항만설계 설계조건 : 기상요소, 풍속, 풍화중

안녕하세요~ 계속해서 항만설계 설계조건 중 기상요소, 풍속, 풍화중에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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항만시설의 계획 및 설계에 있어서는 기상의 요소인 바람, 기압, 안개, 강우, 강설, 기온 등을 고려하여야 하며 이들 요소가 항만에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

(1) 기압과 기압분포는 바람 또는 폭풍해일 발생의 지배적 요인이 된다.

(2) 바람은 파도 및 고조 발생의 요인이 되고 항구의 위치, 방향, 방파제의 방향 등의 결정에 영향을 준다. 또 항만시설 및 계류 중의 선박에 풍압이 작용하며, 하역 시나 기타 항만에서의 여러 가지 작업을 저해하는 요인으로 작용한다.

(3) 강우는 항만내의 배수시설 용량 결정에 주요인이 될 뿐 아니라 하역작업 등 여러 가지 작업의 저해요인이 된다.

(4) 안개는 선박의 항행 및 입출항에 지장을 주어 항만의 이용도를 저해시키는 요인이 된다.

(5) 적설은 항만시설의 적재하중에 영향을 미친다.

(6) 기온은 구조부재의 응력분포에 영향을 미치며 온도응력을 발생시킬 수 있다.

 

파고 등의 추정에 사용하는 바람이나 항만시설에 외력으로 작용하는 바람은 다음 방법으로 결정하는 것을 표준으로 합니다.

(1) 파고의 추정이나 고조의 추정에 쓰이는 풍속, 풍향은 바람의 실측값 또는 경도풍 등의 계산 값에 높이 등의 필요한 보정을 하여 계산한다.

(2) 항만시설에 작용하는 풍속은 당해시설 및 구조물의 특성 등에 따라 최소 20년 이상 기간의 통계자료를 근거로 하여 결정한다.

경도풍의 풍속은 기압경도, 등압선의 곡률반경, 위도, 공기밀도의 함수로서 다음 식으로 계산한다.

경도풍과 해상풍의 관계는 위도에 따라 다르며 평균적으로 다음 표와 같다.

풍압력은 시설의 형태, 설치장소의 상황 등을 고려하여 정하여야 합니다. 그리고 헛간 및 창고, 하역기계 및 교량 또는 고가도로 등에 작용하는 풍압력은 다음에 의하여야 합니다.

(1) 부두의 헛간 및 창고에 작용하는 풍압력은 KDS 41 10 15 건축구조기준 설계하중을 적용하여 산정한다.

(2) 교량, 고가도로 또는 이에 유사한 구조물 등에 작용하는 풍압력은 KDS 24 12 20 교량설계하중(일반설계법)의 풍하중에 의하여 산출한다.

(3) 하역기계에 작용하는 풍압력은 KCS 64 70 10을 적용하고 작업상태, 휴지상태 및 지역적 특성을 고려하여 반영하여야 한다.

하역기계에 작용하는 풍하중은 다음과 같이 계산하는 것을 규정하고 있다.

그러나 위 표는 하나의 표준이고 해상풍의 추정에 있어서는 연안의 실측값이나 기상도에 기입된 해상 선박에서의 통보된 값을 참고하여 보정을 행한 후 해상풍을 추정하여야 합니다.

항만시설에 작용하는 바람의 설계풍속의 선정은 장기간(20년 이상)의 실측값에 따라 풍속의 출현확률분포를 추정한 후, 소요 재출현기간에 대응하는 풍속을 채택합니다. 바람의 제원은 풍향 및 풍속으로 하며 풍향은 16방위, 풍속은 10분간 풍속으로 표시하는 것을 표준으로 합니다. 기상청 관측 자료는 약 35년간의 최대 10분 평균풍속에서 이중지수분포를 가정하고 5, 10, 20, 50, 100, 200년의 재현기대풍속을 추정하고 있다. 따라서 대상지점에 인접한 관측소의 지형조건이 다른 경우는 최저 1년간 관측하고 지형관계를 비교 검토하여 관측성과를 이용하는 것이 적정합니다. 폭풍해일 및 파고의 추정에 사용하는 풍속은 해면상 10m에서의 값을 기준으로 하고 있습니다. 또 기상청의 관측된 풍속은 지상 10m정도의 값이입니다. 따라서 관측 값을 이용하여 해상풍을 추정하는 경우 대상으로 하는 구조물의 높이가 관측기준 높이와 떨어져 차이가 있는 경우 풍속에 대한 높이의 보정을 하여야 합니다. 풍속의 수직분포는 일반적으로 대수측(對數側)으로 표시되지만 현행의 각종 구조물 설계계산에서는 간단하게 지수측(指數側)을 적용합니다.

 

오늘도 항만설계시 바람과 풍압력에 대해 알아보았습니다. 다음번에는 파랑 및 파력에 대해 알아보도록 하겠습니다.