본 연구에서는 세굴된 해저 파이프 주위 중력류의 유동 해석을 수행하였다. 결과 비교를 위해 세굴이 아닌 평평한 해저면 위에 틈새 거리를 두고 설치된 해저 파이프 문제를 함께 고려하였다. 여기서 세굴의 깊이와 틈새 거리는 동일하며, 평평한 해저면 위에 설치된 파이프 문제는 일반적으로 실제 세굴효과를 이상적으로 구현하기 위해 주로 고려된다. 중력류와 해저 파이프 상호작용에 대한 유동특성의 이해를 위해 농도 및 와도장, 압력장 그리고 양항력 계수 등, 다양한 물리량들을 비교 및 분석 하였다. 결과적으로 세굴과 평평한 해저면 위에 설치된 해저 파이프 주위 유동특성이 달라짐을 관찰하였다, 특히 세굴의 위 파이프의 경우 구조물 상부에서 발달된 음의 와만 하류로 나아가게 되지만 평탄면 위 파이프는 이열 와구조 형태를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 중력류에 놓인 해저 파이프의 안전 설계를 위해서는 무엇보다 실제 세굴조건을 고려하는 것이 중요 할 것으로 판단된다.

If scour is occurred at shallow foundation of bridge, seismic performance of the bridge will be reduced. In order to evaluate accurate seismic response of bridge according to scour depths, modeling of foundation reflecting scour effect is important. In this study, taking into account the effect of the reduction in embedment depth of the shallow foundation by scouring, the soil around the foundation is modelled as an equivalent soil spring with various stiffness. Seismic fragility analyses for 3 types of bridges subjected to 4 types of ground motions classified into Site Class A, B, C, D are evaluated according to several scour depths. From the fragility analysis results, it can be observed that the deeper the scour depth, the higher probability of exceeding damage states. Also, seismic failure probability of asymmetric bridge is higher than that of symmetric bridge.

본 연구는 하상재료의 종류와 유속에 따른 세굴변화에 대한 연구를 진행하였고, 유속, 구성방법 및 재료와 세굴에 대한 상관관계를 정의하여 호안 및 제방의 운용성을 검토하고자 실험을 통한 연구를 진행하였다. 본 연구의 실험에 사용된 재료는 제방에 사용되고 있는 재료로 모래, 황토를 이용 하였다. 실험실규모 고속수로에서 다양한 계측장비들을 이용하여 유속의 변화에 따른 재료의 세굴을 측정하였다. 이를 통해 세굴 전·후의 재료변 화를 수치적으로 분석하였다. 고유속흐름에서 하상재료에 따라 세굴의 정도를 비교·평가하여 안정성에 대한 연구도 진행하였다. 실험 결과 모래의 경우 응집력이 매우 약하여 1.0 m/s 이하에서도 40% 이상의 재료가 유실이 되고 황토의 경우 모래보다 유속이 빠른 2 m/s 이상에서도 6% 이하 의 재료가 유실이 되었다. 재료가 유실된 이유중 하나는 강한 응집력으로 건조균열이 발생하여 세굴에 취약한 결과를 보였다. 본 연구에서는 이러한 건조균열의 발생부터 재료가 유실되는 현상을 제거하는 방법부터 재료에 대한 구성과 유실정도를 평가 하였다.

Frequent unstable natural disasters worldwide in recent year caused damage to large power plants, high-rise buildings, dams and public facilities, resulting in a growing sense of anxiety among people. This is result in the increase of concern for the safety of residential as well as public infrastructure. Considering this growing concern for the public infrastructure a systematic safety evaluation is require. Thus, in this paper, the fragility of weir structure by considering the scour effect of flood was the focused of study. The weir structure in this study was located in Daegu city; it served as the power and water supply and flood prevention. The study was performed by conducting penetration analysis on the variables of the adjacent ground.

According to the available date sources, 1,814 bridges failures occurred over the past 210 years in the United States. The most frequent cause of bridges failures were attributed to external events such as: floods, collisions, scour, overloading and deterioration. Among these external events, Hydraulic factor caused the maximum number of bridges failures with 54% of the total failures. 20% of hydraulic factor was failed by scour. Thus, base on the result of reviewing design basis and safety assessment practices, criteria for determining safety assessment of bridge foundation scour is proposed. 25 bridges were reviewed for applicability to scour safety assessment of passing bridges in river channels.

Scouring of bridge foundation is one of the major cause of bridge failure. Scour can be defined as the excavation of foundation or other material from the bed and banks of streams, due to water flow. Scour monitoring is one of the major requirements to ensure bridge safety. There are some underwater instruments such as float-out devices which are used in scour monitoring. The available conventional underwater instruments are expensive and difficulties in maintenance. Thus vibration based monitoring techniques are emerging, this paper is one of such effort. This paper develops a vibration-based scour monitoring technique. The effect of sour on the vibration characteristics of pier is not significant at the early stages of scouring but significant changes in vibration characteristic can be identified during moderate level of scour. Thus this method can be used to identify and alert the safety of bridge prior its failure. An Extended Kalman filter is employed in this process. This paper numerically validates the monitoring capability of developed method over other vibrations based methods.

과거 1983년에 발생한 동해 중부 지진해일과 1993년 북해도 남서외해 지진해일에 의해 임원항 지역에 인명피해 및 재산피해가 발생하였다. 최근에는 2011년 동일본 지진해일이 발생하였으며, 일본지역에 많은 피해를 일으켰다. 이러한 일본의 피해를 통해 우리나라도 지진해일에 대한 관심이 한층 더 높아졌다. 지진해일이 발생하여 육지로 진행하면서 제일 먼저 마주치는 것이 방파제이다. 방파제는 지진해일의 에너지를 분산시켜 지진해일에 의한 재산피해 및 인명피해를 줄이는 역할을 한다. 따라서 지진해일이 발생했을 때 방파제 주변의 세굴 깊이를 예상하여 방파제 주변 변화를 예측하는 것은 매우 중요하다. 원해에서 발생하여 전파해오는 지진해일을 수치모의할 경우에는 분산효과를 고려하여 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였고, 근해의 경우 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 이에 본 연구에서는 울진원자력발전소 주변의 방파제를 대상으로 지진해일에 의한 유사가 발생하는 영역을 소류사에 의해 구성되는 소류층과 부유사의 거동이 주가되는 부유층으로 분리하여 고려하는 방법으로 방파제 주변 변화를 예측하는 수치모의를 수행하였다.

세계적으로 이상기후 현상으로 인해 자연재해 피해사례가 증가하고 있는 추세이며, 그 규모도 증대하고 있다. 국내의 경우 지리적인 영향으로 인해 여름철 집중호우 및 태풍의 발생이 빈번하다. 홍수시 급격히 증가한 유속으로 인해 교각 기초부의 국부세굴 발생은 교량 구조물에 심각한 손상을 일으킬 수 있다. 이러한 피해는 대부분이 중소하천 교량에서 발생하고 있다. 또한 최근 세계적으로 지진의 발생 빈도수가 증가하고 있는 추세이다. 우리나라의 경우 대륙판 내부에 위치하고 있어 지진으로부터 안전하다는 인식이 강했지만 최근 국내 지진 발생 빈도수의 증가로 더 이상 지진에 안전한 지역이 아니라고 판단할 수 있다. 지진은 발생 시기나 강도 등을 예측하기 어렵고 피해지역 또한 광범위하여 대규모의 재산 및 인명 피해를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수로 인한 교량피해의 직접적인 원인인 교각 기초부의 국부세굴과 지진하중의 복합적인 영향을 받는 교량 구조물의 지진 응답 평가를 위해 강원권 하천의 수리 및 지반 자료를 이용하여 발생 가능한 국부세굴 심도를 고려하고 PEER Strong Motion Database에서 실제지진기록을 사용하였다. 설계기준에 의거하여 설계한 모의분석용 교량 구조물에 대해 OpenSEES 프로그램을 사용하여 비선형 시간 이력 해석을 수행하였으며, 해석 결과를 이용하여 교각의 지진취약도를 분석하였다.

해양구조물의 말뚝기초 주변에서 일어나는 세굴 현상은 구조물을 불안정하게 만들고 구조물의 기능을 잃게 만들기도 한다. 기초 주변에서 발생하는 와류는 세굴의 주된 요인이며, 그것은 유동조건, 지반조건, 기초의 형태 등에 영향을 받는다. 세굴에 의해서 해양구조물 기초말뚝의 근입깊이가 감소하면 지지력이 감소하고 구조물에 큰 변위가 일어나 결국 구조물의 붕괴로 이어지기도 한다. 본 연구에서는 해양구조물 주변에서의 세굴심을 예측하기 위해 STAR-CCM+라는 3차원 상용 CFD 소프트웨어를 이용하였다. 해저면을 높은 동점성계수와 밀도를 갖는 유체로 가정하여 VOF multiphase 모델을 이용한 세굴심 예측이 가능하도록 하였다. 이 모델은 RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) 방정식 기반의 k-Є 난류모델을 해석하여 세굴심을 산정한다. 모델의 신뢰성을 확보하기 위해 실험 논문과의 비교가 이루어졌으며 유사성을 발견할 수 있었다.

본 연구는 LES와 유사이동 모형을 이용하여 군말뚝 주변 세굴과정 및 특성의 수치모의에 관한 내용이다. 군말뚝 주변에서 세굴 및 퇴적은 말뚝간격에 크게 영향을 받았다. 무차원 말뚝간격이 3.75보다 작은 경우에는 군말뚝 주변 국부세굴 뿐만 아니라 단면축소세굴이 발생하였다. 반면 무차원 말뚝간격이 3.75 이상이면 단면축소세굴은 사라지고 각각의 말뚝에서 국부세굴만 발생하였다. 상류에 위치한 말뚝에서 세굴심 변화는 단일말뚝의 경우와 유사한 경향을 보였지만 하류에 위치한 말뚝근처에서 세굴심은 상류말뚝 존재 때문에 세굴심이 낮게 나타났고 경향성도 상당히 다름을 보였다. 군말뚝 주변의 무차원 최대 세굴심은 말뚝간격이 증가할수록 감소하였다.

According to the available date sources, 1,814 bridges failures occurred over the past 210 years in the United States. The most frequent cause of bridges failures were attributed to external events such as: floods, collisions, scour, overloading and deterioration. Among these external events, Hydraulic factor caused the maximum number of bridges failures with 54% of the total failures. 20% of hydraulic factor was failed by scour. Thus, base on the result of reviewing design basis and safety assessment practices, criteria for determining safety assessment of bridge foundation scour is proposed.

유체의 흐름에 의해 교량의 교각 및 교대 주변의 하상재료가 유실되는 현상을 말하는 교량 세굴은 교량 파괴의 주요원인이다. 그리고 홍수시 교량의 수위는 교량자체 안전뿐만 아니라 교량을 이용하는 사용자의 안전을 위해도 반드시 확인해야 한다. 따라서 교량의 안전관리를 위해 세굴과 수위계측은 필수적이라 할 수 있다. 본 연구는 기존의 세굴계측의 한계를 극복할 수 있는 새로운 교량세굴 측정방법을 개발하고 현장 검증을 통해 개발 기술의 우수성과 타당성을 확인하였다. 새롭게 개발된 세굴 및 수위 측정방법은 교각에 수직으로 계측장치를설치하고 일정간격으로 설치된 온도 센서의 온도를 측정하여 수면 위치와 수중 지면의 위치를 추정하는 방법으로 대기온도와 수온, 수온과수중 지온의 차이를 분석하여 수면 및 수중 지면의 위치를 추정하는 방법이다. 개발 기술은 절대적인 온도 차이뿐만 아니라 대기와 수중그리고 지중의 일변화량이 서로 다르다는 점을 이용하여 수면의 위치와 수중 지면 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 개발 기술의 검증을 위해 소하천 및 실험실, 그리고 교량 교각에서 개발기술을 시범 적용하고, 매질별 온도분포 특성, 시간에 따른 온도변화 추이 등을 분석하여 개발기술이 효과적으로 교량 세굴과 수위를 계측할 수 있는 방법임을 확인하였다.

지진해일이 육지로 진행하면서 제일 먼저 마주치는 것이 방파제이다. 방파제는 지진해일에 의한 에너지를 분산시켜 재산피해 및 인명피해를 줄이는 역할을 한다.이러한 지진해일모델의 수치모의를 실행으로 구한 방파제 주변의 유속, 방파제 반원부분의 지름 및 지진해일의 주기를 이용해 방파제 주변의 세굴깊이를 예상한다.

This study suggests a method for estimating embedded depth of a scoured bridge foundation using inverse analysis with natural frequency, that is a lot affected by soil stiffness around the structure. And applicability of the inverse analysis is performed by comparison of test results

10% drop of natural frequency from the initial healthy condition is reviewed to include the possibility of danger of foundation scour. To improve bridge safety management, legislations of measuring initial natural frequency, informing initial embedded depth, and systematic management of bridges under the control of the local governments are suggested.

교량기초에서 발생하는 국부세굴에 의한 교량의 안전성 문제에서 필연적으로 내재될 수 밖에 없는 임의성(randomness), 불확실성(uncertainty)을 고려하기 위해 기존의 결정론적 접근방법에서는 주로 경험에 입각한 안전계수를 사용하여 여유강도를 두어 이론상 파괴의 위험이 없는 것으로 가정하지만, 실제 현실에서는 종종 그러한 가정에 모순이 발생한다. 이에 반해 불확실성 자체를 정량적으로 고려하는 신뢰성 이론에서는 작지만 0이 아닌 파괴의 가능성을 고려하여 안전성 평가를 수행하는 것이 기존의 결정론적 방법과 다른 점이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 교각주위 국부세굴에 의한 교량의 신뢰성 해석에서 한계상태방정식을 결정할 수 없는 경우 적용가능한 응답면 기법을 인공신경망을 이용하여 신뢰성 해석을 수행하였으며 Johnson(1992)의 Monte Carlo 방법과 비교하여 적용성을 검토하였다.

최근 태국의 수도 방콕의 장기화된 홍수로 인하여 인명 및 국가 기간시설물에 대한 피해가 발생하였고, 전 세계적으로도 지구온난화 및 이상기후 현상으로 태풍 및 홍수에 대한 피해가 증가하고 있는 추세이다. 이로 인해 국내외에서 해마다 홍수로 인하여 많은 교량들이 붕괴되고 있으며, 교량파괴의 주요 원인은 홍수와 세굴인 것으로 분석되었다. 교량에서 중요한 부분인 교각처럼 수중에 위치한 구조물에 대해서는 결함을 찾아내고 이를 유지 관리하는 제반 기술적 사항이 미흡한 실정이다. 또한 교각수중점검을 수행하는 용역방식이 외부 비전문적인 용역방식과 인력 위주의 점검으로 인하여 안전관리 부재 및 점검자의 주관성 개입 등 데이터 획득과 결함 평가의 신뢰성에 나쁜 영향을 미치고, 형식적인 점검이 이루어지고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 교량의 수중구조물점검을 위해 무인 수중 점검 장비 중 하나인 수중음파탐지기(Side Scan Sonar : SSS)를 이용한 실험으로 무인점검의 가능성에 대해 조사하였고 사용성 검증을 위한 수중촬영도 함께 실시하였다. 실험결과를 통해 Sonar를 이용한 교량 수중구조물 점검이 탁도가 불량이거나 대규모 교량의 세굴 탐지에 있어 효율적이라고 판단된다.