항만공학 시험문제 풀이

목차

중간고사 범위 `처음 ∼ PAGE 77`에서 나온 역대 문제들을 정리한 것임.)
(90·91·93·95·96 중간고사)
(89·90·91·95 기말고사)

본문내용

심(共通中心, G : 달과 지구의 공통중심은 지구의 중심으로부터 달 쪽으로 지구반경의 3/4되는 지구내에 있다.) 주위로 일정한 각속도로 공전하는 경우를 생각한다. 이 때 지구의 자전은 없다고 하면 공전에 의한 원심력과 양자 사이의 인력이 평형이 되어야 한다. (달과 지구가 서로 끌어당겨도 서로 접근하지 않는 것은 원심력때문이다.) 조석력은 달에 가까운 지점과 먼 지점에 있어서 가장 크고, 수직한 면의 자오선 위에서 가장 작다. 쉽게 말하면 이 차의 효과가 조석을 일으키는 것이다.
· 지구와 달 그리고 태양의 3자 사이의 관계는 다음과 같이 월령에 따라 조석이 변한다.
㉠ 지구에서 보아서 태양과 달이 직각이 될 때 (하현(下弦), 상현(上弦)의 경우) 태양과 달의 인력(引力)이 서로 상쇄하게 되어 조차(潮差)가 작아지는 경우의 조석(潮汐)을 "소조"라고 한다. (실제로는 해수의 관성, 마찰 등 때문에 상현, 하현의 1일 내지 3일 후에 조차가 최소가 된다.)
㉡ 지구, 달 그리고 태양이 일직선 위에 있을 때 (만월(滿月)과 신월(新月)의 경우) 달과 태양의 인력이 겹쳐서 조석력이 크게 되어 조차가 커지는 경우의 조석을 "대조"라고 한다. (실제로는 해수의 관성, 마찰 등 때문에 신월, 만월의 1일 내지 3일 후에 조차가 최대가 된다.)
3. 다음 혼성방파제에 파고 4.5m, 주기 10초의 파장이 작용할 때 파압을 구하시요. (2가지 공식 모두 사용) ( d=6m, h=12m, 방파제의 높이는 정수면으로부터 5m )
·
d over H = 6 over 4.5 = 1.33 ~~ < 2
∴ 쇄파가 작용한다.
·이 파를 심해파라고 하면
L= {g T sup2} over 2π =1.56T SUP2=1.56 ×10 SUP2 = 156
그러나 심해파의
h > L OVER 2
조건을 만족시키지 않으므로, 심해파라는 가정은 틀렸다.
그럼, 이 파를 천해파라고 하면
L = { g T SUP2 } OVER 2π tanh 2πh over L
시산법으로 계산해 보면,
(좌항)과 (우항)을 나누어 생각하자, L=100 ------> (우항)= 99.4529 (오차)=(+)0.5472
L= 99 ------> (우항)=100.1547 (오차)=(-)1.1547
L= 99.5 ----> (우항)= 99.8029 (오차)=(-)0.3029
L= 99.678 --> (우항)= 99.6781
∴ L=99.678 -->
L over 2 > h > L OVER 25
를 만족한다.
① Minikin 공식
(ⅰ) 충격압 :
p sub max = 102.4 ρgd ( 1+ d over h ) H OVER L =102.4×1×6×( 1+ 6 OVER 12 )× 4.5 OVER 99.678 =41.606
(∵
ω=ρg= ~1 ( t/m sup3 )
)
P SUB 1 = 2 INT FROM 0 TO H/2 p sub z dz = 2 p sub max int from 0 to h/2 ( 1- 2z over H ) SUP2 dz = 1 over 3 p sub max H = 1 over 3 ×41.606 ×4.5 = 62.409
(ⅱ) 정수압 :
P SUB 2 = 1 OVER 2 ρ g ( H OVER 2 ) SUP 2 + ρ g H OVER 2 d = 1 over 2 × 1 × ( 4.5 over 2 ) sup2 + 1 × 4.5 over 2 × 6 = 16.031
(ⅲ)전면수심 d의 직립제에 작용하는 충격압과 정수압의 합력은 1m당
P= P SUB1 + P SUB 2 = ρgH over 6 RIGHT[ 204.8d( 1 + d over h ) H OVER L + 3 ( d + H OVER 4 ) LEFT]= 62.409+16.03125=78.440
(ton)
② Hiroi 공식 : 압력강도 (t/m²)
p= 1.5 ωH = 1.5 × 1 × 4.5 = 6.75
정수면으로부터 1.25H = 5.625점에서 해저까지 균일한 압력강도로 작용한다.
그런데 여기서, 1.25 H가 방파제를 넘어가므로,
P= ( 5 + 6 ) × 1 × 6.75 = 74.25
(ton)
4. 다음을 간단히 설명하시요.
(1) 커스프(CUSP) : 파랑이 해안선에 직각으로 입사하는 경우, 해안선이 일정간격으로 파상(波狀)으로 되는 것. 커스프의 성인은 아직 밝혀지지 않고 있으나 해안선에 직각으로 입사하는 파랑이 그 원인이고, 경사방향에서 입사하는 파랑에 의해서 소멸된다고 한다.
(2) 풍도의 종류 :
·풍도-+-풍속도(風速圖) (cf. 일반적으로 풍속 = "10분간의 평균값" )
+-풍향도(風向圖) : 매일 6회 관측한 풍향기록을 16방향별로 정리
+-풍력도(風力圖)
+-강풍도(强風圖) (cf.강풍 ☞ 10 m/sec 이상의 풍속을 가진 바람)
+-등등......
[기간에 따라] 년풍도(年風圖), 월풍도(月風圖) 및 계절풍도(季節風圖)
(3) 경도풍 : 등압선이 곡선인 경우 → "기압경도력", "편향력" 그리고 "원심력"의 3힘의 평형에 의해서 불어온다고 생각되는 바람.
※ 경도풍의 풍속 -->
U sub gr = - Cr over 2 ± root { right( Cr over 2 left) sup 2 + r over ρsub a ∂P over ∂r }
( r : 등압선의 곡률반지름)
(4) 기본수준면 : 항만을 계획할 떠 또는 항만구조물을 설계,시공 할 때 필요한 일정한 기준해면. (평균해면으로부터
H sub m + H sub s + H sub k + H sub o
만큼 아랫면)
(5) 저기압에 의한 해면 상승고 :
Δh sub p = Δp over ω = 0.99Δp
(ω : 해수의 단위중량)
(기압이 1mb 강하하면 해면은 다른 곳보다 약 1cm 상승한다.)
(6) 회절계수(回折係數, diffraction coefficient) :
K sub d = H OVER H SUB 0
(7) 환산심해파고 : 쇄파되기 직전의 파고,
H SUB 0 ' = K SUB s K sub r H sub 0
(8) 과도상태(過度狀態) : 매우 넓은 해역에서
파고( 또는 주기)는 풍속과 취송시간에 의하여 결정!

키워드

항만공학,   경하중량,   선체부,   쇄파,   풍도,   경도풍