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파랑하중에 대한 인터로킹 케이슨 방파제의 회전 안정성 평가식 제안
Proposal of Rotating Stability Assessment Formula for an Interlocking Caisson Breakwater Subjected to Wave Forces 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.32 no.1, 2020년, pp.11 - 16  

박우선 (한국해양과학기술원 연안개발.에너지연구센터) ,  원덕희 (한국해양과학기술원 해양ICT융합센터) ,  서지혜 (한국해양과학기술원 해양ICT융합센터) ,  이병욱 (한국해양과학기술원 연안개발.에너지연구센터)

초록
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인터로킹 케이슨에 의한 장대화된 방파제의 회전 안정성에 대해서 연구하였다. 무한 방파제에 경사지게 입사하는 선형파에 대한 해석해를 이용하여 방파제 기준선 방향으로의 파압 위상차 효과를 고려하였으며, 설계파의 비선형 특성을 고려하기 위하여 설계 기준 Goda 파압식을 차용하였다. 방파제의 회전 안전율을 케이슨 자중에 의한 회전 마찰저항모멘트와 수평 및 수직 파력에 의한 작용 회전모멘트의 비로 정의하고 최소 안전율을 보이는 회전 중심점 위치와 최소 안전율에 대한 해석해를 제시하였다. 규칙파, 불규칙파 및 다방향 불규칙파 등 현행 항만구조물 설계에 사용되고 있는 모든 설계파 조건에 대해서 적용 가능하도록 각 조건에 대한 평가식을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The rotational stability of an interlocking caisson breakwater was studied. Using the analytical solution for the linear wave incident to the infinite breakwater, the phase difference effect of wave pressures in the direction of the breakwater baseline is considered, and Goda's wave pressure formula...

주제어

#인터로킹 케이슨   #방파제   #안정성   #회전   #위상차  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 합리적인 설계를 위해서는 현행 설계기준의 단면 기준 설계법을 3차원적으로 변하는 파압의 효과를 고려할 수 있는 새로운 방파제의 안정성 평가방법의 개발이 필요하다. 본 논문 에서는 선행연구를 통하여 제시한 인터로킹 케이슨 방파제의 미끌림과 전도에 대한 안정성 평가식(Park et al., 2017; Park et al., 2018)에 이어 기존의 독립된 케이슨 방파제에서는 케이슨 길이가 짧아 할 필요가 없었던 연직 축 중심으로의 회전방향 미끌림 안정성을 평가할 수 있는 새로운 식에 대해서 연구하였다.

가설 설정

  • 방파제에 경사지게 입사하는 파에 의한 파압의 위상차는 선형 중복파 이론에 기초하여 고려하였으며, 설계파의 비선형성을 적절히 고려하기 위하여 설계기준에서 적용하고 있는 파압의 연직방향 및 바닥면에 대한 단위 폭당 파압 분포는 Goda 파압식에 따르는 것으로 가정하였다. 이러한 가정을 바 탕으로 케이슨 전체가 일체 거동하는 것으로 가정하여 방파제 회전 안정성 평가식을 유도하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
방파제의 회전 안전율의 정의는? 무한 방파제에 경사지게 입사하는 선형파에 대한 해석해를 이용하여 방파제 기준선 방향으로의 파압 위상차 효과를 고려하였으며, 설계파의 비선형 특성을 고려하기 위하여 설계 기준 Goda 파압식을 차용하였다. 방파제의 회전 안전율을 케이슨 자중에 의한 회전 마찰저항모멘트와 수평 및 수직 파력에 의한 작용 회전모멘트의 비로 정의하고 최소 안전율을 보이는 회전 중심점 위치와 최소 안전율에 대한 해석해를 제시하였다. 규칙파, 불규칙파 및 다방향 불규칙파 등 현행 항만구조물 설계에 사용되고 있는 모든 설계파 조건에 대해서 적용 가능하도록 각 조건에 대한 평가식을 제안하였다.
케이슨을 인터로킹시 현행 설계기준을 그대로 적용할 때의 문제점은? 현행 설계기준은 독립 케이슨 중심으로 되어 있어 케이슨을 인터로킹시켜 장대화한 경우에 그대로 적용하면 과도한 안전율을 갖게 된다. 즉, 방파제 기준선 방향으로 변하는 파압의 위상차를 고려할 수 없어 설계 파력이 크게 결정되고, 이에 따라 케이슨 안정중량이 필요이상 크게 산정된다.
인터로킹 케이슨의 장점은? , 2011)가 꾸준히 이어지고 있다. 케이슨을 인터로킹시키면 작용파압의 위상차에 의하여 방파제에 작용하는 최대파력이 저감되는 효과를 얻을 수 있어 같은 자중으로 높은 안정성을 얻을 수 있게 된다. 특히, 실제 해상에서 작용되는 파가 일방향 파가 아니고 다방향 파이고, 주파향이 방파제 법선과 기울어져도 직각으로 작용하는 것으로 설계되고 있어 방파제가 파괴되는 극한 상황에서는 인터로킹 효과에 의해 매우 우수한 안정성을 발휘한다.
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참고문헌 (13)

  1. Burcharth, H.F. and Liu, Z. (1999). Force Reduction of Shorecrested Non-breaking Waves on Caissons. Final Report of MAST III/PROVERBS, Volume IIa, CH.4.3. 

  2. Halla Corporation. (2018). Report of Basic Design of West Container Terminal of New Port in Busan Port (Stage 2-6). BPA (in Korean). 

  3. Halla Corporation. (2019). Report of Working Design of West Container Terminal of New Port in Busan Port (Stage 2-6). BPA (in Korean). 

  4. Hyndai Dvp. Company. (2009). Report of Alternative-design of Counter Facilities Construction at Yeongil Bay Port in Pohang (Stage 2-1) (in Korean). 

  5. Hyndai Dvp. Company. (2011). Report of Basic Design of South-Breakwater at Yeongil Bay Port in Pohang (Stage 1 on Zone 1) (in Korean). 

  6. MOF (Ministry of Oceans and Fisheries). (2018). Recruitment of Construction Technology for Test Application in Oceans and Fisheries Field (in Korean). 

  7. MOF (Ministry of Oceans and Fisheries). (2019). Recruitment of Construction Technology for Test Application in Oceans and Fisheries Field (in Korean). 

  8. Park, S.H., Park, W.-S. and Kim, H.S. (2011). Evaluation of Structural Behavior for Interlocking Breakwater. Proc. KAOSTS '11 Conf., 1915-1918. 

  9. Park, W.-S., Lee, B.W. and Jang, S.-C. (2019). Influence of the Parapet Location to Wave Forces Acting on a Caisson Breakwater. APAC 2019, 965-970. 

  10. Park, W.-S., Seo, J. and Won, D. (2017). Proposal of sliding stability assessment formulas for an interlocking caisson breakwater under wave forces. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 29(2), 77-82 (in Korean). 

    원문보기 상세보기 crossref

  11. Park, W.-S., Seo, J., Won, D. and Lee, B.W. (2018). Stability assessment formulas for an interlocking caisson breakwater under oblique wave conditions. Journal of Coastal Research (SI), 85(2), 1236-1240. 

    상세보기 crossref

  12. SK E&C. (2018). Report of Basic Design of West Container Terminal of New Port in Busan Port (Stage 2-6). BPA (in Korean). 

  13. Takahashi, S. and Shimosako, K. (1990). Reduction of Wave Force on a Long Caisson of Vertical Breakwater and its Stability. Technical Notes No. 685, Port and Harbour Research Institute, Yokosuka, Japan (in Japanese). 

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