이상파랑 작용시 케이블로 연결된 인터로킹 케이슨 방파제의 파력분산특성

Abstract

기후변화로 인하여 슈퍼태풍에 의한 50년 설계파고 이상의 이상고파 발생이 우려되고 있고, 태풍의 지속시간 또한 길어지고 있어 기존 방파제의 안정성 확보에 비상이 걸렸으며, 신설 방파제의 경우는 어느 정도의 파까지 안전하게 설계할 것인가를 놓고 고심하고 있다. 최근 방파제의 안정성을 제고하기 위한 방안의 하나로 독립적으로 파에 저항하도록 하였던 방파제 케이슨을 서로 인터로킹시키는 방안이 관심을 받고 있으며, 이의 현장 적용을 위한 노력들이 시도되고 있다(Fig. 1 참조). 방파제에 파가 경사로 입사하게 되면 최대 파압이 순차적으로 작용하여 각 케이슨에 작용하는 최대 파력도 순차적으로 작용하게 된다. 따라서, 케이슨을 인터로킹시키면 이 효과로 인터로킹된 케이슨 전체에 작용하는 최대 파력이 감소하게 되어 방파제의 안정성이 높아지게 된다. 장대형 케이슨 방파제에 작용하는 경사 입사파에 의한 파력 평활화에 대한 연구는 추진된 바 있으나 아직까지 이상고파 작용시 케이슨의 마찰저항력을 초과하는 파력이 어떻게 인접케이슨으로 분산되는지에 대해서는 연구된 바가 없다. 본 연구에서는 케이슨 설계하중을 초과하는 이상고파 작용시 작용파력이 인접케이슨으로 어떻게 분산되는지에 대해서 살펴보았다. 케이슨의 거동을 수치적으로 모의하기 위하여 각 케이슨은 수평, 수직 및 회전방향의 3자유도 강체운동을 하는 것으로 가정하였고, 지반과 인터로킹 부재는 스프링으로 모형화하였다. 지반의 수평 방향 스프링은 마찰저항력을 초과하는 경우 더 이상의 힘을 받지 못하고 미끄러지는 비선형 스프링으로 모델화하였다. 개발된 모델을 이용하여 이상고파 작용시 인터로킹 케이슨 방파제의 파력분산특성에 대해서 살펴보았다. 특히, 케이슨을 통하여 지반으로 전달되는 파력과, 인터로킹 부재에 작용하는 힘에 대해서 중점적으로 분석하였다.