종강도 (Longitudinal Strength)

조선해양공학
한 줄 정의: 선체를 선수미 방향의 보(beam)로 간주했을 때 정수 및 파랑 중 굽힘모멘트와 전단력에 저항하는 선체거더의 강도이다.

쉽게 풀면

배 전체를 길게 놓인 하나의 막대라고 생각했을 때, 그 막대가 휘지 않고 버티는 힘을 말한다.

왜 중요한가

종강도는 선체를 하나의 보로 보아 파랑과 적재 분포에 의한 굽힘·전단에 견디는 능력으로, 선박 구조 안전의 최상위 검토 항목이며 선체거더 단면 계수의 최소 요건이 선급 규칙의 근간입니다. 적재 계산 프로그램이 매 항차 굽힘모멘트를 계산해 허용치와 비교하는 것도 종강도 관리의 일부입니다. 화물을 양쪽 끝에 몰아 싣거나 중앙에만 집중해 실으면 굽힘모멘트가 비정상적으로 커질 수 있어, 선적 계획 단계에서부터 종강도 여유를 확인하는 절차가 필수적입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

종강도 평가는 정수중 굽힘모멘트와 파랑중 굽힘모멘트를 중첩하여 얻은 설계 굽힘모멘트에 대해 선체거더 단면의 응력이 허용치를 넘지 않는지 확인하는 절차이다.

대형 유조선의 만재 및 발라스트 적하상태별로 정수중 굽힘모멘트를 계산하여 선체 중앙부의 종강도 여유를 검토한다.

파랑중 굽힘모멘트 추정에는 선체가 파도 마루와 골에 걸쳐 있는 상태를 가정한 준정적 계산법이 널리 쓰인다.

배가 파도의 봉우리와 골 사이에 걸쳐 있다고 가정하고 그 순간의 휨 정도를 계산하는 방법이 흔히 쓰인다는 설명이다.

파랑중 굽힘모멘트 추정에는 선체가 파도 마루와 골에 걸쳐 있는 상태를 가정한 준정적 계산법이 널리 쓰인다.

배가 파도의 봉우리와 골 사이에 걸쳐 있다고 가정하고 그 순간의 휨 정도를 계산하는 방법이 흔히 쓰인다는 설명이다.

조금 더 깊게 보면

정수 중 굽힘모멘트는 적재 배치로 바뀌므로 운항 중 관리 대상이고 파랑 굽힘모멘트는 설계값으로 고정된다는 점에서 두 성분의 성격이 다릅니다. 호깅과 새깅에서 압축을 받는 부재가 바뀌므로 좌굴 검토는 두 상태를 모두 해야 합니다. 대형 컨테이너선은 개구부 때문에 비틀림 강도가 함께 문제되며, 파랑 충격에 의한 휘핑이 굽힘모멘트를 규칙값 이상으로 키울 수 있다는 점이 최근 규칙 개정의 배경입니다. 선체를 하나의 큰 보(빔)로 단순화해 정수 중 굽힘모멘트와 파랑 중 굽힘모멘트를 합산한 값이 허용 한계를 넘지 않는지 확인하는 방식으로 평가하며, 화물 배치나 선적 상태에 따라 이 모멘트가 크게 달라질 수 있습니다. 선박이 파도의 마루와 골에 걸치는 상태에 따라 호깅과 새깅이라는 서로 반대 방향의 굽힘이 반복적으로 발생하며, 이 반복 하중이 피로 균열의 주요 원인이 됩니다.

주의할 점

종강도는 선체 중앙 단면만 대표적으로 검토하는 경우가 많지만 실제로는 전 길이에 걸친 굽힘모멘트 분포를 함께 확인해야 한다.

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