극치파고분포의 형상 모수에 따른 Tetrapod 피복블록의 부분안전계수 산정

Abstract

Probabilistic design is required to effectively consider the coastal environment of great uncertainty. However, designers who are familiar with the deterministic design method prefer a method which is similar to the existing method but is based on the probabilistic concept. Therefore, the partial safety factor method has been adopted as a new design method over the world. In Korea, Tetrapod is widely used for armoring rubble mound breakwaters. Even though the partial safety factor method developed in the United States and Europe covers Tetrapods, the limited wave and structure conditions in its development make the engineers hesitate about its use in practical breakwater design. In this study, partial safety factors for Tetrapod armor blocks have been developed by analyzing 116 breakwater cross-sections and wave conditions in 16 trade harbors and 15 coastal harbors with the FORM and optimal code calibration approach. Especially, partial safety factors have been proposed depending on the shape parameter of the Weibull extreme wave height distribution. For other types of extreme distributions, it is possible to apply the proposed partial safety factors using the relationship between skewness coefficient and shape parameter. Finally, the proposed partial safety factors have been applied to existing structures to show that they better satisfy the target reliability of the structures than previous partial safety factors.

불확실성이 큰 해안환경을 효과적으로 고려할 수 있는 확률설계의 필요성이 요구되고 있다. 하지만 결정론적 설계법에 익숙한 설계자는 기존 방법과 유사하면서 확률적 개념이 도입된 설계법을 원한다. 따라서 국내외적으로 부분안전계수 설계법이 새로운 설계법으로 채택되고 있다. 국내에서는 경사식 방파제의 피복재로 Tetrapod가 널리 사용된다. 미국과 유럽에서 개발된 부분안전계수 설계법이 Tetrapod를 포함하고는 있지만 제한된 파랑 및 구조물 단면 조건에서 개발되었기 때문에 실제 설계에 사용하기에는 미흡한 부분이 있다. 본 연구에서는 무역항 16곳과 연안항 15곳의 116개 단면 및 파랑조건에서 FORM과 최적화 보정 기법을 사용하여 Tetrapod 피복블록의 부분안전계수를 산정하였다. 특히, Weibull 극치파고 분포의 형상 모수에 따른 부분안전계수를 제안하였다. 그 외 극치분포 형태에 대해서는 왜곡도와 형상 모수의 관계를 통해 본 연구의 부분안전계수를 적용할 수 있다. 마지막으로 제안된 부분안전계수를 기존 구조물에 적용하여 목표수준을 잘 만족하는지 확인하였고 기존에 개발된 부분안전계수보다 적용성과 실효성이 우수함을 보였다.