Wave-Structure Interaction Analysis of a Submerged Floating Tunnel

Abstract

This study performs wave-structure interaction analysis of a submerged floating tunnel (SFT) with mooring lines and investigates the effect of structure parameters on dynamic responses under wave loads. Airy wave theory and Morisons Equation are used to calculate the wave force. The numerical model of SFT is verified by comparing it with the dynamic response of the experimental model studied by Oh et al. The effect of key design parameters (Buoyancy weight ratio, clearance, tether incline angle) on the performance of SFT under wave load is presented. Even though the SFT natural frequency and wave frequency were not close, Structure response amplification was observed for a particular range of the parameters. It was found that this amplification is due to the time-dependent fluctuating natural frequency of SFT. The results indicate that fluctuating natural frequency should be evaluated properly since severe displacement can occur in such a specific situation.

본 연구에서는 계류선이 있는 부유식 수중 터널의 유탄성 거동 해석을 수행하였고, 주요 매개변수가 파랑하중에 의한 동적 응답에 미치는 영향을 평가하였다. 파력을 산정하기 위해서는 에어리 선형파 이론과 모리슨 방정식이 사용되었다. 또한, 부유식 수중 터널의 수치 모델은 선행 연구의 조파수조 실험 결과와 비교함으로써 검증하였다. 파랑 하중이 가해질 때, 수중 터널의 주요 설계 변수인 부력-중량비, 터널의 흘수, 계류선의 경사각이 동적 거동에 미치는 영향이 평가되었다. 결과적으로, 부유식 수중 터널의 고유진동수와 파진동수가 근접하지 않았음에도 불구하고, 매개변수의 특정 범위에 대해 구조물 응답 증폭 현상이 관찰되었다. 이 증폭 현상은 P-delta 효과에 의해 시간에 따라 변동하는 고유 진동수로 인한 것으로 밝혀졌다.