• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.51-57
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• 2019

최근 이상기후로 인한 집중호우, 대규모 태풍 등의 증가로 국지성 집중호우의 발생빈도가 높아지고 있다. 이로 인하여 국내 중소규모 하천의 유량이 급격하게 증가함에 따라 교량의 안전성에 영향을 미치고 있으며, 세굴에 대한 위험성도 증가하고 있다. 그러나 국내 교량건설기술에서는 교각 세굴심을 산정하기 위하여 해외의 교각 세굴심 산정식을 활용하고 있어 국내 하천의 유역특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 세굴현상에 따른 교량피해를 예방하기 위한 기초연구로써, 수리모형실험을 통해 측정된 실험자료와 국내에 적용되고 있는 세굴 산정식들간의 비교 분석을 수행하였다. 또한 실험자료와 세굴 산정식의 통계분석을 통하여 Coleman(1971) 공식이 가장 우수하게 세굴심을 산정하고 있는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 하천설계 및 교량설계에 있어 보다 정확한 교각 세굴심을 산정하는데 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.61-67
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• 2018

세굴보호방법은 두 가지 형태로 구분할 수 있다. 첫 번째 방법은 국부세굴의 주요 원인인 말굽형와류와 후류와를 감소시키는 방법이다. 소형 원통형구조물 또는 분리된 연직반사판은 교각 앞에 설치하거나 스포일러처럼 교각에 부착하여 와류의 세기를 감소시킬 수 있다. 두 번째 방법은 하상재료를 보호하기 위한 보호층을 설치하는 방법이다. 이 방법은 블록매트 또는 테트라포드를 사용함으로써 즉시 효과를 발휘하는 장점이 있다. 본 연구에서는 첫 번째 방법을 사용하여 세굴감소 효과를 평가하였다. 반사판 간격과 세굴의 감소효과의 관계는 명확하게 나타나지 않았다. 이 것은 반사판의 폭이 세굴 감소와 어느 정도 관계가 있기 때문인 것으로 추측된다. KC 수가 증가함에 따라, 세굴감소 효과는 줄어드는 경향을 보였다. 또한, 세굴감소율은 $U_R=25$ 또는 KC = 8 일 때 급격한 변화를 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.781-787
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• 2004

합류수로에서의 하상변동에 대하여 90$^{\circ}$ 합류부가 있는 수로를 이용하여 유량비 및 교각 위치를 변화시키면서 하상변동을 조사하였다. 유량비가 증가함에 따라 침식 깊이 및 침식 폭이 증가하는 경향이 나타났다. 유량비가 1：0.5에서 전체수로폭의 63%까지 침식되는 것으로 나타났으며, 최대 세굴심은 지류의 영향으로 인하여 가속유로에서는 합류점으로부터 수로 폭의 0.5배 되는 지점에서 직선 수로에서의 세굴심보다 2.5배 이상 큰 것으로 나타났다. 이것은 가속유로에서 나타난 최대 세굴심이 기존의 세굴공식에 의한 결과보다 2배 정도 크게 나타났다. 따라서, 합류부에 교각을 설치 할 경우 위치선정에 상당한 주의가 필요하다고 판단된다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.300-307
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• 2002

Bridge foundation failure considering the effect of local scour around pier foundations under hi-directional seismic excitations is examined in probabilistic perspectives. The seismic responses of bridges with deep foundations are evaluated with a simplified mechanical model, which can consider the local scour effect around the deep foundation in addition to many other components. The probabilistic characteristics of local scour depths are estimated by using the Monte Carlo simulation. The probabilistic characteristics of basic random variables used in the Monte Carlo simulation are determined from the actual hydraulic data collected in middle size streams in Korea. The failure condition of deep foundation is assumed as bearing capacity failure of the ground below the foundation base. The probability of foundation failure of a simply supported bridge with various scour conditions and hi-directional seismic excitations are examined. It is found that the local scour and the recovery duration are critical factors in evaluating the probability of foundation failure. Moreover, the probability of foundation failure under hi-directional seismic excitations is much higher than under uni-directional seismic excitations. Therefore, it is reasonable to consider hi-directional seismic excitations in evaluating the seismic safety of bridge systems scoured by a flood.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.51-60
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• 2021

하천의 세굴은 교각 주변의 흙을 침식시켜 교각의 횡방향 지지력을 저감시키고 구조물의 건전도를 저하시키게 된다. 본 연구에서는 세굴이 구조물의 건전도에 미치는 영향을 살펴보고자 주변지반의 굴착에 따른 교각의 고유진동수 측정실험을 수행하였다. 폐교예정인 만경강교의 우물통기초 교각에서 충격진동시험을 수행하였다. 교각의 상단, 중앙, 하단에 가속도계를 부착하고 세 지점을 타격하여 가속도를 계측하였다. 실험 결과, 타격위치에 따른 가속도 측정값 중 상단타격이 일관되고 합리적인 가속도 결과를 보여주었다. 계측된 가속도는 고속 푸리에 변환(FFT)을 통하여 주파수 영역으로 변환되었고, 이를 이용하여 고유진동수를 측정하였다. 또한, 세굴이 교각의 고유진동수 변화에 미치는 영향을 분석하기 위하여 교각 주변 지반을 굴착하면서 고유진동수의 변화를 측정하였다. 그 결과, 굴착 깊이에 따라 고유 진동수가 감소하는 경향을 보여주었지만, 우물통 기초형식이 큰 강성을 가지고 있어 그 감소폭은 작은 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.537-544
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• 2001

Bridge dynamic behaviors are examined under seismic excitations including the local scour effect. The corresponding simplified mechanical model, which can also consider the effect of other influence elements, is proposed to simulate the bridge motions. The scour depth around the pier is estimated by the CSU equation recommended by the HEC-18, and the local scour effect upon global bridge motions is then investigated by applying various foundation stiffness based upon the reduced embedded depths. From the results, it is found that seismic responses of a bridge with the same scour depth level for both piers increase as the scour depth increase due to the local scour effect. The scour effect is found to be significant under weak excitations and still to be quite notable even for moderate excitations.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.147-154
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• 2003

본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 원환 설치 전 후 교각 주위의 수리특성을 분석하였다. 하천 흐름에서 교각 전 후의 수위 변화를 분석한 결과, 교각 전면부에서 원환 설치 전 후의 수위차는 약 0.2cm, 교각 후면부에서 원환 설치 전 후의 수위차는 약 0.1cm로 거의 변화가 없었다. 따라서, 원환이 하천 흐름에 장애가 되지 않는 것으로 판단되었다. 또한, 교각 전 후의 유속 변화를 분석한 결과, 교각 전 후면부에서 원환 설치 전 후의 흐름방향 유속(u)과 횡방향 유속(v)은 변화를 보이지 않았으며, 교각 전면부에서 연직방향 유속(w)은 수심비(y/D)가 0.33인 지점에서 약 16.72% 최대감소효과를 나타냈으며, 교각 후면부에서 연직방향 유속(w)은 수심비(y/D)가 0.67인 지점에서 약 15.83% 최대감소효과를 나타내었다. 원환을 설치했을 경우 교각 주위에서 세굴을 일으키는 하강류의 발생을 억제함으로써 국부세굴심을 감소시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.65-74
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• 1985

본(本) 연구(硏究)는 교각주변(橋脚周邊) 하상(河床)의 국부세굴(局部洗掘)에 관한 실험적(實驗的) 해석(解析)으로서 세굴(洗掘)에 관계되는 여러 요소를 차원해석(次元解析)에 의해 무차원화(無次元化)하여, 교각(橋脚) Reynolds 수(數)와 무차원(無次元) 난류강도(亂流强度)로 나타내는 관계식을 유도하였으며 자료 검정(檢定)을 통하여 다중회귀분석(多重回歸分析)으로 관계식의 계수(係數)를 구하였다. 영각(迎角)이 $20^{\circ}$를 전후(前後)한 구간(區間)에서는, 교각(橋脚) Reynolds 수(數)와 세굴량(洗掘量)은 정비례(正比例)에서 반비례(反比例)로 무차원(無次元) 난류강도(亂流强度)와 세굴량(洗掘量)은 반비례(反比例)에서 정비례(正比例)로 바뀌는 천이구역(遷移區域)이 존재(存在)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)한 교각주변(橋脚周邊)의 세굴폭(洗掘幅)과 세굴심(洗掘深)에 대(對)한 관계식을 국립건설연구소(國立建設硏究所) 자료(資料)로 검정(檢定)을 실시(實施)한 결과(結果) 잘 일치하고 있음을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.93-105
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• 1993

본(本) 연구(硏究)에서 24개의 국부세굴공식(局部洗掘公式)을 이용(利用)하여 금강수계내(錦江水系內) 보청천(報靑川)에서의 교각설치(橋脚設置)에 따른 국부(局部) 세굴심도(洗掘深度)를 산정(算定)하여 서로 비교(比較) 하였는 바, 이때 24개의 국부세굴공식(局部洗掘公式)들은 무차원화(無次元化)된 공식(公式) 형태(形態)에 따라 6개의 그룹으로 구분(區分)되었다. 국부(局部) 세굴공식(洗掘公式) 적용자료(適用資料)로는 금강수계내(錦江水系內) IHP 대표측정지점(代表測定地點)인 산성, 이평, 산계 지점(地點)에 설치(設置)된 교량자료(橋梁資料)들과 실측(實測)된 하상자료(河床資料)들을 이용하였다. 하상자료(河床資料)들은 교량설치지점(橋梁設置地點)의 유향방향(流向方向)으로 좌안, 중앙부, 우안의 대표지점(代表地點)으로부터 시료(試料)를 채취(採取)하여 체가름 분석(分析)을 실시(實施)한 결과(結果)를 사용(使用)하였으며, 수리학적(水理學的) 자료(資料)로는 1982년(年)부터 1991년(年)까지 IHP 자료(資料)로 관측(觀測)된 최대(最大) 홍수위(洪水位) 및 최대(最大) 홍수위(洪水位)일때의 유속(流速)을 이용(利用)하였으며 교각자료(橋脚資料)들은 현장(現場)에서 실측(實測)된 자료(資料)를 이용(利用)하였다. 또한, 추후 보청천내(報靑川內) 교각(橋脚) 설치(設置)에 따른 국부(局部) 세굴(洗掘)을 검토(檢討)하기 위한 적절(適切)한 세굴공식(洗掘公式)을 제안(提案)하기 위하여 보청천(報靑川)과 흐름조건(條件)이 유사(類似)한 하천(河川)에서 실측(實測)된 129개의 국부세굴자료(局部洗掘資料)와 비교(比較)하였으며, 이를 통하여 Arunachalam 공식(公式), Shen-Karaki III 공식(公式), Jain-Fischer 공식(公式)이 보청천내(報靑川內) 세굴심도(洗掘深度) 산정(算定)을 위하여 비교적(比較的) 적절(適切)한 공식(公式)으로 판단(判斷)되었다. 또한 Inglis-Lacey 공식(公式)과 Shen-Karaki II 공식(公式)은 Fr의 수(數)가 0.3 이상인 비교적(比較的) 빠른 흐름에서 적용(適用)이 가능(可能)하며, Froehlich 공식(公式), Laursen I 공식(公式), Laursen II 공식(公式), Neill 공식(公式), Melville 공식등(公式等)은 Fr의 수(數)가 0.3 이하의 비교적(比較的) 느린 흐름에서 적용(適用)이 가능(可能)하고, Blench 공식(公式)이나 Inglis-Poona 공식(公式)은 Froude 수(數)에 따라 변화(變化)가 상당히 커서 적용(適用)하지 않는 것이 바람직한 것으로 판단(判斷)되었다. 또한 Sarma-Krishnamurthy 공식(公式), Ahmad 공식(公式), Coleman 공식(公式), Varzeliotis 공식(公式), Larras 공식(公式), Bata 공식(公式), Chitale 공식(公式), Venkatadri 공식(公式), Basik-Basamily-Ergun 공식(公式), U.S.G.S. 공식(公式), Shen I 공식(公式)들은 실측(實測)된 국부(局部) 세굴심도(洗掘深度)에 비하여 지나치게 적게 세굴심도(洗掘深度)를 산출(算出)하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.725-731
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• 2000

정지상조건에서 교각주위에 부설되는 보호공으로서 돌망태의 성능을 조사하기 위하여 실험이 수행되었다. 돌망태의 채움재료로서 사석의 크기는 돌망태의 시동에 영향을 주지않음이 밝혀졌다. 돌망태의 안정에 중요한 인자는 접근유속과 수심, 교각의 크기, 돌망태의 길이와 두께 등으로 조사 되었다. 같은량의 사석을 사용하는 경우 개체사석보다는 돌망태와 같이 집합체로서 안전성이 크게 증가된다. 돌망태의 길이가 시동에 특히 중요한 인자로서 길이를 증가하면 안전성이 증가한다. 또한 실험 결과는 교각주위 돌망태 크기의 결정식 유도에 사용되었다.