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육상의 직립구조물에 미치는 지진 해일에 의한 수평 파력 및 파압에 대한 수리모형실험
Physical Modeling of Horizontal Force on the Inland Vertical Structure by Tsunami-like Waves 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.29 no.6, 2017년, pp.363 - 368  

박형수 () ,  신성원 (한양대학교 ERICA 해양융합공학과)

초록
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지진해일은 그 파랑이 연안 도시로 범람하여 육상 구조물에 피해를 주게 된다. 육상 구조물에 미치는 파압 및 파력에 대한 연구는 육상 구조물의 안정성 설계의 중요한 요인 중 하나이다. 본 연구에서는 단순화한 박스구조물에 미치는 지진 해일의 수평 파력 및 파압에 대한 2차원 단면 수리모형실험을 수행하였다. 시간에 따른 수평 파압의 수직 분포와 파력을 파압계와 파력계를 사용하여 계측하여 상호 비교하였다. 또한, 쇄파의 형태도 다양하게 고려하여 계측하였다. 쇄파된 파랑이 입사하는 경우 구조물에 미치는 수평 파력이 최대가 되는 순간에는 수평 파압이 수직적으로 균일하였고, 그 외의 경우에는 육상 저면에 가까울수록 수평 파압이 커지는 분포를 보였다. 최대 수평 파력을 다양한 입사파랑 조건에 대한 함수로 표현하기 위해 쇄파상사계수를 사용하여 수평 파력과의 관계식을 산출하였다. 그 결과 무차원화한 수평 파력은 쇄파상사계수가 증가함에 따라 지수적으로 감소하는 경향을 있음을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The tsunami flood the coastal cities and damage the land structures. The study on wave pressure and force on land structures is one of the important factors in designing the stability of inland structures. In this study, two - dimensional wave flume tests on the horizontal wave force and pressure of...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 오차함수(error function)를 이용한 조파 방법을 활용하여 유사 지진해일파(tsunami-like wave)에 대한 직립 구조물의 파력과 파압을 계측하고, 입사파랑 조건에 대한 최대 파압 경험식을 도출하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지진해일의 특징은 무엇인가? 그러므로 육상 구조물에 미치는 파압 및 파력에대한 연구는 육상 구조물의 안정성 설계의 중요한 요인 중 하나이다. 지진해일은 단파(bore) 형식으로 연안 및 육상에서 진행되며, 흐름의 형태이기 때문에 수평 방향의 파력 및 파압이 수직방향에 비해 크게 작용한다.
지진해일의 문제점은 무엇인가? 지진해일은 입사하는 파랑이 연안에 접근하면서 쇄파(wave breaking)되고, 연안 도시로 범람하여 육상 구조물에 피해를 주게 된다. 그러므로 육상 구조물에 미치는 파압 및 파력에대한 연구는 육상 구조물의 안정성 설계의 중요한 요인 중 하나이다.
Goring(1978)이 제안한 고립파 조파이론은 무엇인가? Cho et al.(2017)은 고립파(solitary wave)를 이용하여 직립벽에 미치는 파력과 파압에 대한 2차원 단면 수리모형실험과RANS 기반 수치모형실험을 수행하여 입사하는 파고와 해안으로부터 구조물의 수평 거리의 변화에 따른 최대 수평 파력에 대한 경험식을 제안하였다. 이와 같이 지진해일이 연안 구조물에 미치는 영향에 대해서 주로 Goring(1978)이 제안한고립파 조파이론을 이용하였으나, 파고가 작은 경우 범람이 제한적이다(Thomas and Cox, 2012).
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참고문헌 (9)

  1. Baldock, T.E., Cox, D., Maddux, T., Killian, J. and Fayler, L.(2009). Kinematics of breaking tsunami wavefronts: A data set from large scale laboratory experiments. Coastal Engineering, 56, 506-516. 

  2. Cho, M., Shin, S., Yoon, H.-D. and Cox, D.T. (2017). Numerical Simulation of Tsunami Force Acting on Vertical Walls. Journal of Coastal Research, SI 79, 289-293. 

  3. Goring, D.G. (1978). Tsunamis. The propagation of long waves onto a shelf. REP Kh-R-38,W. M. Keck Laboratory of Hydraulic and Water Resources, California Institute of Technology, Pasadena, CA. 

  4. Lee, K.-H., Shin, S. and Kim, D.-S. (2014). Cross-shore variation of water surface elevation and velocity during the bore propagation. Journal of Coastal Research, SI 70, 533-538. 

  5. Mori, N., Takahashi, T., Yasuda, T. and Yanagisawa, H. (2011). Survey of 2011 Tohoku earthquake tsunami inundation and runup. Geophysical Research Letters 38. 

  6. Park, H., Cox, D.T., Lynett, P.J., Wiebe, D.M. and Shin, S. (2013). Tsunami inundation modeling in constructed environments: A physical and numerical comparison of free-surface elevation, velocity, and momentum flux. Coastal Engineering, 79, 9-21. 

  7. Park, H., Tomiczek, T., Cox, D.T., van de Lindt, J.W. and Lomonaco, P. (2017). Experimental modeling of horizontal and vertical wave forces on an elevated coastal structure. Coastal Engineering, 128, 58-74. 

  8. Thomas, S. and Cox, D. (2012). Influence of finite-length seawalls for tsunami loading on coastal structures. J. Waterw. Port, Coast. Ocean Eng. 138 (3), 203-214. 

  9. Tomiczek, T., Prasetyo, A., Mori, N., Yasuda, T. and Kennedy, A. (2016). Physical modelling of tsunami onshore propagation, peak pressures, and shielding effects in an urban building array. Coastal Engineering, 117, 97-112. 

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