패러핏의 위치변화에 따른 방파제의 수리성능 평가를 위한 수리모형실험

Abstract

항만구조물을 보강하는 방법으로 방파제 전면을 소파블록으로 피복하는 방법, 패러핏의 높이를 증가하는 방법, 기존 케이슨에 새로운 케이슨을 추가하는 방법 등이 있다. 이러한 보강방법 중에 패러핏을 항내측으로 설치하여 케이슨과 패러핏에 작용하는 동수압의 위상차를 이용하여 파력을 저감시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 패러핏의 위치변화에 따라서 케이슨과 패러핏에 작용하는 수리특성 분석 및 안정성 평가를 수행한 연구결과를 소개하고자 한다. 패러핏의 위치가 항외측, 중간, 항내측일 때, 단면조파수조에서 규칙파에 대한 수리모형실험을 수행하였고, 파고, 주기, 수심변화에 따라서 케이슨과 패러핏에 작용하는 파압 및 파력을 비교하였다. 그리고 임의로 설정한 설계파 조건에 대하여 전도, 활동, 지반지지력에 대한 안정성을 검토하였다. 실험결과, 항내측 패러핏은 항외측 패러핏에 비하여 케이슨 전면에 작용하는 최대파압은 감소하지만, 패러핏 전면에 작용하는 최대파압은 증가하였고 충격성 파압이 발생하였다. 하지만, 패러핏이 항내측에 위치한 경우에 총 파력(동 시간에 케이슨과 패러핏에 작용하는 최대파력의 합)은 항외측 총 파력보다 최대 20%정도 감소하였고, 외해천단고가 낮을수록 총 파력은 감소하는 경향을 보였다. 이는 패러핏에 작용하는 최대파압은 증가하지만, 케이슨과 패러핏에 작용하는 동수압의 위상차에 의해 총 파력은 감소한 것이다. 설계파 조건에 대하여 활동, 전도(안전율=1.2)에 대한 안정성 검토를 수행하여 방파제의 유효자중을 산정한 결과, 항내측 패러핏의 유효자중은 항외측 패러핏에 비하여 최대 17%정도 감소하였다. 그리고 계산된 유효자중으로 지반지지력 안정성 검토를 수행한 결과, 항내측 패러핏의 지반지지력은 항외측 패러핏보다 최대 47%정도 감소시킬 수 있는 것으로 평가되었다. 본 연구의 결과는 규칙파의 수리모형실험에 대한 것으로, 실무에 도움이 되기 위해서는 불규칙파에 대한 연구결과 필요하다. 현재 불규칙파에 대한 실험결과를 분석중이며 패러핏에 작용하는 충격성 파압에 대책이 필요할 것으로 판단된다