Structural Analysis of a Breakwater in Wave and Seismic Loads

In this paper, a guideline for designing breakwater in wave loads and in seismic loads is proposed. A simple model structure in breaking wave zone is examined using Morison equation in consideration with the effect of an impact load, for evaluation of the wave loads. As the impact load effect is not significant, pressure distributions according to Goda are applied for evaluation of wave loads on breakwater. Structural behavior of breakwater in wave loads can be obtained using the Goda method, as well. For seismic analysis, Ofunato and Hachinohe models, as well as an artificial seismic acceleration loads model, are adopted. Soil-structure interaction analysis is carried out to find the seismic load effect. It is found that, in certain cases, structural deformation in wave loads is in the same level as deformation that in seismic loads. Thus, it is our recommendation that these two loads are considered at the same level in breakwater design.

파랑하중과 지진하중하의 방파제 구조해석

본 논문에서는 파랑하중과 지진하중 하에서의 방파제 설계와 관련한 해석에 대한 하나의 설계지침을 제시하였다. 이를 위해서 파랑하중 중 쇄파대내에서 일어날 수 있는 충격파랑하중을 정량적으로 하나의 모델에 대해 제안된 식에 의해 산출 해 보았다. 널리 사용되는 모리슨 방정식에 의한 파력과 쇄파력으로 야기되는 충격하중을 산술적으로 합하는 방식으로 계산해보았다. 결과적으로 충격하중이 크지 않아, 일반적으로 쇄파파력산정에 있어서 오차범위가 큰 불규칙파의 쇄파대내의 파력공식인 고다식을 사용하는 것은 큰 문제가 없다는 가정을 할 수 있었다. 이에 파랑하중의 경우 항만구조물에 사용되는 고다식을 이용하여 방파제 구조물의 거동을 해석해 보았다. 지진하중의 경우 단주기, 장주기, 인공지진파에 의한 수치해석을 수행하여 방파제의 거동을 해석하였다. 방파제의 설계에 있어서 중요한 것은 설치해역에 적합한 방파제를 선택하는 문제이며 다음으로는 파랑하중과 지진하중의 중요도를 판단하는 것이라 판단된다. 모델을 선정하여 계산해본 결과 파랑하중에 의한 구조물의 거동과 지진하중에 의한 거동이 같은 정도의 구조적인 변화를 나타내는 것으로 판단되어 방파제 설계 시 두 하중을 같은 비중으로 다루어야 할 것으로 판단되어 진다. 방파제 설계의 주요 항목으로 파랑하중과 지진하중이 동시에 중요하다는 점을 제시하였다.