With the increase in the volume and weight of offshore floating structures, the requirements for using the suction anchor as a basis have increased. During the past few years, several methods have been used to modify the regular suction anchors, thus can reach a better performance. This study employed two distinctly modified suction anchors (MSA-H and MSA-HV) in a series of 60-g centrifuge tests and Abaqus simulations to verify the influence of a horizontal outer skirt or horizontal–vertical combined skirt for improving the inclined pull-out capacities but decreasing the displacement of RSA.
The 60°-inclined centrifuge test results demonstrated that both MSA-H and MSA-HV improved the capacities of RSA. A horizontal skirt mobilized a relatively higher moment bearing capacity for the rotational behavior. Moreover, this study found that the different improvements in the inclined pull-out capacity and the moment bearing capacity originated from the different movement combinations of the different anchor shapes. The higher inclined pull-out capacity of MSA-HV came from a more significant portion of translation, while the higher moment capacity of MSA-H resulted from a larger percentage of rotation.
For parametric studies in this study on ultimate bearing capacities, totally 102 Abaqus simulations were conducted at five loading points of RSA and MSA-H, and at seven loading points of MSA-HV under six inclinations varying from 0° to 90°. The test results showed that the optimum loading point of the three anchors are different, and the improvement of ultimate capacities of MSA-HV is the most apparent. Also, the failure envelopes are drawn of the three anchors to show the improvements of the ultimate bearing capacities of horizontal and vertical components.
해양 부유식 구조물의 부피와 무게가 증가함에 따라 시공에 용이한 석션 앵커에 대한 연구 및 요구 사항이 증가해왔다. 지난 몇 년 동안 석션 앵커의 지지력을 높이고 유발 변위를 감소시키기 위해 다양한 외형의 개량형 석션 앵커들이 제안되어왔다. 본 논문에서는 센트리퓨지 실내 모형 실험과 Abaqus 수치해석을 통해 경사 하중을 받는 두가지 형태의 개량형 석션 앵커의 거동을 분석하고 기존 석션 앵커와 비교한다.
센트리퓨지 모형 실험에서는 기존의 석션 앵커 및 두가지 개량형 석션 앵커의 인발 하중 실험을 수행하였다. MSA-HV는 기존 석션 앵커에 외부 수평 및 수직 스커트를 추가하여 제작하였으며, MSA-H는 수평 스커트만 추가하였다. 개량형 앵커의 개선점을 평가하기 위해 하중-변위 곡선과 모멘트-회전 변위 곡선을 분석하였다. 실험결과 두 개량형 석션 앵커 모두 기존 석션 앵커보다 높은 인발 지지력을 나타내었으며, 외부 스커트의 형태에 따라 상이한 모멘트 거동을 나타내었다. 특히 MSA-H는 큰 회전 거동을 야기하여, 모멘트 하중의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.
다양한 매개변수 연구를 위해 수치해석 실험을 병행하였으며, 인발 하중의 각도 및 하중 재하 위치를 다르게 하여 각 앵커의 거동을 비교 분석하였다. 수치해석 실험은 Abaqus 소프트웨어를 이용하여 수행하였으며, Mohr-Coulomb 구속 모델로 정적 하중 실험을 하였다. 실험 결과 세 앵커의 최적 하중 재하점이 다르며, MSA-HV의 경우 재하 위치에 따른 최대 지지력의 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 추가적으로 각 앵커의 수직 및 수평 하중에 대한 거동을 평가하기 위해 하중의 경사도 및 하중 재하점의 변화에 따른 파괴 포락선을 비교하였다.
