오픈 셀 케이슨 방파제의 파력특성분석을 위한 수리모형실험

Abstract

길이가 긴 해안구조물을 하나로 된 일체 구조물로 만든다면, 길이 방향 파력 성분들의 위상차에 의해서 전체 구조물에 작용하는 최대 작용력을 감소시킬 수 있다. 이는 구조물의 안정성을 높이는 효과가 있어 기존 케이슨 공법에 적용할 경우 방파제의 안정성 제고를 위한 대안으로 활용이 가능하다. 최근 케이슨을 인터로킹 하는 방안에 대한 연구가 수행되고 있으며, 본 연구에서는 여러 방법 중 쇄석을 이용하여 케이슨을 인터로킹시키는 오픈 셀 케이슨 공법에 대한 연구결과를 소개하고자 한다. 본 연구에서는 오픈 셀 케이슨 공법을 적용하여 일체화된 이안제를 대상으로 일체화에 의한 최대 작용력 감소 및 구조물 안정성 증대 효과에 대해서 살펴보았다. 3차원 조파수조에서 수리모형실험을 수행하였으며, 그 결과를 선형파 이론으로부터 유도된 회절 효과를 포함하는 파력의 해석해와 비교하였다. 실험결과, 입사각이 증대됨에 따라 오픈 셀 케이슨 방파제에 작용하는 최대파력이 빠르게 감소하며, 입사각이 30도일 때는 최대 79% 감소되는 결과를 보였다. 선형이론에 기초한 해석해도 실험결과와 유사한 결과를 보여 실제 설계에의 적용 가능성을 가진 것으로 평가되었다. 방파제 안정성에 최대파력 감소효과가 충분히 발현됨을 확인하였으며, 오픈 셀 케이슨 공법을 적용하면 장대화에 따른 파력 감소효과가 발생하지 않는 0도 입사파 조건에서도 안정성이 증대됨을 확인하였다. 이는 채움쇄석과 마운드사석간의 전단저항력 발현에 의해 전체 구조물의 미끌림 마찰저항력이 증대되었기 때문이다.