2.5 육상가옥에 작용하는 지진해일파력의 평가
2.5.2 지진해일파력의 추정
육상저유탱크에서와동일하게지진해일파력을추정하기위하여 식(2.31)과 (2.32)을적용하였다. 이를
위하여구조물이존재하지않는경우의침수심과유속을각각의 CASE에대하여측정하였다. 다음의
Fig. 2.11은전체 CASE 중 CASE 2에대하여호안으로부터의이격거리의변화에따른침수심과유속을
시간이력으로나타낸 것이다. 그림으로부터유속의경우지진해일파가구조물의위치에도달하는순간
최고치에이르는반면, 침수심의경우구조물의위치에 도달후약 0.1초이후에최고치에이르렀다가
완만하게감소하는것을알수있다. 이로부터유속과침수심의최대치는동시에나타나지않으며, 어느
정도의위상차를가진다는것을확인할수있다. 이러한결과는전체 CASE에서유사하게나타났으며,
여기서는 CASE 2의결과만을나타내었다.
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Fig. 2.11. Time variation of the computed water levels and velocities at the proposed positions in the absence of the onshore house.
(1) 항력만을 고려한 지진해일파력의 추정
Table 2.3은각 CASE별로식(2.31)에 과ℎ 를적용하여산정된항력계수와그평균값
을나타낸 것이다. 또한, Fig. 2.12는식(2.31)에의해추정된최대지진해일파력 과 FEMA-
CCM(2005) 및 Yeh(2006, 2007)가제안하는=2.0을적용하여추정한결과를수치해석결과 로
나누어무차원화한값을나타낸것이다. 결과에의하면 CASE 2와 4는설계기준에의한최대지진해일파 력이다소과대평가하고있음을확인할수있으나 CASE 3과 5의결과에서는추정치가설계기준치와매 우유사한 값을나타내었다. 이광호등(2011)에의한 CASE 1의결과에서는수치해석을통한결과가
Simamora et al.(2007)에의한항력계수의추정치 =1.21과유사하며, FEMA-CCM(2005) 및 Yeh(2006,
2007)가제안하는=2.0이과대평가되고있음을확인할 수있다.
42 Table 2.3. Average estimated drag coefficients .
/ 1.0 2.0 2.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 Average value
CASE 1 1.61 1.27 1.23 1.44 1.32 1.00 0.84 1.37 1.26
CASE 2 1.97 0.95 0.92 1.86 1.97 2.03 2.14 2.00 1.73
CASE 3 2.60 2.22 1.80 1.78 1.86 1.81 1.69 1.55 2.01
CASE 4 1.78 1.66 1.61 1.58 1.57 1.49 1.31 - 1.62
CASE 5 2.08 2.20 1.82 1.73 1.69 1.67 1.65 1.62 1.90
(a) CASE 1 (b) CASE 2
(c) CASE 3 (d) CASE 4
(e) CASE 5
Fig. 2.12. Comparison between the estimated maximum tsunsmi forces by Morison eq.
considering drag force only and the numerical ones.
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(2) 항력 및관성력을동시에 고려한 지진해일파력의 추정
다음의 Table 2.4는식(2.34)와 (2.35)을적용하여산정된항력계수와관성력계수와그의평균치를나
타낸것이다. 결과를살펴보면, 항력계수는대체적으로 2.0에가까운값을나타내고있으며, 관성력계수
는약 0.5의값을나타냄을알수있다. 여기서 Fujima et al.(2009)은육상가옥의경우항력계수와관성력
계수를각각 2.0,과 1.0으로제안하고있으며, 본연구의 결과와관성력계수의차이가있음을알수있다.
또한, 항력계수에비해관성력계수의값이추정된평균항력계수와평균관성력계수는 CASE 1에서
=2.0, 0.4이며, 육상가옥의경우전체 CASE에서평균값과대체적으로유사한 값을보였다. 더불
어, 항력계수및관성력계수는/ℎ 가증가할수록작은값을나타냄을알수있다.
Fig. 2.13은 Table 2.4에나타낸각 CASE 의평균항력계수와평균관성력계수를적용하여추정된 지진
해일파력과수치해석에의한결과치의시계열을대표적으로 CASE 2의경우에 대해서만나타낸것이다. 결과에서육상저유탱크와마찬가지로관성력에비해항력이 탁월하며, 추정된 지진해일파력은수치해 석치를잘재현하고있는것으로판단된다.
Table 2.4. Estimated drag and inertia coefficients.
CASE 1 CASE 2 CASE 3 CASE 4 CASE 5
0.5 2.00 0.05 2.33 0.98 2.38 0.65 2.36 0.27 2.33 0.31
1.0 1.07 0.42 1.04 0.31 2.07 0.66 2.01 0.35 2.04 0.43
1.5 1.03 0.20 0.95 0.48 1.89 0.81 1.86 0.34 1.79 0.41
2.0 2.30 0.36 1.83 0.66 1.80 0.58 1.73 0.34 1.72 0.41
2.5 2.24 0.89 2.03 0.63 1.76 0.67 1.63 0.39 1.64 0.39
3.0 1.90 0.48 1.95 0.55 1.79 0.92 1.67 0.40 1.59 0.40
3.5 2.54 0.28 2.05 0.61 1.71 0.63 1.61 0.35 1.50 0.43
4.0 2.67 0.26 2.07 0.47 1.62 0.65 - - 1.49 0.42
average values 2.1 0.4 1.8 0.4 1.7 0.5 1.5 0.2 1.5 0.2
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Fig. 2.13. Time variation of the computed and estimated wave forces in the onshore house.
Fig. 2.14는전체 CASE에서추정된최대지진해일파력 를수치해석에의한최대지진해일파력
로나누어무차원한결과이다. 결과에서 / 는 1.0에근접한값을나타냄을확인할 수있으며, 이로부터추정된 지진해일파력이수치해석에의한지진해일파력을잘재현하고있음을알 수있다.
Fig. 2.14. Comparison between the estimated maximum tsunami forces by Morison eq.
considering both drag and inertia forces and the numerical ones.
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다음의 Fig. 2.15는 2.12, 2.13 및 2.14의결과를 바탕으로추정치와수치해석치의관계로나타낸것이
다. 결과를살펴보면 FEMA-CCM(2005) 및 Yeh(2006, 2007)가제안한항력계수로추정된 지진해일파력은
/ℎ가낮은경우전술한바와같이다소과대평가되어있으나/ℎ가큰경우항력만을고려하여추 정된최대지진해일파력 와유사한 값을보였다. 그리고, 항력만을고려하여추정한지진해일파 력보다항력및관성력을모두고려하여추정된지진해일파력이수치해석의결과를보다잘재현하고 있음을알수있다. 이로부터고정도의지진해일파력의평가를위하여항력만을고려하여추정한방법 보다항력과관성력을동시에고려하여추정한방법이더적절함을확인할수있다.
(a) CASE 1 (b) CASE 2
(c) CASE 3 (d) CASE 4
46 (e) CASE 5
Fig. 2.15. Comparison of computed and estimated wave forces acting on the onshore house.