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파랑-지반-해안구조물의 상호작용에 기인하는 해저지반과 구조물의 동적응답에 관한 수치시뮬레이션
Numerical Simulation on Seabed-Structure Dynamic Responses due to the Interaction between Waves, Seabed and Coastal Structure 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.26 no.1, 2014년, pp.49 - 64  

이광호 (관동대학교 에너지자원플랜트공학과) ,  백동진 (한국해양대학교 대학원 토목환경공학과) ,  김도삼 (한국해양대학교 건설공학과) ,  김태형 (한국해양대학교 건설공학과) ,  배기성 (경상대학교 해양토목공학과)

초록
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해안 및 해양구조물 하부의 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 과잉간극수압(진동과잉간극수압과 잔류과잉간극수압의 합)이 크게 발생할 수 있고, 이어지는 유효응력의 감소에 따라 해저지반에 액상화가 발생될 수 있다. 일단, 지반액상화가 발생 및 진행되면 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아진다. 특히, 중력식구조물이 설치된 하부지반내에서는 파작용에 의한 큰 과잉간극수압과 작은 유효응력으로 부터 발생되는 지반액상화의 여부를 정확히 예측할 필요가 있고, 이러한 지반의 동적거동 특성은 설계에 충분히 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 해저지반상 및 구조물의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 해저지반응답용의 수치해석프로그램 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)에 입력치로 적용하여 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 구조물의 시간변위를 정량적으로 평가한다. 이로부터 해저면상에서 전단응력을 고려한 경우 구조물 전면의 하부해저지반에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 액상화된 토립자는 흐름에 저항력을 상실하므로 세굴로 이어질 것으로 판단된다. 따라서, 태풍시 고파랑의 작용이 장시간 지속되는 경우 구조물의 전면에서는 지반액상화로 인한 지반강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 더욱 크게 발생되고, 더불어 구조물의 안정성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Seabed beneath and near the coastal structures may undergo large excess pore water pressure composed of oscillatory and residual components in the case of long durations of high wave loading. This excess pore water pressure may reduce effective stress and, consequently, the seabed may liquefy. If th...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
FLIP모델은 무엇인가? FLIP모델은 다중전단메커니즘을 이용한 2차원유효응력의 유한요소해석모델(Iai et al., 1992a, 1992b)로, 이 모델에서는 원형고정경계를 Fig.
잔류과잉간극수압의 특징은? 두 번째 메커니즘으로 잔류과 잉간극수압(residual pore water pressure)을 들 수 있으며, 이 는 반복하중하에서 흙의 수축에 의해 야기되는 과잉간극수압 의 축적으로 나타난다(Seed and Rahman, 1978; Sumer and Fredsøe, 2002). 이러한 잔류과잉간극수압은 파랑의 작용시간에 비례하여 축적되는 경향을 나타내므로 파랑조건과 해저지반의 특성에 따라 전술한 진동과잉간극수압보다 훨씬 큰 값을 나타내는 경우도 있고, 이로 인한 지반액상화는 지반저항력의 상실을 초래하여 상부구조물이 파괴될 가능성이 높아진다.
FLIP모델에서 스프링이 나타내는 것은 무엇인가? 3과 같은 전단변형영역과 무한개의 가상스프링경계의 연결로 정의되는 이동절점으로 나타낸다. 여기서, 각 스프링은 다양한 방향을 가지는 실제 단순전단메커니즘이라고 할 수 있고, 이는 지반에서 흙의 탄소성에 관한 응력-변형율관계를 잘 모사할 수 있다.
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