초록 ▼

해안구조물의 파랑제어기능을 만족하는 구조물의 형태 및 규모를 결정하기 위하여 구조물 주위의 수리특성을 실험적 및 이론적으로 규명하고 안정성에 대한 이제까지의 설계방법이 가지고 있는 문제점(설계파랑의 결정, 허용파괴율, 파랑주기의 효과 등의 설계 및 이의 최적화기법을 개발하였다.
파랑제어기능에 대해서는 구조물의 형태 및 규모변화에 따른 해안구조물과 파랑의 상호작용에 의한 run-up, run-down특성, 월파량특성의 계산모델을 제안, 검토하였으며, 안정성에 대해서는 사석구조물(사석방파제, 사석호안, 혼성방파제 등

해안구조물의 파랑제어기능을 만족하는 구조물의 형태 및 규모를 결정하기 위하여 구조물 주위의 수리특성을 실험적 및 이론적으로 규명하고 안정성에 대한 이제까지의 설계방법이 가지고 있는 문제점(설계파랑의 결정, 허용파괴율, 파랑주기의 효과 등의 설계 및 이의 최적화기법을 개발하였다.
파랑제어기능에 대해서는 구조물의 형태 및 규모변화에 따른 해안구조물과 파랑의 상호작용에 의한 run-up, run-down특성, 월파량특성의 계산모델을 제안, 검토하였으며, 안정성에 대해서는 사석구조물(사석방파제, 사석호안, 혼성방파제 등의 기초부 등)의 불규칙 외력에 대한 파괴메카니즘의 규명으로부터 허용파괴율의 변화를 고려한 설계 중량 계산식을 개발하였다. 이들 구조물 주위의 수리특성 변화와 외력조건 변화에 따른 안정성의 변화특성을 충분히 고려할 수 있는 최적설계과정을 연구하여 최적설계 정식화 및 이에 의한 알고리즘을 개발하였다.

Abstract ▼

The purpose of the present research is to develop an optimal deslgn process for coastal structures in which both wave control function and stability can be simultaneously considered. For this, hydraulic characteristics around the structure is first investigated through a series of experiments and th

The purpose of the present research is to develop an optimal deslgn process for coastal structures in which both wave control function and stability can be simultaneously considered. For this, hydraulic characteristics around the structure is first investigated through a series of experiments and theoretical derivation. Problems in the conventional design methods such as the determination of design wave, allowable damage ratio and the effect of wave period are also identified and the possible remedies are sought.
As for the wave control functions, characteristic computational procedures of run-up, run-down, and overtopping rate due to the wave-structure interaction are derived and proposed. For the stability of rubble structures such as rubble mound breakwaters, seawalls protected by energy-dissipating contrete blocks, and the foundation of composite-type breakwaters, associated design formulae for the rubble weight are developed. In the formulae, the concept of allowable structural damage ratio is introduced, which describes structural failure mechanism due to irregular external loading.
Finally, optimal design problems for the coastal structures are formulated and an ALM-BFGS solution algorithm is derived and presented. In the present process, hydraulic characteristics around the structures and characteristic variation of structural stability due to the change of surrounding condition are routinely included and handled as design constraints.

목차 Contents

• 1. 서론...13
• 2. 수리모형의 축척효과...14
• 2.1 해안구조물 모형의 축척효과에 대한 영향인자...15
• 2.2 실험 및 자료해석...17
• 2.2.1 실험장치...17
• 2.2.2 실험방법...17
• 2.2.3 해석방법...18
• 2.2.3.1 반사율 및 run-up, run-down높이의 산정...18
• 2.2.3.2 파괴의 정의 및 파괴율의 산정...19
• 2.3 모형의 축적효과...20
• 2.3.1 Core의 침투류에 대한 축척효과...20
• 2.3.2 해안구조물 사면상의 흐름특성에 대한 축척효과...21
• 2.3.2.1 반사율...21
• 2.3.2.2 run-up, run-down...24
• 2.3.3 사석구조물의 안정성에 대한 축척효과...25
• 2.4 결론...28
• 3. 해안구조물의 파랑제어기능 및 안정성...29
• 3.1 불규칙파의 simulation과 발생파의 특성...29
• 3.2 사석구조물의 파랑제어기능과 안정성...34
• 3.2.1 불규칙파의 외력인자 E$_{sum}$...34
• 3.2.2 불규칙파에 의한 파괴매카니즘과 안정성...35
• 3.2.3 단면의 복합화에 의한 파랑제어기능...40
• 3.2.3.1 반사파...40
• 3.2.3.2 Wave run-up, run-down...44
• 3.2.4 단면의 복합화에 의한 안정성 증대기능...46
• 3.3 혼성구조물 기초부의 안정성과 반사파 제어기능...49
• 3.3.1 영향파라메터...49
• 3.3.2 수리실험 및 해석...49
• 3.3.3 기초부의 반사파 제어기능에 대한 이론해석...52
• 3.3.3.1 무한반복반사 이론...52
• 3.3.3.2 유한반복반사 이론...54
• 3.3.4 Mound부의 반사파 제어기능...55
• 3.3.4.1 방파제 전방의 수면변동...55
• 3.3.4.2 Mound폭 및 유수부폭에 의한 반사율의 변화...56
• 3.3.5 Mound부의 최적설계에 관한 검토...62
• 3.3.6 기초부 사석의 안정성...63
• 4. 해안구조물의 설계과정...66
• 4.1 혼성방파제...66
• 4.1.1 직립부...66
• 4.1.2 사석기초부...73
• 4.1.3 파랑제어기능...74
• 4.2 사석방파제...77
• 4.2.1 사석의 안정성...77
• 4.2.2 반사파제어...78
• 4.2.3 run-up과 run-down...78
• 4.3 해안제방...80
• 4.3.1 일파량...80
• 4.3.2 반사파...87
• 4.3.3 기타조건...87
• 4.4 최적설계문제의 정식화...88
• 4.4.1 혼성방파제...88
• 4.4.1.1 설계변수...88
• 4.4.1.2 목적함수...91
• 4.4.1.3 설계제약조건...92
• 4.4.2 사석방파제...94
• 4.4.2.1 설계변수...94
• 4.4.2.2 목적함수...94
• 4.4.2.3 설계제약조건...96
• 4.4.3 해안제방...97
• 4.4.3.1 설계변수...97
• 4.4.3.2 목적함수...97
• 4.4.3.3 설계제약조건...99
• 4.5 설계최적화 알고리즘...100
• 4.5.1 비선형계획법...100
• 4.5.2 설계최적화과정...101
• 4.5.3 해안구조물의 최적설계 알고리즘...103
• 4.5.4 프로그램의 구성...105
• 5. 결론...112
• References...113