JP3603193B2 - 水中基礎の構築方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中基礎の構築方法に関し、特に、水中基礎の沈設設置後においても、基礎に作用する圧力差を有効に利用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水中に基礎を構築する際に、杭基礎の場合は、押し込み力として打撃や振動などの機械力を利用することができるが、例えば、大型の海岸や海洋構造物のような大水深基礎では、このような機械力により、基礎構造物を沈設することが困難になる。
【０００３】
そこで、このような大水深基礎の構築方法の一つとして、スカート部を有する基礎構造物を、圧力差（サクション）を利用して、水底地盤中に沈設するサクション基礎工法と呼ばれている構築方法がある。
【０００４】
この構築方法は、例えば、図３に示すように、基礎構造物１の下端外周縁に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部２を設け、このスカート部２内の圧力を下げて、スカート部２の内外に圧力差を発生させて、基礎構造物１を沈設する。
【０００５】
この構築方法は、比較的施工が容易で、十分に水底地盤中に根入れされた基礎は、滑動，転倒，引き抜きに対する抵抗も著しく増大するという長所がある。
【０００６】
しかしながら、このような水中基礎の構築方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図３に示した構築方法では、沈設対象地盤が、軟弱な場合には、貫入は、容易に行えるが、基礎地盤の強度が不足しているので、沈設設置後に水平力が作用した際に、支持力不足により、基礎の不均一な沈下や傾斜が発生し易い。
【０００８】
この結果、この種の工法の適用が、例えば、構造物の変形がかなり許容できる防波堤や海上プラットフォームなどに限られていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基礎地盤の強度が不足している場合でも、沈設設置後の不均一な沈下や傾斜を抑制することで、施工の適用範囲を拡大することができる水中基礎の構築方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、水中基礎構造物の下端に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部を設け、バラスト荷重やサクション荷重などの荷重により前記水中基礎構造物を水底地盤中に沈設する水中基礎の構築方法において、前記水中基礎構造物の前記スカート部の一部が前記水底地盤中に貫入するように沈設した後に、前記スカート部内を減圧するようにした。
この構成によれば、沈設設置後において、水中基礎構造物には、スカート部内を減圧することにより、静水圧よりも大きな圧力差が作用しているので、地震や波力，潮力などの水平方向の力が作用した際に、引き抜きに対する抵抗が大きくなり、不均一な沈下や傾斜を低減することができる。
前記スカート部内の減圧は、前記水中基礎構造物の沈設後の初期ないしは直後に、当該水中基礎構造物の荷重よりも大きな差圧（静水圧との圧力差）が加わる圧力とし、この後に、より低い圧力に設定することができる。
この構成によれば、水中基礎構造物の沈設後の初期ないしは直後に、当該水中基礎構造物の荷重よりも大きな差圧が加わる圧力に減圧するので、この減圧によりフィター材を介して水底地盤が過圧密状態になり、地盤の間隙比が低下して、この後に、より低い圧力に戻すと、その後の沈下量を抑制することができる。
本発明の構築方法では、前記スカート部内に隔壁を設けて複数の隔室に区画し、区画された隔室毎の内部圧力を個別に減圧することができる。
この構成によれば、減圧の大きさを隔室毎に調整することで、沈設設置後の水中基礎構造物の姿勢を制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、本発明にかかる水中基礎の構築方法の一実施例を示している。
【００１２】
同図は、水中基礎構造物１０の沈設終了時点の状態を示しており、水中基礎構造物１０は、沈設現場の近傍の製作ヤードで製造され、沈設現場まで曳航運搬される。
【００１３】
水中基礎構造物１０は、例えば、鉄筋コンクリート製のものであって、角形の筒部１２と、この筒部１２の下端に一体に形成されたスカート部１４とを備えている。
【００１４】
スカート部１４は、筒部１２よりも大きな面積の角形上版部１４ａと、この角形上版部１４ａの下端外周縁に、下方に向けて突出形成された角形刃部１４ｂと、角形上版部１４ａの下面に突設された格子状の隔壁１４ｃとを有していて、角形刃部１４ｂの内周側が、下端が開口した多数の隔室１６１〜１６ｎに区画されいる。
【００１５】
各隔室１６１〜１６ｎには、その開口を閉塞するようにして非圧縮性のフィルター材１７が充填されている。このフィルター材１７は、水の透過を許容し、土砂の透過を阻止するとともに、水底地盤に荷重を伝達するものであって、例えば、透水コンクリート版，透水レンガ，砕石を充填した透水材などで構成する。
【００１６】
各隔室１６１〜１６ｎには、個別に排水管１８１〜１８ｎが連通設置され、各排水管１８１〜１８ｎは、筒部１２および角形上版部１４ａを上下方向に貫通するように延長設置されている。
【００１７】
各排水管１８１〜１８ｎが筒部１２から突出した部分には、それぞれ圧力センサ２０１〜２０ｎと制御弁２２１〜２２ｎとが直列接続されていて、各排水管１８１〜１８ｎの端部は、減圧装置２４に接続されている。
【００１８】
一方、スカート部１４の角形上版部１４ａの上面に各角部には、角形上版部１４ａの傾斜角度を検出する傾斜計２６が設置されている。圧力センサ２０１〜２０ｎと傾斜計２６は、水面上に設置される制御装置２８に接続されていて、制御装置２８は、これらの出力信号を受けて、制御弁２２１〜２２ｎの開閉を行うことで、各隔室１６１〜１６ｎの圧力を個別に制御する。
【００１９】
このような構成の水中基礎構造物１０は、沈設現場まで運搬された後、スカート部１４の角形刃部１４ｂおよび隔壁１４ｃを水底地盤に着底させ、その一部が水底地盤内に貫入するように沈設し、各隔室１６１〜１６ｎ内に水の流入が阻止されるようにする。
【００２０】
次いで、減圧装置２４を駆動して、排水管１８１〜１８ｎを介して、各隔室１６１〜１６ｎ内を減圧することで、構造物１０にサクション荷重を作用させることにより沈設する。
【００２１】
なお、本発明の場合には、水中基礎構造物１０の沈設手段は、サクション荷重に限ることはなく、例えば、バラスト荷重や自重による沈設との組合せであってもよい。
【００２２】
水中基礎構造物１０のスカート部１４が水底地盤中の所定深度まで貫入すると、構造物１０の沈設が終了する。本実施例では、水中基礎構造物１０の沈設設置終了後に各隔室１６１〜１６ｎ内の圧力を減圧する。
【００２３】
いまここで、減圧した時の各隔室１６１〜１６ｎ内の内圧をｐ２ｉ（ ｉ＝１〜ｎ）とし、スカート部１４の角形上版１４ａに作用する圧力をｐ１（静水圧，スカート内部の初期水圧）とすると、減圧による圧力差は、ｐ１−ｐ２ｉ（ ｉ＝１〜ｎ）となり、これがサクション荷重となって、水中基礎構造物１０に作用している。
【００２４】
この場合、各隔室１６１〜１６ｎには、フイルター材１７が充填された状態になっているので、減圧しても水底地盤の土砂を吸い上げることはない。
【００２５】
このようにして、沈設設置後の水中基礎構造物１０の隔室１６１〜１６ｎ内の圧力を減圧すると、構造物１０には、静水圧よりも大きな圧力差が作用することになり、地震や波力，潮力などの水平方向の力が作用した際に、引き抜きに対する抵抗が大きくなり、不均一な沈下や傾斜を抑制することができる。
【００２６】
このような隔室１６１〜１６ｎ内の減圧状態は、沈設設置後に常時一定の減圧状態に保つこと以外に、水中基礎構造物１０の沈設後の初期ないしは直後に、水中基礎構造物１０の荷重よりも大きな差圧が加わる圧力とし、この後に、より低い圧力に設定することができる。
【００２７】
このような減圧状態にすると、水中基礎構造物１０の荷重（自重）よりも大きな差圧（静水圧との圧力差）を作用させた際に、この差圧がフィター材１７を介して水底地盤に伝達されることで過圧密状態になり、過圧密状態にすると、地盤の間隙比が低下し、この後に、より低い圧力に戻すと、その後の沈下量を大幅に抑制することができる。
【００２８】
また、本実施例の場合には、制御装置２８により区画された隔室１６１〜１６ｎ毎に内部圧力を制御することもできる。この制御に当たっては、傾斜計２６と圧力センサ２０１〜２０ｎの検出信号が制御装置２８に入力され、例えば、スカート部１４の角形上版１４ｂの一方が過剰に沈下して傾斜していると、その方向に位置する隔室内の圧力を上げて、差圧を小さくすると、不均一な沈下が無くなり、水中基礎構造物１０の姿勢を制御することもできる。
【００２９】
なお、上記実施例では、水中基礎構造物１０のスカート部１４に、隔壁１４ｃで区画された複数の隔室１６１〜１６ｎを設けた場合を例示したが、本発明の実施は、この構成に限定されることはなく、隔室を全く設けない水中基礎構造物にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる水中基礎の構築方法によれば、沈設設置後に傾斜や不均一な沈下が抑制されるので、構造物の変形が許容されるものだけでなく、広範囲の用途に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水中基礎の構築方法の一実施例を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】従来のサクション基礎工法の施工状態の説明図である。
【符号の説明】
１０ 水中基礎構造物
１２ 筒部
１４ スカート部
１４ａ 角形上版部
１４ｂ 刃部
１４ｃ 隔壁
１７ フィルター材
１６１〜１６ｎ 隔室
１８１〜１８ｎ 排水管
２０１〜２０ｎ 圧力センサ
２２１〜２２ｎ 制御弁
２４ 減圧装置
２６ 傾斜計
２８ 制御装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中基礎の構築方法に関し、特に、水中基礎の沈設設置後においても、基礎に作用する圧力差を有効に利用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水中に基礎を構築する際に、杭基礎の場合は、押し込み力として打撃や振動などの機械力を利用することができるが、例えば、大型の海岸や海洋構造物のような大水深基礎では、このような機械力により、基礎構造物を沈設することが困難になる。
【０００３】
そこで、このような大水深基礎の構築方法の一つとして、スカート部を有する基礎構造物を、圧力差（サクション）を利用して、水底地盤中に沈設するサクション基礎工法と呼ばれている構築方法がある。
【０００４】
この構築方法は、例えば、図３に示すように、基礎構造物１の下端外周縁に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部２を設け、このスカート部２内の圧力を下げて、スカート部２の内外に圧力差を発生させて、基礎構造物１を沈設する。
【０００５】
この構築方法は、比較的施工が容易で、十分に水底地盤中に根入れされた基礎は、滑動，転倒，引き抜きに対する抵抗も著しく増大するという長所がある。
【０００６】
しかしながら、このような水中基礎の構築方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図３に示した構築方法では、沈設対象地盤が、軟弱な場合には、貫入は、容易に行えるが、基礎地盤の強度が不足しているので、沈設設置後に水平力が作用した際に、支持力不足により、基礎の不均一な沈下や傾斜が発生し易い。
【０００８】
この結果、この種の工法の適用が、例えば、構造物の変形がかなり許容できる防波堤や海上プラットフォームなどに限られていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基礎地盤の強度が不足している場合でも、沈設設置後の不均一な沈下や傾斜を抑制することで、施工の適用範囲を拡大することができる水中基礎の構築方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、水中基礎構造物の下端に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部を設け、バラスト荷重やサクション荷重などの荷重により前記水中基礎構造物を水底地盤中に沈設する水中基礎の構築方法において、前記水中基礎構造物の前記スカート部の一部が前記水底地盤中に貫入するように沈設した後に、前記スカート部内を減圧するようにした。
この構成によれば、沈設設置後において、水中基礎構造物には、スカート部内を減圧することにより、静水圧よりも大きな圧力差が作用しているので、地震や波力，潮力などの水平方向の力が作用した際に、引き抜きに対する抵抗が大きくなり、不均一な沈下や傾斜を低減することができる。
前記スカート部内の減圧は、前記水中基礎構造物の沈設後の初期ないしは直後に、当該水中基礎構造物の荷重よりも大きな差圧（静水圧との圧力差）が加わる圧力とし、この後に、より低い圧力に設定することができる。
この構成によれば、水中基礎構造物の沈設後の初期ないしは直後に、当該水中基礎構造物の荷重よりも大きな差圧が加わる圧力に減圧するので、この減圧によりフィター材を介して水底地盤が過圧密状態になり、地盤の間隙比が低下して、この後に、より低い圧力に戻すと、その後の沈下量を抑制することができる。
本発明の構築方法では、前記スカート部内に隔壁を設けて複数の隔室に区画し、区画された隔室毎の内部圧力を個別に減圧することができる。
この構成によれば、減圧の大きさを隔室毎に調整することで、沈設設置後の水中基礎構造物の姿勢を制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、本発明にかかる水中基礎の構築方法の一実施例を示している。
【００１２】
同図は、水中基礎構造物１０の沈設終了時点の状態を示しており、水中基礎構造物１０は、沈設現場の近傍の製作ヤードで製造され、沈設現場まで曳航運搬される。
【００１３】
水中基礎構造物１０は、例えば、鉄筋コンクリート製のものであって、角形の筒部１２と、この筒部１２の下端に一体に形成されたスカート部１４とを備えている。
【００１４】
スカート部１４は、筒部１２よりも大きな面積の角形上版部１４ａと、この角形上版部１４ａの下端外周縁に、下方に向けて突出形成された角形刃部１４ｂと、角形上版部１４ａの下面に突設された格子状の隔壁１４ｃとを有していて、角形刃部１４ｂの内周側が、下端が開口した多数の隔室１６１〜１６ｎに区画されいる。
【００１５】
各隔室１６１〜１６ｎには、その開口を閉塞するようにして非圧縮性のフィルター材１７が充填されている。このフィルター材１７は、水の透過を許容し、土砂の透過を阻止するとともに、水底地盤に荷重を伝達するものであって、例えば、透水コンクリート版，透水レンガ，砕石を充填した透水材などで構成する。
【００１６】
各隔室１６１〜１６ｎには、個別に排水管１８１〜１８ｎが連通設置され、各排水管１８１〜１８ｎは、筒部１２および角形上版部１４ａを上下方向に貫通するように延長設置されている。
【００１７】
各排水管１８１〜１８ｎが筒部１２から突出した部分には、それぞれ圧力センサ２０１〜２０ｎと制御弁２２１〜２２ｎとが直列接続されていて、各排水管１８１〜１８ｎの端部は、減圧装置２４に接続されている。
【００１８】
一方、スカート部１４の角形上版部１４ａの上面に各角部には、角形上版部１４ａの傾斜角度を検出する傾斜計２６が設置されている。圧力センサ２０１〜２０ｎと傾斜計２６は、水面上に設置される制御装置２８に接続されていて、制御装置２８は、これらの出力信号を受けて、制御弁２２１〜２２ｎの開閉を行うことで、各隔室１６１〜１６ｎの圧力を個別に制御する。
【００１９】
このような構成の水中基礎構造物１０は、沈設現場まで運搬された後、スカート部１４の角形刃部１４ｂおよび隔壁１４ｃを水底地盤に着底させ、その一部が水底地盤内に貫入するように沈設し、各隔室１６１〜１６ｎ内に水の流入が阻止されるようにする。
【００２０】
次いで、減圧装置２４を駆動して、排水管１８１〜１８ｎを介して、各隔室１６１〜１６ｎ内を減圧することで、構造物１０にサクション荷重を作用させることにより沈設する。
【００２１】
なお、本発明の場合には、水中基礎構造物１０の沈設手段は、サクション荷重に限ることはなく、例えば、バラスト荷重や自重による沈設との組合せであってもよい。
【００２２】
水中基礎構造物１０のスカート部１４が水底地盤中の所定深度まで貫入すると、構造物１０の沈設が終了する。本実施例では、水中基礎構造物１０の沈設設置終了後に各隔室１６１〜１６ｎ内の圧力を減圧する。
【００２３】
いまここで、減圧した時の各隔室１６１〜１６ｎ内の内圧をｐ２ｉ（ ｉ＝１〜ｎ）とし、スカート部１４の角形上版１４ａに作用する圧力をｐ１（静水圧，スカート内部の初期水圧）とすると、減圧による圧力差は、ｐ１−ｐ２ｉ（ ｉ＝１〜ｎ）となり、これがサクション荷重となって、水中基礎構造物１０に作用している。
【００２４】
この場合、各隔室１６１〜１６ｎには、フイルター材１７が充填された状態になっているので、減圧しても水底地盤の土砂を吸い上げることはない。
【００２５】
このようにして、沈設設置後の水中基礎構造物１０の隔室１６１〜１６ｎ内の圧力を減圧すると、構造物１０には、静水圧よりも大きな圧力差が作用することになり、地震や波力，潮力などの水平方向の力が作用した際に、引き抜きに対する抵抗が大きくなり、不均一な沈下や傾斜を抑制することができる。
【００２６】
このような隔室１６１〜１６ｎ内の減圧状態は、沈設設置後に常時一定の減圧状態に保つこと以外に、水中基礎構造物１０の沈設後の初期ないしは直後に、水中基礎構造物１０の荷重よりも大きな差圧が加わる圧力とし、この後に、より低い圧力に設定することができる。
【００２７】
このような減圧状態にすると、水中基礎構造物１０の荷重（自重）よりも大きな差圧（静水圧との圧力差）を作用させた際に、この差圧がフィター材１７を介して水底地盤に伝達されることで過圧密状態になり、過圧密状態にすると、地盤の間隙比が低下し、この後に、より低い圧力に戻すと、その後の沈下量を大幅に抑制することができる。
【００２８】
また、本実施例の場合には、制御装置２８により区画された隔室１６１〜１６ｎ毎に内部圧力を制御することもできる。この制御に当たっては、傾斜計２６と圧力センサ２０１〜２０ｎの検出信号が制御装置２８に入力され、例えば、スカート部１４の角形上版１４ｂの一方が過剰に沈下して傾斜していると、その方向に位置する隔室内の圧力を上げて、差圧を小さくすると、不均一な沈下が無くなり、水中基礎構造物１０の姿勢を制御することもできる。
【００２９】
なお、上記実施例では、水中基礎構造物１０のスカート部１４に、隔壁１４ｃで区画された複数の隔室１６１〜１６ｎを設けた場合を例示したが、本発明の実施は、この構成に限定されることはなく、隔室を全く設けない水中基礎構造物にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる水中基礎の構築方法によれば、沈設設置後に傾斜や不均一な沈下が抑制されるので、構造物の変形が許容されるものだけでなく、広範囲の用途に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水中基礎の構築方法の一実施例を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】従来のサクション基礎工法の施工状態の説明図である。
【符号の説明】
１０ 水中基礎構造物
１２ 筒部
１４ スカート部
１４ａ 角形上版部
１４ｂ 刃部
１４ｃ 隔壁
１７ フィルター材
１６１〜１６ｎ 隔室
１８１〜１８ｎ 排水管
２０１〜２０ｎ 圧力センサ
２２１〜２２ｎ 制御弁
２４ 減圧装置
２６ 傾斜計
２８ 制御装置
Claims (3)
- 水中基礎構造物の下端に、水底に貫入させて、水の流入を阻止するスカート部を設け、バラスト荷重やサクション荷重などの荷重により前記水中基礎構造物を水底地盤中に沈設する水中基礎の構築方法において、
前記スカート部内に、水の透過を許容し、土砂の透過を阻止するとともに、水底地盤に荷重を伝達する非圧縮性のフイルター材を設け、
前記水中基礎構造物の前記スカート部の一部が前記水底地盤中に貫入するように沈設した後に、前記スカート部内を減圧することを特徴とする水中基礎の構築方法。 - 前記スカート部内の減圧は、前記水中基礎構造物の沈設後の初期ないしは直後に、当該水中基礎構造物の荷重よりも大きな差圧（静水圧との圧力差）が加わる圧力とし、この後に、より低い圧力に設定することを特徴とする請求項１記載の水中基礎の構築方法。
- 前記スカート部内に隔壁を設けて複数の隔室に区画し、区画された隔室毎の内部圧力を個別に減圧することを特徴とする請求項１または２記載の水中基礎の構築方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32815297A JP3603193B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 水中基礎の構築方法 |
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|---|---|---|---|
| JP32815297A JP3603193B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 水中基礎の構築方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11158886A JPH11158886A (ja) | 1999-06-15 |
| JP3603193B2 true JP3603193B2 (ja) | 2004-12-22 |
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ID=18207074
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP32815297A Expired - Fee Related JP3603193B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 水中基礎の構築方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3603193B2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20160033985A (ko) * | 2014-09-19 | 2016-03-29 | 삼성중공업 주식회사 | 부유식 구조물 및 그 제어 방법 |
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| CN102080371A (zh) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | 三一电气有限责任公司 | 一种支腿和移动式海上作业平台 |
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| JP6902190B2 (ja) * | 2017-05-22 | 2021-07-14 | 株式会社大林組 | サクション基礎の貫入方法及び貫入管理装置 |
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| JP7022025B2 (ja) * | 2018-07-25 | 2022-02-17 | 日立造船株式会社 | サクション基礎及びその設置方法 |
| JP7396331B2 (ja) * | 2021-06-24 | 2023-12-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 既存岸壁の改良構造及び該改良構造の施工方法 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP32815297A patent/JP3603193B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160033985A (ko) * | 2014-09-19 | 2016-03-29 | 삼성중공업 주식회사 | 부유식 구조물 및 그 제어 방법 |
| KR101691601B1 (ko) | 2014-09-19 | 2016-12-30 | 삼성중공업 주식회사 | 부유식 구조물 및 그 제어 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11158886A (ja) | 1999-06-15 |
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