지진시 속도의 PSI를 활용한 케이슨식 안벽의 침하량 평가

국문 초록 (Abstract)

최근들어 경주 및 포항 지진과 같은 규모가 큰 지진이 국내에서도 빈번하게 발생하고 있는 추세이다. 이러한 국내 지진 발생으로 인해 도로와 구조물 및 항만시설 등에 피해가 발생하고 있다. 특히 본 연구에선 해안구조물의 침하량 예측에 주목하고 있는데, 국내에선 해안구조물의 침하량 예측에 대한 연구가 미비한 실정이다.
케이슨식 안벽의 경우 해안에 설치되는 구조물이기 때문에 월류 가능성에 유의하여야 한다. 그렇기에 해안구조물의 기능 유지를 위해선 침하량을 예측하는 것이 중요하다. 이러한 해안구조물의 침하량을 정밀하게 파악하는 방법으로 2차원 유한요소 해석 또는 실물 및 모형실험 등이 있지만, 이는 시간과 비용면에서 효율적이지 못하다. 또한 전문적인 지식을 요구하기 때문에 어려움이 있을 수 있다.
따라서 본 연구에서는 간단한 입력값을 통해 침하량을 산출할 수 있는 간편법을 제안하고자 기존 중력식 방파제 침하량 간편법을 통해 산출한 침하량과 수치해석을 통해 배후지반의 N치에 따른 케이슨식 안벽의 침하량을 산출하여 비교 분석을 하였다. 그 결과를 바탕으로 배후지반의 N치에 대한 보정계수를 제안하였고, 보정계수 적용 후 간편법과 수치해석 결과를 비교하여 나타내었다.
결론적으로 보정계수 적용 후 간편법에 의한 케이슨식 안벽 구조물 예측 침하량은 2차원 유한요소해석이나 실물 및 모형실험 만큼의 정밀한 결과를 도출하기 어렵지만, 약 1m 이내의 침하량에 대해 예측 가능한 값을 간단하고 빠르게 얻을 수 있다. 따라서 시간과 비용을 절감할 수 있고, 취약한 구조물을 쉽게 추출할 수 있으며 스크리닝 기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, large-scale earthquakes such as Gyeongju and Pohang earthquakes have been occurring frequently in Korea. Due to the occurrence of such a domestic earthquake, damage to roads, structures, and port facilities is occurring. In particular, this study focuses on predicting the amount of settlement of coastal structures, but research on predicting the amount of settlement of coastral structures is insufficient in Korea.
In the case of the caisson-type quay walls, attention should be paid to the possibility of overflow because it is a structure installed on the coast. Therefore, it is important to predict the amount of settlement in order to maintain the function of the coastal structure. There are 2D FEA(Finite Element Analysis) or physical and model experiments as a method of accurately estimating settlement of these coastal structures, but this is not efficient for time and cost. It can also be difficult because it requires professional knowledge.
Therefore, in this study, to propose a simple method to calculate the amount of settlement through simple input values, the amount of settlement calculated through the existing gravitational breakwater settlement method and the amount of settlement of the caisson-type quay walls according to the N value of the background were calculated and analyzed. Based on the results, the correction coefficient for the N value of the background was proposed, and the results of the simplified method and numerical analysis were compared after the correction coefficient was applied.
In conclusion, after applying the correction factor, it is difficult to derive precise results as the 2D FEA or physical and model experiments, but predictable values for settlement within about 1m can be obtained simply and quickly. Therefore, it is believed that time and cost can be saved, vulnerable structures can be easily extracted, and used as screening techniques.

목차 (Table of Contents)

• Table Contents 3
• Figure Contents 4
• Abstract 6
• 연 구 사 8
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• 2. 국𐩐내외 연구 동향 3
• 3. 연구 방법 5
• Ⅱ. 속도의 PSI 7
• 1. 속도의 PSI 정의 7
• 2. 침하량과 속도의 PSI와의 관계 9
• 3. 속도의 PSI 산정 및 거동 분석 13
• 1) 속도의 PSI 산정 13
• 2) 지속시간에 대한 속도의 PSI 거동 14
• 3) 입력가속도 크기에 대한 속도의 PSI 거동 16
• Ⅲ. 간편법 19
• 1. 간편법에 대한 기존 연구 자료 19
• 2. 간편법에 의한 침하량 23
• Ⅳ. 수치해석 개요 25
• 1. 2차원 유효응력해석 25
• 2. 수치해석 단면 및 입력파 30
• 3. 액상화 입력변수 산정 32
• 4. 수치해석 결과 38
• V. 해석 결과 44
• 1. 간편법과 수치해석 결과 비교 44
• 1) N=5일 때, 간편법과 수치해석 결과 비교 44
• 2) N=10일 때, 간편법과 수치해석 결과 비교 47
• 3) N=15일 때, 간편법과 수치해석 결과 비교 49
• 4) N=20일 때, 간편법과 수치해석 결과 비교 51
• 5) N=25일 때, 간편법과 수치해석 결과 비교 53
• 2. 보정계수 제안 55
• 3. 보정계수 적용 후 간편법과 수치해석 결과 비교 56
• Ⅵ. 결론 67
• 참고문헌 68