본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

규칙파 조건에서 케이슨 상치구조물의 설치위치에 따른 파압 특성

Characteristics of Wave Pressures According to the Installation Location of the Caisson Superstructure under Regular Waves

이광호|김도삼|전재형|이석찬
한국해안,해양공학회|2022.06|한국해안·해양공학회논문집 (Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)|제34권 제3호|pp. 82-92|DOI 10.9765/KSCOE.2022.34.3.82

1

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

numerical simulationsuperstructure수리모형실험파압wave pressurehydraulic model experiment월파상치구조물수치실험wave-overtopping
주제분류토목공학

초록

최근 들어 건설되는 해안·항만구조물의 경우 구조물 마루에 상치구조물 설치를 통해 월파의 발생을 방지하거나 친수공간을 확보하려는 시도가 증가하고 있다. 일반적으로 설계단계에서 상치구조물에 작용하는 파압 산정은설계파의 처오름을 고려하여 구조물의 전면에 작용하는 Goda 파압식을 적용하고 있다. 하지만, 내습파랑이 구조물의마루를 월파하는 경우 상치구조물의 설치위치에 따라 Goda 파압을 상회하는 파압이 작용할 수 있다. 본 연구에서는직립 케이슨을 대상으로 수리모형실험 및 수치모의를 통해 상치구조물에 작용하는 파압산정에 대한 Goda 파압식의적용성을 분석함과 동시에 상세한 수치모델결과를 기반으로 상치구조물에 작용하는 파압의 크기를 고찰하였다. 그결과, 상치구조물에 작용하는 파압은 정수면에 작용하는 최대파압에 비해 최대 120%까지 발생함을 확인하였다. 또한, 이러한 상치구조물의 작용파압은 구조물 마루에서 월파수심에 따른 Froude number에 지수함수적으로 증가함을확인하였으며 Froude number에 기반한 파압의 예측을 위한 경험식을 제안하였다.

Abstract

In recent years, coastal and port structures have attempted to prevent wave-overtopping or provide waterfront areas by installing superstructures on the structural crowns. In general, in the design stage, the Goda formula acting on the front the structure is applied to calculate the wave pressure acting on the superstructure in consideration of the wave-runup of the design wave. However, the wave pressure exceeding the Goda wave pressure could generate depending on the installation location of the superstructure where the wave-overtopping occurs. This study analyzed the applicability of the Goda formula to the wave pressure calculation for the superstructure of the vertical structures through hydraulic model experiments and numerical simulations. Furthermore, this study investigated the magnitude of the wave pressure acting on the superstructure based on detailed numerical results. As a result, the wave pressure acting on the superstructure was up to 120% higher than the maximum wave pressure on the still water surface. In addition, the wave pressure increases exponentially with the Froude number computed by the overtopping water depth at the crown of the structure, and we proposed an empirical formula for predicting the wave pressure based on the Froude number.

참고문헌 (18)

  1. Bihs, H., "A New Level Set Numerical Wave Tank with Improved Density Interpolation for Complex Wave Hydrodynamics", Computers & Fluids, 140, pp.191~208 (2016)
  2. 최군호, "혼성방파제의 케이슨에 작용하는 파압과 선단 주변에서 파랑특성에 관한 3차원수치시뮬레이션", 한국해안·해양공학회논문집, 32(3), pp.180~201 (2020), 한국해안,해양공학회[DOI]
  3. Goda, Y., "New Wave Pressure Formulae for Composite Breakwaters", Proceedings of 14th Conference on Coastal Engineering, pp.1702~1740 (1974)
  4. Goda, Y., "Random Seas and Maritime Structures", pp.320~ (1985), University of Tokyo Press
  5. 지창환, "유공케이슨 방파제에 작용하는 파력 공식의 비교", 한국해안·해양공학회논문집, 27(4), pp.217~227 (2015), 한국해안,해양공학회
  6. Jiang, G., "Weighted ENO Schemes for hamilton jacobi equations", SIAM Journal of Scientific Computing, 21, pp.2126~2143 (2000)
  7. 김탁겸, "역삼각형 플랩을 이용한 진자형 파력발전장치의 파랑응답에 대한 수치적 재현 가능성", 한국해안·해양공학회논문집, 33(5), pp.203~216 (2021), 한국해안,해양공학회[DOI]
  8. 이병욱, "수치해석을 통한 규칙파를 받는 후부 패러핏 케이슨 방파제의 안정성 평가", 한국해안·해양공학회논문집, 32(2), pp.95~105 (2020), 한국해안,해양공학회[DOI]
  9. 이광호, "연안교량에 작용하는 지진해일파력에 관한 수치시뮬레이션(고립파의 경우)", 한국해안·해양공학회논문집, 29(2), pp.92~108 (2017), 한국해안,해양공학회
  10. Molines, J., "Estimations of wave forces on crown walls based on wave overtopping rates", Coastal Engineering, 132, pp.50~62 (2018)
  11. Nørgaard, J. Q. H., "Wave loads on rubble mound breakwater crown walls in deep and shallow water wave conditions", Coastal Engineering, 80, pp.137~147 (2013)
  12. 오상호, "유수실 상부 덮개가 있는 케이슨 방파제의 유공률에 따른 전면벽 작용 파압 비교", 대한토목학회논문집(국문), 33(2), pp.573~584 (2013), 대한토목학회[DOI]
  13. Osher, S., "Fronts propagating with curvaturedependent speed: algorithms based on hamilton-jacobi formulation", Journal of Computational Physics, 79, pp.12~49 (1988)
  14. Pedersen, J., "Wave Forces on Crown Walls", Proceedings of 23rd Conference on Coastal Engineering, pp.1489~1502 (1992)
  15. Shu, C., "Efficient implementation of essentially non-oscillatory shock-capturing schemes", Journal of Computational Physics, 77(2), pp.439~471 (1988)
  16. Takahashi, S., "Experimental study on wave forced acting on perforated wall caisson breakwaters", Rept. Port Habour Res. Inst., 30, pp.3~34 (1991)[DOI]
  17. Tanimoto, K., "An Investigation on Design Wave Formulae of Composite-type Breakwaters", Proceedings of the 23rd Conference Coastal Engineering, pp.11~16 (1976)
  18. Wilcox, D.C., "Simulation of transition with a two-equation turbulence model", AIAA Journal, 32(2), pp.247~255 (1994)

관련 논문AI추천

규칙파 작용시 경사식구조물의 상치콘크리트에 작용하는 수평파압: 여유고와 피복재 높이가 동일한 조건이종인한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2024 · 제36권 제6호규칙파 작용시 경사식구조물의 상치콘크리트에 작용하는 양압력: 여유고와 피복재 높이가 동일한 조건이종인한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2024 · 제36권 제6호경사식방파제의 상치콘크리트에 작용하는 수평파압: 비쇄파조건김영택, 이금용, 이종인한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2021 · 제33권 제6호불규칙파 작용시 경사식구조물의 상치콘크리트에 작용하는 양압력: 비쇄파조건이종인한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2025 · 제37권 제5호소파블록피복 케이슨 방파제에서 월파의 거동분석: 규칙파 조건김영택, 류용욱, 이종인한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2009 · 제21권 제1호불규칙파 작용시 경사식구조물의 상치콘크리트에 작용하는 수평파압: 비쇄파조건문강일, 박원경, 이종인한국해안,해양공학회 · 한국해안·해양공학회논문집2025 · 제37권 제5호

이 간행물의 다른 논문 (3건)

기계학습 모형 기반 진해만 용존산소농도 및 빈산소수괴 발생 예측박성식, 김병국, 김경회pp. 47-57바닥 조파장치가 설치된 수로에서 규칙파의 유속장에 관한 해석해 개발이창훈, 정재상pp. 58-71AI 기법을 활용한 제주도 남서부 해역의 입자추적 예측 연구하승윤, 김영택, 김희준, 윤한삼, 곽경일pp. 72-81
원문 보기