• Smart Structures and Systems
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• 제18권6호
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• pp.1145-1167
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• 2016

This study presents a new method to computes analytical fragility curves of a structure subject to tsunami waves. The method uses dynamic analysis at each stage of the computation. First, the smooth particle hydrodynamics (SPH) model simulates the propagation of the tsunami waves from shallow water to their impact on the target structure. The advantage of SPH over mesh based methods is its capability to model wave surface interaction when large deformations are involved, such as the impact of water on a structure. Although SPH is computationally more expensive than mesh based method, nowadays the advent of parallel computing on general purpose graphic processing unit overcome this limitation. Then, the impact force is applied to a finite element model of the structure and its dynamic non-linear response is computed. When a data-set of tsunami waves is used analytical fragility curves can be computed. This study proves it is possible to obtain the response of a structure to a tsunami wave using state of the art dynamic models in every stage of the computation at an affordable cost.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권8호
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• pp.661-666
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• 2005

최근 거대 지진에 의한 쓰나미 발생 확률이 대단히 높다고 경고하고 있다 특히, 항만내의 선박 운용이라는 관점에서, 쓰나미에 의한 막대한 재산 및 인명 피해가 염려되기 때문에 쓰나미에 의한 계류 선박의 영향을 고려하는 것은 대단히 중요한 일이다. 쓰나미가 발생하면 항만 부근에서 입출항중의 선박은 표류를 시작하게 되며, 계류중인 선박도 계류색이 절단되어 표류에 이를 가능성이 높다. 또한, 좌초 및 안벽 충돌 등에 의한 엄청난 사고가 발생할 가능성이 존재한파. 한편, 쓰나미는 수분 정도의 성분파를 포함하고 있기 때문에 계류 선박의 장주기 운동과 공진할 가능성이 높으며, 쓰나미의 유속은 항내에서 발생하는 조류에 비해 대단히 크기 때문에 른 항력이 선박에 작용할 가능성이 있다. 본 연구에서는 대규모 쓰나미의 내습으로 인한 선박 운동의 관점에서 수치 시뮬레이션 과정을 검토하고, 선박 운동에의 영향 및 계류 하중을 수치실험으로 평가한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.400-403
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• 2012

본 연구에서 건물이 밀집되어 있는 해안도시에서의 지진해일 범람에 대한 평면수리모형실험을 수행하였다. 해안도시는 미국 서해안에 위치한 도시인 Seaside를 1/50으로 축소하여 평면수조에 설치하였다. 본 실험에서 범람지역에서의 지진해일의 파고 및 수평속도 측정하였는데, 31개 지점에서 계측하였으며 입사된 지진해일의 파고는 원형 스케일 10 m로 설정하였다. 범람양상과 속도는 건물의 위치 및 배열상태에 따라 크게 다르게 계측되었다. 또한, 도시의 주요 도로를 따라 계측된 지진해일 범람 파고 및 수평속도를 이용하여 모멘텀 플럭스(Momentum flux)를 계산하였다. 모멘텀 플럭스는 해안선에서부터 육지방향으로 파가 진행하면서 감소하는 일반적인 경향을 나타내었다. 범람파고와 모멘텀 플럭스는 도로가 형성된 구역에서 감쇄가 적게 나타났다. 본 연구를 통해 수평 유속이 구조물에 미치는 외력에 중요한 영향을 준다는 것을 알게 되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.363-368
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• 2017

지진해일은 그 파랑이 연안 도시로 범람하여 육상 구조물에 피해를 주게 된다. 육상 구조물에 미치는 파압 및 파력에 대한 연구는 육상 구조물의 안정성 설계의 중요한 요인 중 하나이다. 본 연구에서는 단순화한 박스구조물에 미치는 지진 해일의 수평 파력 및 파압에 대한 2차원 단면 수리모형실험을 수행하였다. 시간에 따른 수평 파압의 수직 분포와 파력을 파압계와 파력계를 사용하여 계측하여 상호 비교하였다. 또한, 쇄파의 형태도 다양하게 고려하여 계측하였다. 쇄파된 파랑이 입사하는 경우 구조물에 미치는 수평 파력이 최대가 되는 순간에는 수평 파압이 수직적으로 균일하였고, 그 외의 경우에는 육상 저면에 가까울수록 수평 파압이 커지는 분포를 보였다. 최대 수평 파력을 다양한 입사파랑 조건에 대한 함수로 표현하기 위해 쇄파상사계수를 사용하여 수평 파력과의 관계식을 산출하였다. 그 결과 무차원화한 수평 파력은 쇄파상사계수가 증가함에 따라 지수적으로 감소하는 경향을 있음을 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제42권6호
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• pp.831-847
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• 2012

Impact from water-borne debris during tsunami and flood events pose a potential threat to structures. Debris impact forces specified by current codes and standards are based on rigid body dynamics, leading to forces that are dependent on total debris mass. However, shipping containers and other debris are unlikely to be rigid compared to the walls, columns and other structures that they impact. The application of a simple one-dimensional model to obtain impact force magnitude and duration, based on acoustic wave propagation in a flexible projectile, is explored. The focus herein is on in-air impact. Based on small-scale experiments, the applicability of the model to predict actual impact forces is investigated. The tests show that the force and duration are reasonably well represented by the simple model, but they also show how actual impact differs from the ideal model. A more detailed three-dimensional finite element model is also developed to understand more clearly the physical phenomena involved in the experimental tests. The tests and the FE results reveal important characteristics of actual impact, knowledge of which can be used to guide larger scale experiments and detailed modeling. The one-dimensional model is extended to consider water-driven debris as well. When fluid is used to propel the 1-D model, an estimate of the 'added mass' effect is possible. In this extended model the debris impact force depends on the wave propagation in the two media, and the conditions under which the fluid increases the impact force are discussed.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2009년도 발표 논문집 제18권
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• pp.200-203
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• 2009

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.53-59
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• 2021

The purpose of this study is to develop a damper that protects against the dangers of tidal waves since there's no function to block the inflow of large amounts of water into the inside When natural disasters such as tidal waves occur. Therefore, it intended to derive the design data by simulating through flow analysis in order to predict the pressure that a damper configured to open and close manually or automatically receives. It examined the preceding researches first and conducted the flow analysis, to predict the force of the damper installed on the bottom of the building's outside to prevent the inflow of seawater into the inside when natural disaster occurring. As a result, it showed that, in the event of a tsunami, it moved about 170m and the time impacting the damper occurred within about eight seconds, and, at the moment, the damper door was pressured about 17bar. Also, it could identify that the load was approximately 900kN and the force by the fluid was applied to the damper door.

• 한국해양공학회지
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• 제36권6호
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• pp.364-379
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• 2022

Coastal communities have been vulnerable to extreme coastal flooding induced by hurricanes and tsunamis. Many studies solely focused on the overland flow hydrodynamic and loading mechanisms on individual inland structures or buildings. Only a few studies have investigated the effects of flooding mitigation measures to protect the coastal communities represented through a complex series of building arrays. This study numerically examined the performance of flood-mitigation measures from tsunami-like wave-induced overland flows. A computational fluid dynamic model was utilized to investigate the performance of mitigation structures such as submerged breakwaters and seawalls in reducing resultant forces on a series of building arrays. This study considered the effects of incident wave heights and four geometrically structural factors: the freeboard, crest width of submerged breakwaters, and the height and location of seawalls. The results showed that prevention structures reduced inundation flow depths, velocities, and maximum forces in the inland environment. The results also indicated that increasing the seawall height or reducing the freeboard of a submerged breakwater significantly reduces the maximum horizontal forces, especially in the first row of buildings. However, installing a low-lying seawall closer to the building rows amplifies the maximum forces compared to the original seawall at the shoreline.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
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• pp.34-37
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• 2006

When tsunami waves propagate across open ocean they are steered by Coriolis force and refraction due to gentle gradients in the bathymetry on scales longer than the wavelength. When the wave encounters steep gradients at the edges of continental shelves and at the coast, the wave becomes non-linear and conservation of momentum produces squirts of surface current at the head of submerged canyons and in coastal bays. HF coastal ocean radar is well-conditioned to observe the current bursts at the edge of the continental shelf and give a warning of 40 minutes to 2 hours when the shelf is 50-200km wide. The period of tsunami waves is invariant over changes in bathymetry and is in the range 2-30 minutes. Wavelengths for tsunamis (in 500-3000 m depth) are in the range 8.5 to over 200 km and on a shelf where the depth is about 50 m (as in the Great Barrier Reef) the wavelengths are in the range 2.5 - 30 km. It is shown that the phased array HF ocean surface radar being deployed in the Great Barrier Reef (GBR) and operating in a routine way for mapping surface currents, can resolve surface current squirts from tsunamis in the wave period range 20-30 minutes and in the wavelength range greater than about 6 km. There is a trade-off between resolution of surface current speed and time resolution. If the radar is actively managed with automatic intervention during a tsunami alert period (triggered from the global seismic network) then it is estimated that the time resolution of the GBR radar may be reduced to about 2 minutes, which corresponds to a capability to detect tsunamis at the shelf edge in the period range 5-30 minutes. It is estimated that the lower limit of squirt velocity detection at the shelf edge would correspond to a tsunami with water elevation of less than 5 cm in the open ocean. This means that the GBR HF radar is well-conditioned for use as a monitor of small and medium scale tsunamis, and has the potential to contribute to the understanding of tsunami genesis research.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.590-595
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• 2020

본 연구에서는 해일표류선박의 충돌이 해일피난건물로 선정된 철근콘크리트 건축물의 안전성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 충돌속도, 선박의 질량 및 선박의 길이를 변수로 한 진자를 이용한 축소 충돌실험을 실시하여, 건축물의 응답에 영향을 미치는 최대 충돌력, 충돌시간, 충돌파형 형상, 반발계수 등에 대한 기본적인 물리량 변동추이를 상세히 평가하였다. 그 결과, 충돌파형 형상은 대부분의 실험결과에서 삼각형 분포가 나타났으나, 충돌실험체의 길이의 증가에 따라 사다리꼴에 가까워지는 것을 알 수 있었다. 이는 건축물의 응답에 영향을 미치는 충격량 (충돌력 파형의 면적)을 산정함에 있어 매우 중요한 결과이다. 또한 반발계수는 충돌속도의 대소에 관계없이 일정하나, 충돌체의 질량 및 길이에 의해 변화하며, 단위길이당 질량으로 정리하면 반발계수의 변동이 평가가능함을 알 수 있었다.