충격쇄파력 발생조건 및 검토방법

충격쇄파력

이번 시간에는 충격쇄파력에 대하여 알아보도록 하겠습니다.!!

 

먼저, 충격쇄파력에 대한 일반적인 산정법을 제시하기가 어려우므로 충격쇄파력의 발생이 예상될 경우에는 수리모형실험을 수행하여 검토하여야 합니다. 단면형상, 구조형식 등은 가능한 한 충격쇄파력이 발생하지 않도록 설계하고 급격사 해저면상 등과 같이 충격쇄파력의 발생을 피할 수 없는 경우에는 소파공을 설치하여 파력을 완화시켜야만 합니다.

 

벽면에 쇄파의 꺾어세운 파면이 충돌할 때 충격쇄파력이 발생하게 됩니다. 충격쇄파력에 대한 수리모형실험에서 최대파압은 조건에 따라 파고에 해당되는 정수압의 수배 내지 수십 배로 나타납니다. 그러나 그 작용시간은 짧고 국소적이며 다소의 조건 변화에 따라서도 변동이 매우 큽니다. 또한, 충격 특성 때문에 구조물의 역학적 특성에 따라서 안정성이나 부재 응력에 미치는 효과도 다릅니다. 충격쇄파력에 대한 일반적인 산정법을 제시하기가 어려우므로 개개의 역학적 조건에 대한 수리모형실험에 의해서 파력을 검토합니다. (예를 들면, 활동실험, 부재 강도의 검토 등)

 

충격쇄파력의 발생조건에는 여러가지 인자가 관여되어 일반적으로 규정하기는 어려우나 각종 실험 결과에서 구조물 기준선의 수직선과 파향과의 교차각이 20º 이내에 있고 또 다음과 같은 경우에 충격쇄파력이 생기기 쉽습니다.

 

1. 급경사 해저의 경우

해저 경사가 1/30보다 급하고 직립벽보다 약간 심해측에서 쇄파되는 파를 포함하며, 또한 환산심해파 파형경사가 0.03 정도 이하일 때 충격쇄파력이 생기기 쉽습니다.

 

2. 사석부가 높은 경우

해저 경사가 완만할 때에도 파의 조건 외에 사석부의 마루높이, 전면 어깨폭, 사면 경사 등과 같은 사석부의 형상에 의해 충격쇄파력이 발생합니다. 일반적으로 사석부가 비교적 높고 또 전면 어깨폭이 적당히 넓거나 사면 경사가 완만하여 사석부 경사면 또는 경사의 어깨 부근에서 수벽(水壁) 모양의 쇄파가 충돌할 때 충격쇄파력이 생깁니다. 해저 경사가 1/50보다 완만하고 설치 수심에 대한 사석부 마루(피복공 포함) 상의 수심비(水深比)가 0.6보다 큰 경우에는 매우 큰 충격쇄파력은 발생하지 않는다고 생각해도 좋습니다.

 

충격쇄파력에 대한 대책공법으로~ 직립벽에 매우 큰 충격쇄파력이 작용하는 경우, 전면에 소파블록으로 충분히 피복하면 파력을 아주 완화시킬 수 있습니다. 특히 사석부가 높은 경우에 소파블록으로 충분히 피복하면 충격 쇄파의 발생을 방지할 수 있습니다. 또 직립부는 적절한 소파 케이슨 또는 사면 케이슨 등의 이형(異型) 케이슨으로 하는 것에 의해서도 충격쇄파력의 작용을 피할 수 있는 경우가 있습니다. 또한 방파제의 기준선을 파향과 직각으로 하지 않는 것도 하나의 대책입니다[다니모토(谷本) 등, 1981].

 

다음으로 모형실험에 의한 파력 검토입니다.

충격쇄파력이 작용하는 경우의 모형실험에 의한 파력을 검토하기 위해서는 충격력에 대한 구조물의 응답 특성을 분석하는 것이 필요합니다. 직립벽 전체의 안정성 검토, 예를 들어 제체의 활동실험, 그리고 파라피트 등의 부재 강도에 대한 검토는 응력측정실험에 의합니다.

 

급경사 해저면상의 직립벽에 작용하는 충격쇄파력입니다.

급경사 해저면 상의 직립벽에 작용하는 충격쇄파력에 대해서는 많은 연구가 수행 되었습니다[Mitsuyasu(光易), 1962;, 혼마(本間) 등, 1962]. 이들 중 Mitsuyasu(光易)(1962)는 경사가 1/50, 1/25, 1/15인 일정한 경사면 상의 여러 가지 수심에서 직립벽에 작용하는 규칙파의 쇄파력 실험을 광범위하게 수행하였습니다. 여기서 설치수심(設置水深)에 따른 전파력(全波力)의 변화를 조사하여 충격쇄파력이 가장 현저한 수심 의 산정식을 얻었으며, 이는 심해파장에 대한 비로 나타내면 다음과 같습니다.

 

또한, 아래 그림의 개략적인 경향을 보면, 파형 경사가 작을수록 강한 충격쇄파력이 발생하지만, 사면경사가 완만해지면 최대 충격쇄파력의 강도가 감소하는 것을 알 수 있습니다.

 

지금까지 충격쇄파력에 대하여 알아보았습니다. 내용이 조금 어려운만큼 보다 자세한 사항을 알기 위해서는 전문서적을 통해 추가적으로 알아볼 필요가 있겠습니다. 오늘도 조금이나마 도움이 되었기를 바라며 이만 줄이겠습니다. 그럼 이만 ~~^^