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파압에 의한 해안구조물-해저지반의 침하거동에 대한 수치해석
Numerical Analysis on Settlement Behavior of Seabed Sand-Coastal Structure Subjected to Wave Loads 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.25 no.1, 2013년, pp.20 - 27  

강기천 (한국해양대학교 산업기술연구소) ,  윤성규 (한국해양대학교 토목환경공학과) ,  김태형 (한국해양대학교 건설공학과) ,  김도삼 (한국해양대학교 건설공학과)

초록
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태풍에 의해 발생된 파랑하중에 의해 방파제, 안벽 등과 같은 해안구조물 하부의 해저지반 침하가 발생될 수 있다. 만약 해저지반이 모래인 경우, 잔류과잉간극수압발생과 반복적인 파랑하중에 의해 해저지반의 침하현상이 더 발생될 확률이 높아질 것이다. 그러나 대부분의 해안구조물은 설계에서 파랑하중을 정적상태의 등분포하중으로 구조물에만 작용하는 것으로 가정하고 있지만 실제로는 동적인 파랑하중이 구조물과 해저지반에 동시에 작용한다. 따라서 본 연구에서는 시간에 따른 실제파압을 고려하고, 구조물뿐만 아니라 해저지반에도 작용하는 것으로 고려하였다. 수치해석 결과 파랑하중이 구조물과 해저지반에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 시간에 따른 해저지반의 변형거동이 해석되었으며 해저지반에서 유효응력의 변화와 유효응력경로의 변화를 분명하게 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Seabed settlement underneath a coastal structure may occur due to wave loading generated by storm surge. If the foundation seabed consists of sandy soil, the possibility of the seabed settlement may be more susceptible because of generation of residual excess pore-water pressure and cyclic mobility....

주제어

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문제 정의

  • (5) 본 연구에서는 사질토 지반에 해상구조물이 건설될 경우 파랑에 의해 발생될 수 있는 침하량을 수치해석을 통해 산정한 것이다. 향후 이와 유사한 조건에 건설되는 해양구조물의 설계에서 파랑의 동적하중에 의해 발생되는 구조물의 수평 및 수직(침하) 변위량도 설계 허용 값의 평가에 반영되어야 할 것으로 판단된다.
  • 그래서 본 연구에서는 이와 같은 기존의 방법을 개선한 파랑에 의한 해저지반의 동적영향을 고려한 해석이 이루어졌다. 즉, 산정된 실시간 동적 파압이력을 구조물뿐만 아니라 해저지반에도 작용시켜 파랑-구조물-해저지반간의 상호작용을 고려한 지반해석을 실시하여 시간에 따른 구조물의 거동과 지반의 누적침하량, 과잉간극수압비, 유효응력경로 등이 검토 되었다.
  • 초기 평균유효 응력과 축차응력은 ## 로 나타낸다. 본 연구에서 사용된 모델은 비배수 반복하중시 반복 변형량의 증가를 모사할 수 있다. 본 유효응력해석은 반복하중에 의해 발생하는 구조물의 손상 에 대한 수많은 수치해석을 통해 증명되었다(Sawada et al.
  • 본 연구에서는 태풍 통과 후 발생된 급속 침하를 규명하기 위해 수치해석 프로그램을 이용하여 파압산정과 이 결과를 이용한 지반해석이 이루어졌다. 그 결과 다음과 같은 결론을 유추할 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해안구조물을 설치할 때 지반 해석에 있어 서 가장 중요한 문제점은? 장 등(1993)은 해안구조물을 설치할 때 지반 해석에 있어 서 가장 중요한 문제점으로 파랑의 존재를 제기하였다. 해안 구조물(해저지반포함)은 파랑에 의한 반복하중을 받는 특성을 가지므로 육상에서의 거동과는 상당히 다른 특징을 보이고, 파 랑으로 인해 제체 지반에는 간극수압이 발생하며, 이로 인해 제체는 보다 쉽게 동적거동을 일으키며 현저한 지반 변형을 가 져올 수 있다고 하였다.
어패류에 의해 형성된 탄 산염이 포함되어 구조물 시공 후 즉시침하 외에도 상당 시간 동안 침하가 계속적으로 발생하는 이유는? 일반적으로 모래지반에 구조물 시공 시 즉시침하가 지배적 이나, 00외항의 해안 모래의 경우는 어패류에 의해 형성된 탄 산염이 포함되어 구조물 시공 후 즉시침하 외에도 상당 시간 동안 침하가 계속적으로 발생하였다(Cho, 2007; Lee, 2011). 이는 하중재하 상태에서 탄산염 성분 모래의 파쇄와 이로 인 한 모래 입자의 재배열 때문이다. 이러한 이유로 기존의 탄 성침하를 이용한 그 침하량을 산정하는 것은 과소평가 될 수 있다.
대부분의 해안구조물은 설계에서 파랑하중을 어떻게 보고 있나? 만약 해저지반이 모래인 경우, 잔류과잉간극수압발생과 반복적인 파랑하중에 의해 해저지반의 침하현상이 더 발생될 확률이 높아질 것이다. 그러나 대부분의 해안구조물은 설계에서 파랑하중을 정적상태의 등분포하중으로 구조물에만 작용하는 것으로 가정하고 있지만 실제로는 동적인 파랑하중이 구조물과 해저지반에 동시에 작용한다. 따라서 본 연구에서는 시간에 따른 실제파압을 고려하고, 구조물뿐만 아니라 해저지반에도 작용하는 것으로 고려하였다.
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참고문헌 (19)

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  3. 이광호, 박정현, 김도삼 (2012b). 3차원불규칙파동장하의 진동수 주형 파력발전구조물에서 불규칙공기흐름의 수치시뮬레이션. 한국해안.해양공학회논문집, 24(3), pp.189-202. 

  4. 이달수, 김창일, 염기대 (2004). 경사제에 작용하는 총파력: I. 수평파력. 대한토목학회 정기학술대회집, pp.1029-1035. 

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  6. Cho, S.-H. (2007). A study on the Characteristics of Cheju Island's Beach Sands, Cheju National University, Master Thesis. 

  7. de Groot, M. B., Bolton, M. D., Foray, P., Meijers, P., Palmer, A. C., Sandven, R., Sawicki, A. and Teh, T. C. (2006a). Physics of liquefaction phenomena around marine structures. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, 132(4), pp.227-243. 

  8. de Groot, M. B., Kudella, M., Meijers, P. and Oumeraci, H. (2006b). Liquefaction phenomena undernearth marine gravity structures subjected to wave loads. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, 132(4), pp.325-335. 

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  11. Iai, S., Matsunaga, Y. and Kameoka, T. (1992b). Analysis of undrained cyclic behavior of sand under anisotropic consolidation. Soils and Foundations, Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, 32(2), pp.16-20. 

  12. Ishihara, K. (1996). Soil behaviour in earthquake geotechnics, Oxford University Press Unc., New York, pp.152-179. 

  13. Lee, W.-M. (2011). Subsidence Analysis of West Breakwater Construction of Jeju Harbor. Cheju National University, Master Thesis. 

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  17. Sawada, S., Ozutsumi, O. and Iai, S. (2000). Analysis of liquefaction induced residual deformation for two types of quay walls: analysis by "FLIP", Proceedings of the 12th World Conference on Earthquake Engineering (Auckland), No.2486. 

  18. Towata, I. and Ishihara, K. (1985). Modeling soil behaviour under principal stress axes rotation, Proceeding of the Fifth International Conference on Numerical Method in Geomechanics, 1, pp.523-530. 

  19. Zienkiewicz, O.C. and Bettess, P. (1982). Soils and other saturated media under transient, dynamic conditions, Soil mechanics-Transient and Cyclic Loads (Pande and Zienkiewicz eds.), John Wily and Sons, pp.1-16. 

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