구성 확보를 위한 설계, 시공, 유지관리 단계의 기술적 사항 기술
1.2 적용범위
- 정온 수역에 설치되는 부유식 건물을 대상
- 부유식 건물 상부 구조와 하부 함체의 해석 및 설계 절차에 대한 사항 기술
- 상부 구조의 상세 설계는 KDS 41 00 00 해당 기준 적용
1.3 참고 기준
- 관련 법규: 없음
- 관련 기준:
- KDS 41 10 05 건축구조기준 총칙
- KDS 41 10 10 건축구조기준 검사
- KDS 41 12 00 건축물 설계하중
- KDS 41 20 00 건축물 콘크리트구조 설계기준
- KDS 41 30 10 건축물 강구조 설계기준
- KDS 41 50 00 목구조 설계기준
- KDS 64 10 10 항만 및 어항 설계기준
- ACI357.2R-10 Report on Floating and Float-In Concrete Structures
- 일본건축학회 ʻ해양건축물 구조설계지침(부유식) ·동해설
- 한국선급 ʻ초대형 부유식 해상구조물 Provisional Guidance
1.4 용어의 정의
- 건현: 부유식 구조물 중앙에서 수면부터 상부 슬래브까지 수직 거리
- 계류시설: 부유 구조물의 위치 고정 시설
- 밸러스트: 함체 안정 유지를 위한 중량물
- 부유식 건축물: 물 위에 떠 있는 함체 위에 지어진 건축물
- 부유식 함체(floating pontoon): 자체 부력으로 물 위에 뜨는 함체
- 부유식 구조물: 부유식 함체 위에 설치되는 부유식 건축물을 포함한 전체 구조물
- 저면바닥: 물과 접촉하는 부유식 함체의 바닥면
- 정온수역: 항시 파고 1m 이하인 내수면 또는 해수면
- 정주형: 거주용도 건물 (장기/단기 거주 구분)
- 파랑하중: 파도에 의해 구조물에 가해지는 하중
- 파압: 파랑에 의한 함체 물 접촉 면의 압력
- 측벽: 함체의 물과 접촉하는 외측벽
- 항주파: 선박 항해 중 발생하는 파도
- 흘수: 물에 잠긴 함체의 가장 밑 부분까지의 수직 거리
1.5 기호의 정의: 없음
1.6 하중
1.6.1 일반사항
- 부유식 구조 설계 하중은 KDS 41 12 00, 구조물 특수성, 사용 조건, 작용 환경 등 고려
1.6.2 발라스트에 의한 하중
- 고정하중으로 고려
1.6.3 부유식 구조의 활하중
- KDS 41 12 00 (3) 활하중 적용
- 함체 건현 산정 위한 활하중은 소요 건현으로 구함
1.6.4 정수압과 부력
- 유체압(F)의 하중 계수 적용
1.6.5 계류, 견인장치에 의한 하중
- 활하중의 하중 계수 적용
- 계류력은 4.3 계류장치 참조
1.6.6 환경하중
- 파랑, 해류/조류, 조석, 지진, 지진해일/폭풍해일, 적설, 결빙, 유빙, 빙압, 생물 부착 등 고려
1.6.6.1 파랑하중
- 설계용 파고 및 주기는 파랑 변형 고려하여 설정
- 설계용 파향은 부유식 구조물에 가장 불리한 방향
- 모리슨식 또는 수치 계산 적용
- 동요에 의한 관성력 고려 (계류 해석, 상부 구조 부재 가속도 산정)
1.6.6.2 해류/조류 등의 유체력
- 유향 방향 저항력과 양력으로 구분하여 산정
- 홍수 예상 위치는 홍수 하중 고려
1.6.6.3 지진하중
- 계류장치를 통한 진동력, 지진해일 고려
1.6.6.4 설하중
- 강설 수역에 설치된 구조물은 KDS 41 12 00 (4) 적용
- 적설에 의한 중량, 풍하중 증가, 복원성능 영향 고려
1.6.6.5 빙하중
- 유빙, 결빙, 착빙 발생 수역에 설치된 구조물은 다음 고려
- 빙하중, 빙압력, 복원성 영향, 표류빙 충돌
1.6.6.6 생물부착 등
- 중량 증가, 파력 증대, 유체력 증가, 저항력 증가 등 고려
1.6.7 우발하중
- 접안 충격 하중, 화재/폭발/침수/선박 충돌, 쓰레기 침착 등 적절히 산정
2. 조사 및 계획: 없음
3. 재료
3.1 일반사항
- 건축구조기준의 콘크리트, 강구조, 목구조 등의 내용 따르며, 추가 사항 적용
3.2 재료 강도의 설정
- 환경 하중 및 목표 내구년수 고려하여 적절한 재료 선정
3.3 콘크리트
- 소요 강도 및 내구성 확보, 품질 편차 적은 것 사용
3.4 철근 및 PC강선
- 설치 환경 조건에 적합한 것 선정, 사용 실적 고려, KS 규격 또는 동등 이상 사용
3.5 강재
- 구조재료 및 구조용 접합재료로 구분, 노출 상태에 따라 적절한 방식 고려
- 강도, 인성, 용접성 등 고려하여 선정
4. 설계
4.1 해석
4.1.1 일반사항
- 자연 환경 조건, 하중 조건, 구조물 특성 종합적으로 고려한 해석 방법 적용
- 건축구조기준 기반, 관련 설계 규준, 문헌 등 준하여 실시 가능
- 복잡한 구조물은 단순화 또는 축소 모형 실험 진행
- 계류 시설 해석 및 설계는 2.6 계류장치 내용 따름
4.1.2 구조해석 시 유의사항
- 수해양 구조물의 특수성 고려
4.1.3 정적해석
- 동적 하중을 정적 하중으로 치환하여 해석
- 동적 해석에 의한 값보다 안전측 해석 결과 제공
4.1.4 동적해석
- 정적 하중으로 거동 예측 어려운 구조물 대상
- 전체적 응답 해석과 국부 응답 해석으로 나누어 실시 가능
4.2 상부 구조물과 하부의 부유식 함체 설계
4.2.1 일반사항
- 계류장치 설계는 4.3 적용
- 침몰, 표류, 파괴 방지
- 일부 기능 상실 시에도 본래 기능 유지
4.2.2 하중계수 및 하중조합
- 공칭 하중은 KDS 41 12 00 및 1.8에 따름
- 소요 강도는 KDS 41 12 00 (1.7) 하중조합 중 가장 불리한 경우 적용
- 환경 하중의 하중 계수는 환경 하중에 대한 거동과 풍하중(W) 또는 지진 하중(E)에 의한 거동이 반대로 작용하는 경우 0으로 함
4.2.3 부유식 함체
4.2.3.1 일반사항
- 수밀성과 안정성 검토 후 내력 확보
- 강구조(합성 구조), 철근콘크리트구조(프리스트레스트 콘크리트), 목구조 등 적용 가능
- KDS 41 20 00부터 KDS 41 60 00까지 규정되지 않은 재료는 KDS 41 10 10 (3)에 따라 검증
- 수직 하중과 파랑 하중에 대한 저항 설계
- 정수압, 파압, 피로 항복 고려
4.2.3.2 강구조
- KDS 41 30 00 기준 추가 적용
- 부식 방지 또는 부식 허용 설계 (강도 저하 고려)
- 피로 고려
- 두께 계측 가능한 접근 대책 제공
- 주요 구조 부재 연속성 확보 (갑작스런 변화 방지)
- 응력 집중 방지 (보강, 개구부 모양 고려)
- 강도가 다른 강재 사용 시 경계부 응력 고려
4.2.3.3 철근콘크리트구조
- KDS 41 20 00 기준 추가 적용
- 내구성 설계 (해풍, 해수 노출)
- 균열, 침투성, 표면 손상 고려
- 철근 부식 고려 (에폭시 도막 철근, 내부식성 철근 사용 가능)
- 주요 구조 부재 연속성 확보 (갑작스런 변화 방지)
- 응력 집중 방지 (보강 등 고려)
- 철근 이음 및 기계적 연결부 저온 영향 고려
4.2.3.4 기타구조
- 목구조는 KDS 41 50 00 따름
- KDS 41 20 00부터 KDS 41 60 00까지 규정되지 않은 구조는 KDS 41 10 10에 따라 검증
4.2.4 상부 구조물
- 건축구조기준 따름
- 저주파 진동에 의한 동요 영향 최소화
- 사용 하중에 의한 과도 처짐 방지 (비구조재 손상 방지)
4.3 계류장치
4.3.1 일반사항
- 부유식 구조물 위치 고정을 위한 계류장치에 대한 내용
4.3.2 계류장치의 종류
- 체인/와이어 계류장치
- 돌핀 계류장치
- 삼각대 계류장치
4.3.3 계류장치의 선정
- 설치 장소 환경 조건, 함체 운영 조건 등 고려하여 적절히 선정
4.3.4 계류해석
- 계류장치에 걸리는 외력 산정, 함체 동요량 예측
- 외력 적용 방향은 최대 하중 발생 방향 고려
- 체인/와이어 계류장치는 한 계류삭 파단 시 안전 유지 검토
4.3.5 체인/와이어 계류 설계
- 설치 위치 환경 자료, 수심 측량, 지반 조사 자료, 함체 배치도, 운영 및 유지관리 조건, 주변 표류물, 선박 운항 조건 등 고려
- 해저 배관, 장애물, 난파선, 암초 등 고려
4.3.6 돌핀 계류 설계
- 바람, 파랑, 조류 등 환경 외력, 수심, 지반 조건, 표류물, 선박 등 고려하여 안전하게 설계
4.3.7 삼각대 계류 설계
- 함체 동요, 환경 및 인위적 하중 조건 고려하여 안전하게 설계
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