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처오름에 대한 신뢰성 해석 및 부분안전계수 산정
Reliability Analysis and Evaluation of Partial Safety Factors for Wave Run-up 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.20 no.4, 2008년, pp.355 - 362  

이철응 (강원대학교 공과대학 토목공학과)

초록
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경사식 방파제에서 파랑과 구조물의 상호작용에 의하여 발생되는 처오름을 확률론적으로 해석할 수 있는 Level II AFDA 신뢰성 모형이 제안되었다. Level III MCS 모형을 함께 적용하여 본 연구에서 제안된 모형이 만족스럽게 검증되었다. 또한 목표파괴확률과 각 확률변수들의 통계적 특성 그리고 영향계수를 이용하는 역해석 기법을 적용하여 처오름과 관련된 각 확률변수들의 부분안전계수를 산정할 수 있었다. 특히 Level I 신뢰성 설계법을 쉽게 적용할 수 있도록 처오름의 설계기준식을 현행의 결정론적 설계법과 동일한 형태로 유도하였다. 마지막으로 본 연구에서 제시된 부분안전계수를 이용하여 Level I 신뢰성 설계법으로 재 설계한 결과가 CEM(2006) 및 Level II 신뢰성 설계법의 결과와 만족스럽게 비교되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A reliability model of Level II AFDA is proposed to analyze the wave run-up occurring by the interaction of incident waves and sloped coastal structures. The reliability model may be satisfactorily calibrated by Level III Monte-Carlo simulation. Additionally, the partial safety factors of random var...

주제어

#처오름   #신뢰성 설계법   #부분안전계수   #설계기준식   #역해석법  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이는 현재 제시된 여러 종류의 처오름 산정식들 속에는 많은 불확실성이 내포되어 있다는 것을 의미하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 처오름과 관련된 확률변수들의 불확실성을 고려하고자 신뢰성 해석법, Level II AFDA (Approximate Full Distribution Approach)와 Level III MCS (Monte-Carlo Simulation)을 개발하여 처오름을 확률론적으로 해석하였다. 또한 경험식속에 포함된 각 확률변수들의 불확실성에 따른 영향을 정량적으로 해석하였다.
  • 항만 구조물에 대한 파괴확률의 허용 범위를 감안하면 이 정도 오차는 매우 잘 일치하는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 이하에서는 Level II AFDA 해석법을 이용하여 얻을 수 있는 처오름에 대한 각 확률변수들의 불확실성에 따른 파괴확률 등 여러 가지 결과들에 대하여 언급하겠다.
  • 식 (1)을 이용하여 신뢰함수를 수립하기 위해서는 먼저 파괴모드에 대한 정확한 정의가 필요하다. 본 연구에서는 처오름이 경사식 해안 구조물의 마루높이를 넘는 상태를 파괴조건으로 정의하였다. 이 과정에 처오름의 초과수준이 고려되었다.
  • 이하에 경사식 해안 구조물에 발생하는 처오름을 해석하기 위한 신뢰함수의 수립과정과 신뢰성 해석 모형의 적용 결과 그리고 부부안전계수의 산정 및 비교·평가 대하여 설명하겠다.

가설 설정

  • 파고의 불확실성은 Burcharth(1992), Van der Meer(1995) 등의 기존 자료를 이용하여 설정하였다. 다른 확률변수들은 정규분포를 따른다고 가정하였으며, 각 확률변수의 불확실성도 여러 관련 연구에서 제안된 범위에서 설정하였다. 경험상수의 불확실성은 CEM(2006)에 제시된 경험식과 관련 자료의 상관성으로부터 추정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유럽을 비롯한 여러 나라에서는 해안 구조물의 마루높이를 일반적으로 어떻게 결정하는가? 특히 처오름의 크기는 해안 구조물의 마루높이를 결정하는데 영향을 주는 중요한 변수 중의 하나이다. 구조물 배후면의 중요도에 따라 다르게 정의할 수 있지만 유럽을 비롯한 여러 나라에서는 일반적으로 2% 처오름 또는 유의 처오름의 크기를 근거로 해안 구조물의 마루높이를 결정하고 있다. 따라서 여러 가지 조건에서 처오름의 크기를 정확하게 예측하는 것이 필요하다.
파의 처오름 현상은 왜 발생되는가? 경사식 해안 구조물과 입사파랑의 상호작용에 의하여 발생되는 대표적인 현상 중의 하나가 파의 처오름(wave runup)이다. 특히 처오름의 크기는 해안 구조물의 마루높이를 결정하는데 영향을 주는 중요한 변수 중의 하나이다.
파의 처오름의 크기는 무엇을 결정하는데 영향을 주는 중요한 변수인가? 경사식 해안 구조물과 입사파랑의 상호작용에 의하여 발생되는 대표적인 현상 중의 하나가 파의 처오름(wave runup)이다. 특히 처오름의 크기는 해안 구조물의 마루높이를 결정하는데 영향을 주는 중요한 변수 중의 하나이다. 구조물 배후면의 중요도에 따라 다르게 정의할 수 있지만 유럽을 비롯한 여러 나라에서는 일반적으로 2% 처오름 또는 유의 처오름의 크기를 근거로 해안 구조물의 마루높이를 결정하고 있다.
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참고문헌 (15)

  1. 이철응, 2008. 피복재의 신뢰성 해석과 부분안전계수 산정, 제2회 항만구조물 신뢰성 설계법 기술교육 Workshop 자료집, 145-183 

  2. 이철응, 2007a. 피복재의 부분안전계수 산정, 한국해안.해양공학회지, 19(4), 336-344 

    원문보기 상세보기

  3. 이철응, 2007b. 항만 구조물 부분안전계수의 산정 및 적용, 제1회 항만구조물 신뢰성 설계법 기술교육 Workshop 자료집, 101-120 

  4. 이철응, 2005. 처오름의 신뢰성 해석에 대한 파고.주기 결합분포의 영향, 한국해안-해양공학회논문집, 17(3), 178-187 

  5. 이철응, 2003. 경사식 해안 구조물에 대한 처오름의 신뢰성 해석, 대한토목학회논문집, 23(6B), 567-574 

  6. Ahrens, J.P., and Titus, M.F., 1985. Wave run-up formulas for smooth slopes, J. of Waterway, Port, Cost., and Ocn, Engrg., ASCE, 111(1), 128-133 

    상세보기 crossref

  7. Bruun, P., 1985. Design and construction of mounds for breakwaters and coastal protection, Elservier, N.Y 

  8. Burcharth, H.F., 1992. Reliability-based design of coastal structures: Structural integrity, Proc. Short course, 23rd. Int. Coast. Engrg. Conf., Special Lecture, ASCE, 511-545 

  9. CEM(Coastal Engineering Manual), 2006. Coastal Engineering Research Center, US Army Corps Engineers, Washington, DC 

  10. De Waal, J.P., and Van der Meer, J.W., 1992. Wave run-up and overtopping on coastal structures, Proc. 23rd. Int. Coast. Engrg. Conf., ASCE, pp.1759-1771 

  11. Hunt, I.A., 1959. Design of seawalls and breakwaters, J. of Waterways and Harbor Div., ASCE, WW3, 123-152 

  12. Saville, T.Jr., 1956. Wave run-up on shore structures, J. of Waterways and Harbor Div., ASCE, WW1, 1-15 

  13. Shankar, N.J., and Jayaratne, 2003. Wave run-up and overtopping on smooth and rough slopes of coastal structures, Ocean Engrg. 30, 221-238 

    상세보기 crossref

  14. Van der Meer, J.W., 1995. Conceptual design of rubble mound breakwaters, Advanced in Coast. and Ocn. Engrg., 221-315 

  15. Van der Meer, J.W., and Stam, C.M., 1992. Wave runup on smooth and rock slopes of coastal structures, J. of Waterway, Port, Coast., and Ocn. Engrg., ASCE, 118(5), 534-550 

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