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육상구조물에 작용하는 쓰나미파력의 유체역학적 평가방법에 관한 연구. 먼저 육상 저장탱크, 주택, 교량 등 육상 구조물에 작용하는 쓰나미 파력을 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식을 이용하여 계산한다.

연구의 구성

제2장 육상 구조물에 작용하는 쓰나미 파력. 이러한 방식으로 토지 구조물에 작용하는 쓰나미 파력에 대해 설명합니다.

지진해일파력의 직접적인 산정을 위한 수치해석이론

• 기초방정식
• LES에 의한 난류응력의 해석
• 각 상에서 경계면의 추적
• SMAC법에 의한 이산화
• 고립파의 수치조파

여기서 ����는 스마고린스키 상수이고, 본 연구에서는 ����=0.173을 사용하였다. 고립파는 분석 영역 내에서 수치적으로 생성됩니다.

Morison 식에 의한 간접적인 지진해일파력의 평가를 위한 이론

항력만을 고려한 지진해일파력의 추정법

여기서 ����과 ����는 각각 파원 위치에서의 수위변화와 파원에 의해 예상되는 수위변화이다. 본 연구에서는 고조파 발생원으로 인한 예상 수위변동을 다음과 같이 고립파에 대한 3차 근사식을 이용하여 계산한다(Fenton, 1972).

항력 및 관성력을 동시에 고려한 지진해일파력의 추정법

육상저유탱크에 작용하는 지진해일파력의 평가

수치해석에 의한 최대지진해일파력

위의 모든 경우에 대해 라이너와 유류저장탱크 사이의 이격거리 변화에 따른 쓰나미 파력의 수치해석. 값이 증가할수록 유류저장탱크에 작용하는 ���� ����는 감소하는 것으로 나타났다.

Fig. 2.2. Maximum tsunami forces.

지진해일파력의 추정

용하는 쓰나미 파력의 최대치를 추정했다. 항력 계수, 관성력 계수 및 쓰나미 파력.

Table 2.1. Estimated drag coefficients   .

육상가옥에 작용하는 지진해일파력의 평가

수치해석에 의한 최대지진해일파력

여기서 ��/��가 멀어질수록 운용파력이 감소하기보다는 증가하는 값이 나타났다. 파력은 감소하기보다는 증가하고 있는 것으로 추정된다.

지진해일파력의 추정

여기서 Fujima et al(2009)은 토지주택의 경우 항력계수와 관성력을 계산하였다. 그런데 항력계수와 관성력계수는 ����/ℎ이 커질수록 작은 값을 나타내는 것을 알 수 있다.

Fig. 2.11. Time variation of the computed water levels and velocities at the proposed positions in the absence of the onshore house

교량에 작용하는 지진해일파력의 평가

수치해석에 의한 지진해일파력

쓰나미 파동 방향의 양의 수평 파력과 위쪽 방향의 양의 수직 파력을 포함하여 교량 전체에 작용하는 파력을 나타냅니다. 파도가 교량을 덮쳤던 CASE 2, 3, 4의 경우 쓰나미파도가 교량을 덮쳤던 CASE 1과 수직파력이 동일하게 나타났다.

지진해일파력의 추정

수치해석값을 특정 ����를 적용하여 추정한 최대 해일파력 ��������������과 비교하여 표현합니다. ��������������로 추정한 값이 수치해석값과 더 일치하는 것은 분명하다.

Fig. 2.20. Time variation of the computed water levels and velocities at the proposed positions in the absence of the bridge

결언

육상저유탱크

항력계수와 관성력계수는 ����/ℎ가 작을수록 큰 값을 나타냈으나 그 차이는 적고 대체적으로 비슷한 값을 보였다. 이를 통해 쓰나미 파력 평가에는 항력과 관성력을 동시에 고려하는 추정 방법이 더 적합하다고 판단된다.

육상가옥

④ 항력과 관성력을 동시에 고려하여 추정한 쓰나미 파력은 항력과 관성력을 동시에 고려하여 추정한 쓰나미 파력이 저항 그 자체를 나는 알 수 있었다.

연안교량

지진 및 쓰나미파 작용에 따른 해안 안벽의 안정성 평가. 측정된 쓰나미 파력을 사용하였다.

수치해석의 이론

기초방정식

상부 액체와의 명확한 인터페이스로 식별할 수 있습니다. 또한, 경계면에서 혼합상 유체의 밀도와 점도에 대한 가중 평균을 사용하여 단일 운동 방정식이 사용됩니다.

LES에 의한 난류응력의 해석

각 상에서 경계면의 추적

이는 다음과 같이 주어진 VOF 함수에 의해 평가됩니다. 한편, VOF 함수의 대류는 다음과 같다.

SMAC법에 의한 이산화

VOF 함수를 사용하여 각 계산 셀에서 혼합되지 않는 두 유체의 차이를 0

고립파의 수치조파

즉, 다음 단계의 압력을 이용하여 시간적 흐름장을 다음과 같이 개선한다. Ohyama와 Nadaoka(1991)는 파동 채널 내부에 구조물을 설치할 때 고조파 발생원 위치에서 반사파 수를 수치적으로 추정하였다.

해안안벽의 안정성해석을 위한 이론적 배경

• 지진해일파력
• 지진에 의한 토압
• 안벽의 지진관성력
• 동수압
• 정수압

해안 제방에 작용하는 쓰나미 파력, 성토의 정수압 및 수위 변동을 측정하기 위해 Fig. 또한 지진관성력의 작용점은 안벽에 있다.

Fig. 3.2. Free body diagram of the quay wall subjected to various forces.

안정성평가방법

수동적인 상황

내부방향 정수압의 계산식은 다음과 같습니다. 3.2(a)의 안벽 바닥점으로부터 각 힘이 작용하는 작용점까지의 거리를 고려하면 다음 식 (3.46)과 같이 표현된다.

주동적인 상황

지진 및 쓰나미 영향에 따른 안정성 평가 결과. 그러나 쓰나미 파도가 닥친 후 안전율은 점차 감소했습니다.

지진 및 지진해일 작용하의 안정성평가결과

지진해일파력에 대한 수치해석결과

그리고 지진과 쓰나미를 고려하지 않은 경우 해안안벽의 안전계수는 활동성과 전도도에 따라 다르다. 수직지진가속도계수 ����의 차이에 따른 해안안벽 안전율의 변화는 Fig. 그러나 쇄파의 영향으로 쓰나미 파력이 증가하는 경우도 있었다.

Fig. 3.4 Tsunami forces acting on quay wall according to the various tsunami heights.

수동적인 상황에 대한 안정성평가결과

주동적인 상황에 대한 안정성평가결과

지진해일 작용하의 안정성평가결과

수동적인 상황에 대한 안정성평가결과

주동적인 상황에 대한 안정성평가결과

결언

육상저유탱크

이는 쓰나미파가 육상으로 이동하면서 점차 약해지면서 유효파력이 점차 감소하기 때문인 것으로 판단된다. ③ 항력과 관성력을 동시에 고려하여 쓰나미 파력을 추정한 결과, 관성력에 비해 항력이 우세한 것으로 나타났으며, 이는 피복재와의 거리가 멀어질수록 더욱 분명해졌습니다.

육상가옥

또한 각 CASE의 항력계수와 관성력계수는 ����/ℎ가 작아서 큰 값을 나타냈으나 그 차이는 적고 대체적으로 비슷한 값을 보였다.

연안교량

③지진과 쓰나미를 고려하지 않은 경우 수동상태의 안전계수는 활동의 경우 47.92, 전복의 경우 47.92이다. 132.7로 지진과 쓰나미를 고려했을 때보다 높았고, 활동상태에서의 안전율은 132.7로 나타났다.

지진 및 지진해일파 작용하에 해안안벽의 안정성평가