해양, 해안, 항만구조물과 파랑과의 간섭에 의한 파력산정법 계산 등록
해양, 해안, 항만구조물과 파랑과의 간섭에 의한 파력산정법 계산
해양, 해안, 항만구조물과 파랑과의 간섭에 의한 파력산정법 계산
해양플랜트실무
해양/해안/항만구조물과 파랑과의
간섭에 의한 파력산정법
1. 기능에 따른 해상구조물의 분류
1) 해양구조물
-고정식 구조물 : 파일이나 자중에 의해 구조물이 해저면에 고정되어 움직이지 않는 구조물. 설치 후에는 파도나 바람 등 환경외력의 영향을 거의 받지 않는 장점이 있으나 수심이 깊어지면 구조상의 어려움과 건조비가 과도하게 커지는 단점이 있다.(매립식 인공섬, 착저식 케이슨 구조물, 자켓 구조물, 갑판승강식 구조물, 콘크리트 중력식 구조물)
-부유식 구조물 : 고정식 구조물의 한계를 해결하기 위해 개발된 구조물로 수심의 영향을 받지 않는 구조물. 파도에 의한 6자유도 운동을 하게 되므로 운동을 제어할 수 있는 특별한 설비가 필요한 구조물.(폰툰 구조물, 반잠수식 구조물, SPAR구조물)
2) 해안구조물
-방파제 : 방파제(防波堤)는 바다로부터 밀려오는 거친 파도를 막아 항구 안의 수면을 잔잔하게 유지하기 위하여 바다에 쌓은 둑을 말한다. 방파제의 구조를 결정할 때 가장 중요한 것은 파도의 작용에 의해 제방이 파손되지 않고 안정을 유지하는 일이다. 먼저 파도의 형태를 알아 낸 후 파장·파고·주기를 조사하면 그 파도가 제방에 미치는 영향을 짐작할 수 있다.
-이안제 돌제 : 해안과 떨어져 해안과 평행한 방향으로 설치되어 입사 파랑을 반사, 분산, 회절, 굴절시킴으로써 파랑에너지를 감소시키고 그에 따라 연안모래를 침식을 막아주는 구조물이다. 주로 해안의 백사장을 보호하고 모래 퇴적을 유도함으로써 장기적인 백사장 복원에 효과적이다.
-호안 : 호안은 제방 또는 하안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치하는 구조물이다. 일반적으로 제방은 재료확보와 시공의 용이성 및 공사비의 저렴성 때문에 주로 토사로 축조되며, 유수의 침식작용으로부터 앞비탈을 보호하기 위해 호안을 설치한다. 유수로부터 제방을 보호한다는 측면에서는 수제와 도일한 목적을 지니고 있다.
3) 항만구조물
-안벽 : ① 여객의 승하선 및 화물의 하역을 위해 만들어진 벽면을 가진 선박계류시설
② 선박이 안전하게 접안하여 화물 및 여객을 처리할 수 있도록 설치한 부두의 바다 방향에 수직으로 쌓은 벽. 특히 전면 수심(水深)이 4.5m이상인 접안시설로서, 1천톤 이상의 선박이 접안하는 부두시설을 말하며, 전면의 수심이 4.5m 이내인 물양장과 구별하는 것이 일반적이다. 구조형식에 따라 중력식·잔교식·선반식·강널말뚝식 및 부잔교 등이 있다.
-
잔교 : 화물의 선적과 양륙, 여객의 승강을 위한 해안선 또는 해안에서 바다 안 또는 수로에 돌출된 교량과 같은 공작물.
2. 크기에 따른 해상구조물의 분류 및 파력산정법
소형 구조물(D/L≤0.2)
대형구조물(D/L≥0.2)
대상구조물
작용력
항력이 지배적
관성력이 지배적
파랑변형
무시
회절
해석법
모리슨 공식
이산와점법
그린 함수법
고유함수전객법 BEM, FEM
중복파(Sainflou식)
쇄파(Hiroi식)
중복파 or쇄파(Goda식)
종류
주상구조물, 자켓식플렛트폼, 파이프라인, 해상교량의 교각, 발전소의 취/배수탑
해상원유저장탱크,해상교량의 대형기초
방파제, 호안 ,안벽
1) 소형구조물의 파력 산정법
-모리슨 방정식
강체에 미치는 파력들의 계산에 가장 광범위하게 허용되는 접근이 파력이 물체를 지나 흐르는 물의 속도의 자승에 기인한 항력과 물의 가속도에 기인한 관성력의 선형 합으로 표현된다는 가정이다.
모리슨 방정식은 구조물 부재의 미소 길이, ds, 미치는 합이 다음과 같이 표현된다.
여기서 F는 물의 속도와 가속 방향으로의 전체 힘이다. η는 순간 물의 높이 p는 물의 질량 밀도 U는 부재의 축에 법선인 물의 순간 속도 (부재에 수직인 u와 v의 벡터 성분 합)
만약 정상 흐름이 있다면, 벡터적으로 합해져야 한다. 는 부재에 수직인 물의 순간 가속 (부재에 수직 성분들의 벡터 성분 합)
D 단면 직경 또는 폭, A단면의 단면적 ds는 단면의 증가 길이, CD는 항력계수 는 관성 또는 질량계수이다.
2. 대형구조물의 파력산정법
-임의형상의복수주상구조물은수치해석혹은수리실험으로산정
-쇄파압은수리실험으로 산정
3차원파동장의 기술
선형회절파력의 해석해
해석결과(복수주상구조물 : 파랑변형)
3. 대상구조물의 파압산정법
-Goda식을 적용하며 그 설계법의 대체로 확립되어 있음.
-충격쇄파압은 수리힘엄으로 산정.
미소진폭파 - 미소진폭파로 sin과 cos파 모양으로 나타난다.
유한진폭파 - 비슷한 미소진폭파가 두 번 나타나는 모양
쇄파형 - 커다란 파도가 대상구조물에 와서 부딪혔을 때 나타나는 모양
충격쇄파형 - 길이의 반 토막만 계산을 하며 커다란 한 파가 충격적으로 와서 부딪혔을 때 생기는 모양
3. 지진해일에 의한 파력산정
지진해일이 미친 영향
1. 구조물이 해상에 있을 경우
ρg
3.3ρg
2. 구조물이 육상에 있을 경우
ρg
4. 느낀점
이번 강의를 들으면서 작년에 내가 배운 해양구조물 설계라는 과목이 생각났다. 구조물의 파력산정법에 대해 어느정도의 지식을 습득하고 있다고 자부한 나였지만, 이번 강의를 들으면서 내가 얕은 지식을 알고 있었고, 구조물의 파랑해석이 복잡하고 까다로운 단계의 작업인 것을 느낄 수 있었다.
바다의 파는 다양한 파고와 주기를 가지고 불규칙 적이다. 그리고 수심과 지형에 따라 그 특성이 달라진다. 또, 구조물의 형태에 따라 파력은 달라진다. 이 불규칙성을 고려하고 불규칙파의 최대 파력에 초점을 두고 설계를 해야 안전한 구조물을 만들 수 있다. 이런 불규칙파의 특성과 파력을 계산하기 위해서는 실험을 통한 지속적인 연구가 계속되어야 할 것이다. 그
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11030948&sid=sanghyun7776&key=
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