TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
나. 적용 범위
다. 참고기준
라. 용어의 정의
(1) 내진설계 관련 용어는 KDS 17 10 00 (1.4)에 따른다.
마. 기호의 정의
가. 방조제의 노선과 형식
1) 설계의 기본방침
(1) 방조제의 설계는 설계의 대상이 되는 시설의 기능과 목적을 충분히 이해하고 설계에 영향을 끼치는 여러 조건을 고려하여 가장 적합한 시설이 경제적으로 건설되도록 해야 한다.
가) 일반사항
(1) 모든 시설의 설계는 그 목적과 설계에 관한 여러 조건을 충분히 파악함과 동시에 방조제시설이 지역사회에 대한 역할, 다른 시설 계획과의 연관성, 외곽으로서의 기능 향상 등 종합적 관점에서 신중하게 검토하고 목적에 맞는 시설을 설계해야 한다.
나) 설계에 영향을 끼치는 요소
(1) 방조제 시설물의 기능
각 시설은 방조제를 구성하는 요소의 하나임을 인식하고 방조제 전체의 기능이 최대가 되도록 각 시설을 설계해야 한다.
(2) 시설물의 기능
어떠한 기능을 가진 시설을 만드느냐 하는 것은 그 시설의 목적을 이해하고 이용자의 편의와 경제성을 충분히 고려해서 결정해야 한다.
(3) 시설물의 중요도
내용연수, 자연조건 하중 및 안전율 등을 결정하는 경우에는 시설의 중요도를 염두에 두어야한다.
(4) 내용연수
시설물을 설계할 때에는 그 내용연수를 검토하여 설계해야 한다. 그러나 내용연수라는 개념 중에는 경제적, 기능적, 물리적 요건이 포함되어야 한다. 앞의 두 가지는 주로 계획단계에서 고려하고 설계단계에서는 물리적인 면을 중점적으로 고려해야한다.
(5) 안전율
안전율은 안전성을 나타내는 것이기도 하지만 현재로서는 오히려 설계에 있어서 여러 가지 불명확한 점을 보강하는 계수로서의 의미가 더 강하다.
이 기준에서는 표준적인 조건하에서 충분히 안전하다고 판단되는 값을 취하도록 한다. 다만 조건에 따라서는 이들 안전율의 값을 낮출 수도 있으나 이러한 경우는 충분한 이유가 있을 때에 한하며 신중한 판단으로 결정해야 한다.
(6) 방조제의 안전율 결정시에는 자연조건 축조재료의 입수여건, 끝막이 시기, 시공 장비, 시공성의 난이 등도 고려되어야 한다.
2) 방조제 노선 선정시의 고려사항
(1) 방조제 노선은 기상, 해상, 지형, 지질 등에 의해서 현지상황에 적합함은 물론 간척의 규모, 기존시설, 토지 및 수면의 이용 상황과 장래계획을 신중히 고려하여 가장 적합한 노선계획을 수립해야 한다.
(2) 방조제 노선결정시에 고려해야 할 사항은 다음과 같다.
① 가급적 파랑이 집중되는 위치는 피해야 한다.
② 지진이 불량한 곳은, 가급적 피하고, 또 끝막이를 포함한 일반물막이가 쉬운 위치이어야 한다.
③ 갑(岬)이나 섬 등을 가능한 이용하는 것이 좋으며 또한 시공하기 쉬운 위치이어야 한다.
④ 방조제 설치후의 인접구역에 미치는 영향에 대하여 충분히 고려해야 한다.
⑤ 장래의 발전을 저해하지 않는 위치여야 한다.
⑥ 배수시설을 포함한 부대시설 설치조건이 양호해야 한다.
⑦ 임해 산업시설로 활용할 경우 선박의 접안, 하역, 정박등에 지장을 초래하지 않는 충분한 수역을 확보할 수 있어야 한다.
3) 방조제의 분류와 형식의 선정
(1) 방조제 형식을 선정할 때는 방조제 특성을 고려하여 배치조건, 자연조건, 이용조건, 시공조건, 축제 재료조건, 중요도, 유지보수의 난이, 공기, 공사비 및 보상비 등을 합리적으로 비교 검토한 후 결정해야 한다.
가) 방조제의 형식과 분류
(1) 방조제 형식은 바깥쪽 비탈의 기울기, 구조, 축제재료 등에 따라 분류할 수도 있으나 경사형과 직립형은 바깥쪽 비탈의 기울기에 따라 구분한다. 두 형식은 수리, 구조, 축제재료 등에서 차이가 있다. 혼합형은 장소와 목적에 따라서 양형식의 장점을 살릴 수 있도록 절충한 것이다.
나) 형식의 선정
(1) 방조제 형식의 선정은 대단히 어려우며 일방적인 측면에만 치우쳐서는 안 된다.
(2) 기상, 해상 및 토질 조건은 이론 또는 실험 치로써 그 결과를 추정할 수가 있지만 이에는 여러 가지의 불확실성이 내포되어있어 풍부한 체험과 실증적인 면을 유효적절하게 활용하여 방조제의 형식을 선정해야 한다.
(3) 일반적으로 간사지의 기초 지반은 이토인 경우가 많고 심해로 갈수록 제고가 높아지므로 지반에 대한 안전이 문제가 된다. 제고가 높아짐에 따라 기초지반파괴와 함께 제체 활동 및 침하 등이 수반되게 마련이다.
(4) 이러한 요소를 정확히 검토해야하며 만약 지반의 지지력이 부족시 부지 폭이 넓은 완경사형을 취하는 것과 기초지반개량 또는 압사석(압성토 포함 )등을 검토하여 결정해야 한다. 그러나 지반이 견고하고 지반고가 높거나 간석지 규모가 비교적 작을 때와 방조제의 부지가 제한되어 있을 때는 직립형이 유리하나 일반적으로 연약한 지반에서는 경사형이 지반지지력상 유리하다.
(5) 한편, 수리 조건으로 볼 때 조위자체가 형식 선정을 크게 좌우하는 요소는 아니지만 제방전면의 상고사석, 압사석 및 콘크리트 불록 등으로 인해 충분한 감세 역할을 못하면 직립제 전면에 완전한 중복파가 발생치 않고 파랑은 쇄파되어 최악의 조건인 파력이 발생하게 된다. 그러므로 쇄파수심이내에서의 수심에서는 직립형을 택해서는 안 된다.
(6) 일반적으로 쇄파가 일어날 가능성이 있는 수심 범위에서 파력을 분산시키고 충격압을 완화하기 위하여 완경사형을 택하는 것이 안전하다. 이외에도 끝막이의 계획 단면과의 연관성 등 복합적으로 고려되어 적합한 형식을 취해 야하고 새로운 형식을 채용할 때는 반드시 수리모형 실험을 통하여 제체전체에 미치는 영향 등 충분한 검증을 해야 한다.
나. 방조제의 설계
1) 기상 및 해상
(1) 우리나라는 선진국에 비해 기상 및 해상자료가 미약하고 더욱이 사업지역에 대한 실측자료는 거의 없기 때문에 되도록 각종자료를 사전에 실측할 것이며 특히 해상풍(海上風) 및 각 요인에 의한 조위편차의 추정이나 설계파의 결정 등은 여러 가지 방법으로 비교하고 인근 기설지구의 현황 등을 고려하여 신중하게 결정해야 한다.
가) 바람
방조제의 둑마루 결정을 위해서는 파압, 파고, 설계고조위의 추산인자(推算因子)인 해상풍의 풍향, 풍속의 정확한 결정이 필요하다. 해상풍의 풍속추정방법은 일기도를 이용하는 방법과 연안관측소의 풍속자료에 의한 방법이 일반적으로 사용되고 있다.
(1) 풍향과 풍속 추정자료
해상의 바람을 추정하는 일반적인 방법은 일기도에 의한다. 그러나 대안거리가 100㎞이하의 해안에서는 측후소 또는 관측소의 수치를 보정한 후에 사용할 수 있다.
상당히 큰 수역에서도 선박이나 육상의 측후소 사이의 동시 관측자료 또는 장기관측 자료를 비교하는 등으로 해상풍과 해안풍(海岸風)과의 사이에 상관관계가 있음이 확인되어 있는 경우에는 해안풍에서 해상풍을 추정할 수 있다.
따라서, 해상풍의 추정은 일기도에 의한 방법만으로 한정할 것이 아니라 자료의 정리가 간편한 육상측후소의 자료를 채택하여도 무방하다.
(2) 풍향 결정방법
풍향은 방조제의 위치와 방향을 정하는데 중요한 요소가 된다. 방조제노선의 방향과 위치는 특히 최다 풍향 및 최대 풍속 등을 고려하여 결정해야 한다.
또한 해상풍의 풍향과 해안풍의 풍향은 △ 만큼의 차가 있으므로 설계시 풍향 결정에 유의해야한다.
① 해상풍의 풍향
일기도(日氣圖)에서 해상풍의 풍향 결정은 해당 이론 및 경험법칙에 따른다.
② 해안풍의 풍향
해안풍의 풍향은 해상풍의 풍향과 육상 측후소의 풍향에서 추정한다.
③ 풍향의 보정
이들의 풍향은 어느 것이나 실측 풍향에 의해 보정하여 사용한다.
(3) 해상풍의 풍속 결정방법
가. 해상풍의 직접 관측은 가장 이상적인 방법이나 우리나라는 해양기상 관측 체계가 정립되지 않아 연근해의 해상풍 관측 자료가 전무한 상태이다. 만약 선박으로 부터 관측한 풍속자료가 있을 시는 관측시의 편차를 제거하고 관측된 고도에서의 해상풍으로 다음 식에 의해 환산한다.
여기서, 의 단위는 m/s = 해상풍(m/s), = 관측된 풍속(m/s)
해상풍 추정 방법은 일기도를 이용하는 방법과 연안관측소의 풍속자료로부터 일반적으로 추정하고 있다.
② 일기도를 이용하여 추정하는 방법
가. 등압선이 거의 평행한 직선의 경우
풍속은 지충풍과 같은 것으로 하고 다음 식에 의해 산출한다.
여기서, : 해상풍속 (m/s), : 등압선 간격 (㎝), : 위도 (도), : 등압선의 기압 (mb)
: 등압선간의 기압차 (mb), : 온도 (℃), : 보정계수
나. 등압선이 곡선인 경우
이론 풍속은 경도풍과 같다고 보고 다음 식에 의해 산출한다.
여기서, : 해상풍속 (m/s), : 공기의 밀도
: 등압선의 기압 (mb), : 등압선의 곡률 반경 (㎝),
: 기압경도=
: 지구자전의 각속도 = 7.3 ×, : 위도 (도), : 등압선간의 기압차 (mb)
: 등압선 간격 (㎝), : 온도 (℃), : 보정계수
③ 연안관측소의 풍속자료로부터 추정하는 방법
연안관측소의 관측된 자료를 월별 년별 풍향별로 최대풍속을 추출하여 통계적 외삽법으로 설계 재현기간을 갖는 설계풍속을 정한다. 해상풍속은 연안관측소의 위치에 따라 육상의 표면조도, 지형, 온도차를 고려하여 해상풍(海上風)으로 보정하여 추정한다.
지상풍으로부터의 보정방법은 다음의 순서에 의한다.
가. 지상관측소가 국지적 변화를 일으키는 곳인가 검토한다.
나. 고도보정을 한다.
다. 해안상에 풍속계가 설치되어 있는 경우
(지상풍에 대한 해상풍의 비)은 보정하지 않는다.
라. 보정은 그림에 의하고 대안거리가 16㎞이내이면 =1.2를 사용하고 > 18.5m/s일 때는 =0.9를 사용한다.
마. (해수와 대기의 온도차를 고려한 보정)를 수정한다.
바. 지속시간에 따른 보정을 한다.
사. 다음 식으로 풍력변수를 보정한다.
(4) 취송(吹送)거리와 시간
① 취송거리는 일기도에서 다음과 같이 구한다. 단, 바람의 방향으로 측정한 대안거리가 불어오는 거리에 비해서 작을 경우에는 그 방향의 대안거리를 취하여 취송거리로 한다.
가. 등압선이 퍼져있지 않을 경우
바람이 불어오는 구역의 가장자리는 소요지점을 중심으로 하여 직선자를 회전시켜 이것이 저기압(태풍)의 전면에 있어서 각각의 등압선과 에서 만나는 교점을 이은 곡면이 된다. 마찬가지로 후면의 가장자리는 저기압의 후면에 있어서의 각각의 등압선과 에서 만나는 경우의 곡면이다.
이 경우에 불어오는 거리는 풍향의 방향으로 측정한 두 곡면간의 거리이다.
나. 등압선이 퍼져있는 경우
등압선이 저기압지역의 전면 또는 후면에 분포되어 있을 경우에는 취송 영역의 전선 및 후선은 그 퍼지는 지점에 해당한다.
② 취송(吹送)시간
취송시간은 육상측후소의 바람에 관한 자료로부터 산정한다.
단, 자세한 일기도를 얻을 수 있을 때에는 일기도에서 추정한다. 파랑의 예보 또는 추산을 할 경우에 불어오는 시간은 풍향의 변화가 ±의 범위 내에 있는 시간을 사용한다.
③ 10분 평균풍속에 대한 취송시간 평균풍속의 비
우리나라 서남해안측후소에서의 최대 10분 평균풍속에 대한 취송시간의 평균풍속의 비는 구해진 그림을 이용한다.
나) 조위
(1) 설계고조위
① 설계조위의 결정방법
설계조위는 구조물이 가장 위험할 때에 조위로 하는 것이 원칙이다. 방조제시설과 같이 배후지를 고조나 파랑에 대한 방호시설은 악조건의 설계조위를 선택할 필요가 있다.
방조제, 방파제, 호안 등의 설계에서 파력을 계산할 때에는 구조물 전면에서 파랑이 부서져 최대의 파력이 생길 수 있는 조위를 검토하여 구조물이 안전하고 또한 소기의 기능을 발휘할 수 있도록 한다.
② 설계고조위의 추정
고조대책 시설에 대한 설계고조위의 결정방법에는 다음과 같은 방법이 있으므로 최적방법을 채택하도록 한다.
가. 기왕최고조위 또는 이것에 약간의 여유를 더한 조위
나. 대조평균 조위에 기왕의 최대고조위차 또는 모델고조의 조위 편차를 더한 조위
다. 기왕의 이상조위의 발생확률곡선을 구하고, 외삽법으로 어떤 回歸年數, (예 100∼1,000년 등)기간에 이보다 높은 조위의 발생회수빈도가 1인 조위
③ 실측값이 없는 경우
실측값이 없는 경우에는 다음의 방법에 따른다.
가. 1년 이상의 조위관측기록에서 평균해면 대조평균만(간)조면, 평균만(간)조면 또는 소조평균만(간)조면을 구하고 단기조화분해로 조화상수를 구한다. 소요지점에서의 조위 관측기록을 얻을 수 없거나 또는 조위관측소가 없는 경우에는 국토교통부 수로국의 조석표를 이용하여 인접지역 중에서 조건이 유사한 표준항의 값을 수정하여 사용한다.
나. 기왕의 3년 이상에 걸친 조위관측 기록에서 이상조위의 편차를 구하고 편차가 생긴 일시에 있어서의 각각 풍속, 풍향, 취송시간, 기압, 지형 등을 고려하여 기상에 의한 조위편차를 구하고 이것과 장시간의 기록이 있는 지점과의 상관관계에 대해 검토를 하고 설계에 사용하는 기상종목에 따라 조정한다.
④ 고조 해일 부진동의 동시발생
고조(이상조위) 해일은 드물게 일어나는 현상이므로, 동시에 발생하지 않는 것으로 본다.
(2) 고조 (이상조위)
설계에 사용하는 고조의 제원은 최고조위, 조위편차 및 지속시간이며 여기에 고조조위 곡선과 고조위 발생확률에 대해서도 검토하는 것이 이 제원은 30년 이상의 실측자료로부터 구하는 것을 원칙으로 한다.
① 관측기간
고조의 기록은 될수 있는 대로 장기간에 걸쳐 검토하는 것이 요망되며 30개년은 최소한 관측기간으로 본다. 단, 30개년 정도의 검조기록을 얻을 수 있는 간척 계획지는 거의 없으므로 인접항의 관측치와 기상조건으로 부터 추산하고 또한 기왕의 재해기록의 조사와 현지주민으로부터 기왕의 재해 상황을 청취하는 방법 등을 병용해서 되도록 장기간의 고조에 관해서 검토해야한다.
② 기상조건으로부터의 추산
기압 및 태풍에 수반되는 고조의 추산은 전산처리 함을 원칙으로 한다. 기상고조는 대체로 강한 풍속과 그 취송시간 및 일정한 풍향과 그 계속시간 취송거리 그리고 발달된 저기압내에서 발생하는 너울 등에 의하여 그 규모가 결정된다. 조위편차 추산은 여러 가지 방법이 있으나 방법의 적용은 그 지역의 특성에 따라 다르므로 기존 방조제의 설계내용을 준공 후 재해가 발생하였는지를 검토한 후 적절한 방법을 채택해야한다.
(3) 기상에 의한 조위편차
기상에 의한 조위편차를 분석하기 위해서는 이에 관련된 장기간의 관측기록을 (30개년이상) 수집하여 실제 기록조위와 천문조위를 비교함으로써 이상조위 편차를 구한다.
다) 쓰나미(해일)에 의한 편차
설계에 적용되는 해일의 제원은 최고 및 최저수위, 파랑의 상승(쳐오름) 높이 및 주기이다.
이 제원은 될 수 있는 대로 장기간에 걸쳐 실측치 기타자료를 기본으로 한다.
(1) 쓰나미(해일) 제원의 산정
해일은 주로 해저지진에 의하여 異狀파랑이 발생되는 현상을 말하며 지진자체가 매우 우발적인 현상일 뿐만 아니라 지진에 의한 해일의 발생지역도 충분히 해명되어 있지 않으므로 해양상의 해일 제원을 결정하는 것은 매우 어렵다.
또한 해일은 만내에 침입한 뒤부터 그 변화가 현저하여지므로 설계에 적용되는 해일의 제원은 그 지점의 기왕의 해온 기록으로부터 결정하는 것이 이상적이다.
우리나라 연안의 해일 현상은 별로 없으며 대부분의 경우 기상고조현상이가 할 수 있다.
해일의 파장
해일의 전파속도
해일의 파고변형:
여기서, : 해일의 파장 (m), : 해일의 주기 (s), : 중력가속도 (9.8m/s²), : 수심 (m)
: 해일의 전파속도 (m/s), : 소요지점의 해일의 높이 (m)
: 수심ho 만의 나비가 인 점에서의 파고(m), : 소요지점의 만폭 (m),
: 파고측정지점의 수심 (m), : 소요지점의 수심 (m)
(2) 해일의 런업 (Runup)높이
해안경사가 1 : 30인 경우
해안경사가 1 : 60인 경우
여기서, : 정수면으로부터 측정한 해일의 런업 한계 높이(m)
: 임의점의 압력 (m), : 파고측정점에서의 파장 (m)
(3) 해일의 수평압력
여기서, : 해일가 구조물에 작용하는 수평압력 (tf/㎡)
: 해수단위중량 (tf/㎡), : 구조물 전면의 파고(m)
(4) 부진동(副振動)에 의한 편차
부진동을 일으키기 쉬운 만구(灣口)나 항에서는 설계조위의 결정이나 정온도(靜穩度)를 검토할 때에는 부진동을 고려해야한다.
설계에 사용하는 부진동의 제원은 탁월주기와 진폭이다.
(5) 파랑에 의한 수면상승
① 물결파랑에 의한 수면상승은 수면이 평형상태에 도달하는 데 충분한 기간동안의 많은 파동의 운동을 포함하고 있으며 평형을 이루는데 필요한 시간은 알려지지 않았지만 최소한 1시간정도라고 한다.
② 또한 스펙트럼상에서 매우 파고가 큰 것은 빈번하게 발생되지 않으므로 수면상승에 현저한 영향을 미치지 못하는 유의파고()를 설계에 적용하여도 무방하다.
③ 해안상에 파랑의 런업에 의해서 도달되는 최고높이를 구하려면 파랑에 의한 수면상승 () 및 기타 영향인자(천문조 바람에 의한 수면상승 등)에 의해 발생되는 런업의 높이를 추정해야 한다.
가. 단색파에 의한 수면상승
나. 임의파에 의한 수면상승
라) 파랑
설계파 결정을 위해서는 파랑의 제원, 중력파의 성질, 파형의 성질, 파랑의 통계적 성질 등을 명확히 파악해야 한다.
① 파랑의 제원
파랑에 관한 제원가운데 설계에 필요한 항목 및 기호는 다음과 같은 것으로 한다.
파고H(m), 수심d(m), 제방선에 대한 파향(), 파장(m), 주기 (), 파속(m/s), 파력 (tf/㎡), 런업 (Run up), 높이(m), 월파량 (㎥), 전에너지(1파장당) (tfm), 단위시간에 단위나비(폭)를 수송할 수 있는 평균에너지 (tfm), 해수단위중량 w(1.03tf㎥), 중력가속도 g(m/s²), 원주, 심해파 제원은 기호의 아래에 첨자 을 붙이고 쇄파제원은 첨자를 붙이지 않는다.
<그림 4.2-1> 파장, 파고, 파속의 관련도
여기서, 파고 (H) : 파봉으로 부터 파곡까지의 높이 (m)
파장 (L) : 파봉으로 부터 파봉까지의 수평거리 (m)
주기 (T) : 파봉과 파봉사이의 시간간격 (s)
파속 (C) : 파형의 전파속도 (m/s)
수심 (d) : 해저로부터 정수면까지의 깊이 (m)
파형경사 (H/L) : 파고와 파장과의 비
② 중력파의 성질
중력파는 심해파와 천해파로 아래와 같이 구분하여 추정한다.
가. 중력파의 주기는 1∼30s이며 해안 공학적으로 중요한 범위의 주기는 그 중 5∼15s이다.
나. 수심과 파장과의 관계로 부터 천해파와 심해파로 구분할 수 있다.
<표 4.2-1> 수심과 파장과의 관계

구 분

2

심해파

＞

＞π

1

천이파

1/25

1/4π

h ()

천해파

＜

＜
<그림 4.2-2> 심해파, 천해파의 구분도
③ 파형 및 파랑의 성질
가. 심해파 (h > L / 2)
나. 천해파 (h < L / 2)
여기서, : 천해파의 속도 (m/s), : 심해파, 천해파의 파장 (m)
: 심해파, 천해파의 전에너지 (1파장당) (tf·m)
: 심천해파의 단위시간에 단위 폭을 수송할 수 있는 평균에너지 (tf·m)
④ 파랑의 통계적 성질
가. 단기간의 통계적 성질
유의파에서 1/10최대파와 평균파를 구할 때는 다음 식을 사용한다.
: j번째의 파고(m), N : 전파의 수
: 보다 큰 파랑의 수()며 으로 나타낸다.
(나) 유기파고(Significant height : ) 최대파고()
1/100 최대파고 (), 최대파고 (), 평균파고 () 간의 관계
나. 파랑의 변형을 연속적으로 기록하면 불규칙적이다. 이와 같은 불규칙파의 한 대표치로 1/3 최대파, 1/10 최대파, 평균파 등을 사용한다.
(가) 최고파 , : 파군(波群) 중에서 최대의 파고를 나타내는 파랑.
(나) 1/10 최대파 , : 파군 중에서 파고의 큰 쪽으로 부터 셈해서 1/10 수의 파랑까지 파고와 주기를 평균한 것으로 ⑦과 ④의 평균파와 평균주기를 가진 것과 같은 파랑이다.
(다) 1/3 최대파 , : 파군 중에서 파고의 큰 쪽으로 1/3 수의 파랑까지 파고와 주기를 평균한 것. 1/3 최대파는 유의파 (Significant wave)라고 불리는 때가 많다.
(라) 평균파 , : 모든 파랑의 파고와 주기를 평균한 수치와 동등한 파고와 주기를 가진 것과 같은 파랑이다.
다. 가.항의 불규칙파에서 파고 또는 주기를 구할 때는 파봉에서, 파봉법과 제로교점 (Zero up Cross) 법이 있다.
라. 파고의 출현정도가 레일레이(Rayleigh) 분포에 따르는 경우는 이들의 관계를 이론적으로 구할 수도 있다.
마. 20분간 연속관측한 파형기록에서 구한 최대파 ()와 와의 관계도 대략 일정하다. 그러나 관측시간이 길수록 도 크게 되어 와의 비도 달라진다. 에 대한 의 비는 파수에 따라 다르며 룽게-히긴(Longuet-Higgine)은 다음 식을 제안하였다.
여기서, N은 파수이다.
바. 방조제와 같이 내파구조물을 설계할 때는 원칙적으로 유의파를 대상으로 하지만 방조제의 규모가 크고 내수면 및 배후지의 활용도를 고려하여 최대파의 1/10으로 검토하는 경우도 있다.
(2) 설계파 결정방법
설계파의 제원은 기왕의 최대 유의파 및 장기간에 걸친 유의파의 통계적 성질을 참고로 결정해야 한다.
① 설계파의 결정인자
가. 기상자료 인용방법
설계파의 결정에는 장기간에 걸친 믿을만한 실측자료가 있으면 좋으나 현 단계에서는 불가능하므로 30년 이상의 기상자료를 토대로 하여 추산치를 구한 다음 어느 정도의 실측치가 있다면 참작하여 이를 보정하도록 한다.
나. 추산치 보정
기상자료로 부터 구한 추산치를 보정할 경우 이에 필요한 실측자료는 최소 3개년치 이상이 필요하며 각종 기상자료(태풍 경로 등을 포함)를 검토해서 그 관측기간에 매우 작은 파랑만이 생기는 특별한 경우가 아닌가를 확인해야 한다.
다. 인접지 실측자료 보정
현지에서 실측자료를 전혀 얻을 수 없으며 아울러 경비나 시간적으로 실측자료를 얻기 어려울 때에는 자연조건이 유사한 인접지의 실측자료를 보정 활용하여도 무방하다.
라. 설계파의 제원
설계파의 제원으로서 기왕의 최대파를 쓰느냐 또는 재현기간이 얼마인 파랑을 적용하느냐 또는 구조물의 내용기간에서 발생확률이 몇 퍼센트인 파랑을 적용할 것인가는 구조물의 기능, 구조, 중요도, 내용연수, 투자효과 등에 지배되며, 그 원칙을 일반적으로 세울 수 없으므로 그때그때 책임기술자의 판단에 따라 정해야 한다.
마. 설계파 적용범위
설계대상 구조물에 인접한 기존 구조물의 외력과 재해에 대한 과거의 실태를 참고하여 설계파를 정한다.
바. 설계파 추정을 위한 자료
기상자료에 의한 추정기간 이외 (예 : 그 이전 년대의 시기에도 특히 이상한 기록이 있다면 참고)
사. 위치별 설계파
구조물이 받는 파의 작용형태는 구조들의 위치, 조위, 시각에 따라 변화하므로 구조물 각 부위 및 조위면에 대해서 검토한다.
아. 구조물의 종류별 설계파
천해에서 파가 쇄파되지 않은 때는 통계분석국에 의해서 파고를 결정하며 구조물의 종류에 따라 다음 값을 채택한다.
(가) 강체(剛體) : H₁
(나) 준강체 : H₁∼
(다) 소성체 : ∼
사석재는 소성체로 간주하고 또는 의 선택은 다음 사항을 고려하여 결정한다.
(라) 구조물의 중요도 및 유지관리, 배후지의 경제가치의 대소
(마) 구조물의 기능 및 목적
(바) 구조물의 형식 및 모양
(사) 설계의 대상 (안정계산, 강도계산, 피복공, 둑 마루높이)
(아) 파랑을 추정하는 데 활용된 신뢰도
(자) 방조제 내에 생활권의 형성유무
자. 설계파의 채택원칙
설계파는 원칙적으로 심해파로 하고 방조제에 있어서 1∼3방향의 설계파를 정한다. 단, 내수면이나 만구와 같이 수심이 낮은 경우는 천해파를 설계파로 해도 좋다.
② 파랑의 파향과 취송거리
실제의 파랑의 방향은 주방향의 주위로 다소의 변동이 있으므로, 구조물에 대한 입사각은 주방향의 ±15°의 범위로 하며 위험한 측으로 편향된 것을 취함을 원칙으로 한다. 단, 지형조건에 따라 방향변동이 아주 적은 경우와 장기간에 걸친 파향의 실측치가 있는 경우에는 이 각도를 다소 가감할 수 있다.
(3) 파향과 파장과의 관계
파향과 벽면이 이루는 각도의 관계에서 반드시 파고, 주기가 최대인 것이 최대파압이나 파력을 발생한다고 할 수 없으므로 이 파향 등을 참작해서 발생될 것으로 예상되는 파장중 최대파력을 설계에 사용하는 파랑의 제원으로 정한다.
(4) 취송거리(Fetch)
① 취송거리는 풍향 및 풍속이 일정한 지역으로 정한다.
② 풍향이 15。를 초과하면 추정 정도에 영향을 끼치기 시작하며 45°를 초과하면 현저한 차이가 발생하므로 일반적으로 ±22.5°채택한다.
③ 풍속은 평균풍속과 2.5 m/s 이상의 차이가 발생하면 정도에 영향을 끼치므로 그 이하의 변화는 일정한 것으로 간주한다.
④ 육수역(陸水域 만, 하구, 호수, 저수지 등)의 경우 취송거리는 수체(水體)주위의 지형에 의해 결정된다.
(5) 심해파의 추정
해저 깊은 곳에서의 발생하는 파의 추정은 S.M.B법, 일기도로부터 풍역과 풍속을 결정하는 법, 윌슨(Wilson)의 추정법, 태풍에 의한 파랑추정법에 의한다.
(6) 천해파의 추정
바다의 얕은 부분에서의 발생파의 추정은 부레느슈나이더 (Brets cnneider)법, 사까모도-이지마 (진본 정도)법, 모리터(Moliter)법, 사까모도-이시마법 등에 의하여 종합적으로 추정한다.
(7) 파랑의 변형
설계의 대상이 되는 심해파에서의 파랑은 수심이 파장의 1/2이하의 얕은 부분에 진행하면 변형한다. 따라서 설계구조물이 얕은 부분에 있고 실측에 따르지 않을 경우는 파랑의 변형을 추산하여 설계파형을 결정한다.
① 수심에 의한 파고의 변화
파랑이 굴절 및 회절을 받지 않고 경사가 완만한 해안에 진입할 때의 파고변화는 다음 식을 따른다.
여기서, : 천수계수, : 소요위치에 대한 파고 (m)
: 심해에서의 파고 (m), : 심해파랑의 속도 (m/s),
: 소요위치의 파랑의 속도 (m/s)
② 굴절에 의한 파향(波向) 변화
일반적으로 수심이 진행과정의 1/2이하가 되면 해저의 영향을 받아 파봉은 굴절하여 물가선형과 평행하게 되고 파고가 변화한다. 굴절에 따른 파고의 변화는 굴절계수 로 표시하며 굴절도에서 구한다. 단, 해저 지형이 복잡하고 등심선 간격이 현저하게 분산되어 있으며 해저기울기가 1/10보다 급할 경우, 쇄파대의 경우에는 작도에 의하지 않고 모형실험에 의하여 굴절도를 작성한다.
가. 입사각이 α < 80˚인 경우
나. 입사각이 > 80˚인 경우로 구분하여 작성한다.
③ 굴절에 의한 파고변화
굴절에 의한 파고의 변화는 다음과 같이 산정한다.
가. 소요지점을 포함한 두개의 파향선에 있어서 심해부에서의 파향선 간격과 소요지점부근 전면에서의 파향선 간격 b와 비에 대한 제곱근 즉 굴절계수()를 산정한다.
나. 굴절과 수심변화를 고려한 경우의 파고변화는
④ 회절에 의한 변화
파랑이 산모퉁이 방파제등과 같은 구조물에 의하여 차단될 때에는 그 선단부에서 회절현상이 일어난다. 이 회절효과는 회절도에 의해 산정한다.
가. 반무한 제방단(半無限堤防端)에서의 회절
반 무한제방단에서의 회절계수는 입사파의 진행방향과 반 무한 제방이 이루는 각이 45∼135˚범위에서 사용한다.
나. 개구부에서의 회절
(가) 개구부에서의 법선과 입사파와의 이루는 각도가 90。의 경우의 회절계수는 그림을 이용하여 구한다. 이들의 구간나비가 1/2L, L, 1.41L, 1.64L, 1.78L, 2L, 2.5L, 2.95L, 3.82L, 5L의 것이 있으나 개구부의 나비가 다를 경우에는 내삽법으로 구한다.
(나) 개구부 구간의 법선과 입사와의 이루는 각도가 90°이외의 경우 열린구간 나비의 입사파향에 직각인 선상에 투영한 나비를 가지고 가상나비로 한다.
⑤ 굴절과 회절의 합성
방파제 도제 등의 바다 쪽 및 육지 쪽이 모두 평탄하지 않을 경우에는 회절과 굴절이 일어난다. 이러한 경우 다음과 같은 방법으로 파향 파고를 추정한다.
가. 제방선까지의 굴절도를 그린다.
나. 여기에서 해안 쪽으로 3∼4 파장만큼 굴절을 고려하지 않고 회절도를 작성한다.
다. 작성한 회절도에서 구한 굴절도의 물가선에 가장 가까운 파봉선으로 표시되는 파향을 사용하여 소요지점 또는 파봉선까지 굴절도를 그린다.
라. 물가선에 가장 가까운 파봉선의 파고와 새로운 굴절도에서 소요지점 또는 쇄파선에서의 파고를 추정한다.
⑥ 쇄파대 및 해안선 쪽의 변화
쇄파는 매우 복잡하므로 모든 해안에 적용하거나 또한 정확한 결과를 줄 수 있는 것은 아니다. 따라서 쇄파높이 쇄파길이 쇄파후의 파고변화 등을 정확히 알기 위해서는 실측을 해야 한다.
⑦ 방향분산
해안에서의 파랑은 전부 동일한 방향은 아니므로 이중 어느범위 내의 파랑 중 가장 위험성이 있는 방향을 취하여 설계파향으로 할 수 있다.
(8) 파랑의 반사
파랑의 반사는 해안구조물의 설계에 필요한 인자이며 반사율은 입사파고와 반사파고의 비로서 나타낼 수 있다.
경사면, 해안, 방조제등에서의 반사는 경사, 조도, 투수성 등에 따라 좌우된다. 또한 파형경사, 파랑의 접근방향 등과 관계가 있다.
① 입사파와 반사파
가. 반사율
: 반사파고 (m), : 입사파고 (m)
나. 불투수성 수직벽은 대부분의 입사파고를 반사시킨다. (x ≒ 1.0)
다. 이때 중복파의 파고는 로 나타낼 수 있다.
: 중복파의 파형식, : 입사파의 파형식, : 반사파고의 파형식
여기서, L : 파장, T : 입사파의 주기
라. 복에서의 중복파고는 입사파고의 2배이며 결절점 (node)에서의 파고는 0이다.
② 파형경사와 파의 접근방향과의 관계
가. 직각으로 입사할 때 반사량을 판단하는 기준으로서 베티에스 (Battjes)가 제시한 입사파 유의성 파라미터 (Surf Similarity Parameter)는 다음과 같다.
여기서, : 구조물의 경사각, : 입사파고 (m), : 심해파의 파장 (m)
나. X =
다. 입사파 유의성 파라미터에 대한 반사율은 그림을 이용하여 추정할 수 있다.
라. 사면이 피복석등으로 축조되어 있을 때는 및 의 계수를 곱하여 이용한다.
(9) 쇄파
진행파는 다음과 같은 경우에 쇄파가 되는 것으로 본다. 쇄파고와 쇄파수심은 설계쇄파고의 계산에 의해 추정한다.
(10) 파력
방조제에 작용하는 파력은 중복파, 쇄파의 파압, 쇄파후의 파압 등을 검토하여 결정한다. 이때 파랑의 입사각 보정, 양압력등도 검토해야 한다.
① 파압의 판정
파랑이 구조물에 접근할 때 구조물의 전면이 수직벽면인 경우 수심이 파고의 2배 이상일 때(h > 2H) 중복파가 생겨 중복파압이 발생하고 수심이 파고의 2배 이하일 때(h < 2H) 중복파의 한계를 넘어 쇄파되며 쇄파압이 작용하게 된다. 쇄파압이 작용할 경우 해저경사가 급하거나 혼성제의 사수부위가 높고 경사가 완만한 경우에 파랑의 조건에 따라 강한 파압이 발생하며 이것을 충격 쇄파압이라 한다. 파압의 판정은 <그림 4.2-3>과 같다.
<그림 4.2-3> 중복파압에서 충격 쇄파압으로의 이행
② 수직벽면에 작용하는 중복파의 파력
수직벽면에 작용하는 중복파의 파압을 일반적으로 상프르(Sainflow)의 간략공식으로 구한다.
③ 쇄파의 파압 (breaking wave force)
파랑이 진행하면서 해안에 접근하면 해저의 마찰,인파와의 총장애물에 의해 쇄파되어 파랑은 부서지면서 구조물에 대해서는 흐름, 충돌, 흡출 등이 작용하게 되며 구조물 직전에서 쇄파할 때 최대파압이 작용한다. 이와 같은 조건에서는 히로이(광정), 미니킨(Minikin) 공식으로 구한다.
④ 쇄파 후 파압
파랑이 구조물에 도달하기 전에 쇄파되어 쇄파후의 파랑이동이 구조들에 작용하는 파력은 모형실험에 의하여 결정해야하나, 구조물이 정수기과 쇄파점 사이에 위치한 경우와 구조물이 정수면 밖에 위치한 경우로 구분하여 개략적인 파력을 구할 수 있다.
⑤ 파랑의 입사각 보정
파랑이 구조물에 비스듬히 입사할 때 파력의 동압력성분은 구조물전면에 직각으로 입사할 때 보다 작아지므로 입사각에 의한 보정과 구조물 전면의 형태에 의한 파력의 동압력성분을 보정해야 한다.
⑥ 양압력
구조물이 기초가 투수성이고 압력이 전달된다고 인정되는 경우 기초에서 상향의 압력이 작용하며 이를 양압력이라 하여 정수압과 합한 압력을 받는다.
가. 중복파 양압력
(가) 구조물에 월파가 일어나지 않는 경우 구조물에 작용하는 양압력은 구조물 전체하단에서 압력강도가 이고 구조물 후면하단의 압력이 0인 삼각형 압력분포로 작용하며 양압력이외에 정수면 이하에 작용하는 부력도 가산해야 한다.
(나) 구조물을 완전월파하는 경우 구조물 전체에 부력이 작용한다고 본다.
나. 쇄파의 양압력
구조물에 쇄파가 작용하고 그 기초가 투수성인 경우에는 다음의 방법으로 양압력을 구한다.
(가) 구조물에 월류가 일어나지 않는 경우 구조물 저면에 작용하는 양압력은 구조물 전면하단에서 압력강도가 이고 구조물 후면하단의 압력이 0인 삼각형 압력분포로 작용한다.
(나) 구조물을 완전월파하는 경우 구조물 전제에 부력이 작용한다고 본다.
⑦ 경사형
가. 경사형 구조에 작용하는 파력은 입사파랑이 사면피복공 위에서 부서지는 동시에 그 에너지가 소멸되므로 경사면 피복공 규모를 파랑에 대해서 안전을 유지할 수 있는 사석 및 콘크리트 블록의 개당 중량으로 계획 한다.
나. 경사면에서의 사석 및 콘크리트 블록의 안정중량
(가) 허드슨 (Hudson)공식
여기서, : 피복층의 개당중량 (tf), : 피복공의 공기중 단위중량 (tf/㎥)
: 피복공의 해수에 대한 비중 (), : 구조물 경사각,
: 설계파고 (m), : 안정계수
(11) 런업 (Run up) 높이
해안제방의 둑마루 높이를 결정에 필요한 런업 높이의 추정은 단면형태, 파형에 따라 적절한 방법으로 결정하여야 한다.
① 고려사항
런업의 높이는 구조물의 모양, 조도, 구조물의 비탈끝에서의 수심, 구조물 전면의 해저경사 및 입사파의 특성에 좌우된다. 런업은 많은 변수가 내포되어 있기 때문에 모든 가능한 범주의 기하학적 변수와 파의 상태를 고려하여 런업 상태를 완전히 분석하기는 복잡하므로 중요한 방조제에 대해서는 모형시험을 하여 확인하는 것이 좋다.
② 런업 높이의 추정방법
가. 단일 단면의 런업 높이는 2가지 조건으로 구분하여 추정한다.
(가) 사면 전면에서 파랑이 쇄파되지 않는 경우
(나) 사면전면에서의 파랑이 쇄파되는 경우
나. 복합단면의 런업 높이는 2가지 조건으로 구분하여 계산한다.
(가) 델프트 (Delft) 수리실험소 수정식
(나) 사빌 (Saville)의 가상 경사법의 계산방법
다. 런업의 추정
라. 감세법
감사면 기울기를 갖는 구조물의 유효 런업높이 (R)는 다음 식으로 추정한다.
여기서, : 평활한 사면상의 런업의 높이 정수면상의 수직높이로 규정
: 사면의 조도 및 투수성에 의한 감세계수 reduction, : 소단에 의한 감세계수
: 사기랑 (obliquewaves)의 내습에 의한 감세계수, : 쇄파지수 (breaker index)
③ 불규칙파의 런업 높이
각종 사면상에 작용하는 불규칙파의 런업을 예측키 위한 모델시험 결과는 아직까지 제한되어 있지만 아렌스(Ahrens)의 결과를 제시하였다. 여기서 런업높이는 파고의 레일레이(Rayleigh) 분포를 따른다고 가정한다.
마) 조류
(1) 해안구조물의 설계에 사용하는 조류는
① 파랑류, 연안류, 이안류(離岸流)
② 조석류(潮汐流)
③ 취송류(吹送流)
④ 하구류(河口流)
로 하며 그 탁월류(卓越流)는 유향, 유속은 장기간에 걸친 실측치에 의하여 결정함을 원칙으로 한다.
(2) 실측에 의하지 않고 추정하는 방법은 다음에 의한다.
① 파랑류의 추정
해안에 직각방향의 파랑류 (난안류)는 추산할 수 없다.
여기서, : 해안에 연한 파랑류의 유속 (m/s), : 쇄파의 파고 (m)
: 쇄파선에서 물가선 (정선)까지의 평균해저 기울기 (tan α)
: 쇄파선에서의 파봉과 물가선과 이루는 각 (˚)
: 파랑의 주기 (s), : 9.8 m/s², 값은 원칙적으로 굴절도에서 구한다.
② 취송류의 추정
여기서, : 취송류의 유속 (m/s), : 풍속 (m/s), : 위도 (˚)
취송류의 유향은 마찰심도의 1/10이하의 수심인 곳에서는 풍향과 일치하는 것으로 생각해도 좋다.
여기서, : 마칠심도 (m), : 그 점의 위도 (。), : 풍속 (m/s)
③ 조석류의 추정
가. 아주 길고 등심인 물길(수도)에서의 조석류
자유조랑이 물길내로 진행하는 경우 유속은 석조 및 간조시 최대로 되며 평균 수면의 유속은 0이 되고 낭향(浪向)은 반전한다. 최대유속은
여기서, : 조석류의 최대류속 (m/s), : 중력가속도 (m/s²), : 조권(潮卷) (m)
: 수로의 평균수심 (m)
나. 조석류가 담고 위상차가 있는 경우
여기서, : 조석류의 유속 (m/s), : 중력가속도 (m/s²),
ξ : 평균수면에서 측정한 높은쪽의 해면상승량 (m),
: 평균 수면에서 측정한 낮은쪽의 해도상승량 (m)
(단 해면이 평균 수면이하의 경우에는 부호를 취함),
: 계수 해협이 길고 큰 경우 C < 1.0 해협이 좁고 짧을때 C ≒ 1.0
④ 하구밀도류
가. 하구부의 어느 단면에서 해수층을 완전히 배제하고 하상에 하수를 접촉시키는데 필요한 하천류의 유속은 다음 식에 의한다.
여기서, : 해수층을 배제하기에 필요한 하천류의 한계유속 (m/s), : 하수의 밀도 (kgf/㎥),
: 해수의 밀도 (kgf/㎥), : 중력 가속도 (m/s²), : 소요단면에서의 전수심 (m)
나. 하수의 유속이 한계유속에 달하고 염수 쐐기가 정지하는 한계조건에 있을 때는 염수의 쐐기의 길이는 다음 식에 의한다.
여기서, , : 한계조건에 있는 염수쐐기의 길이 (m),
: 하수의 밀도 (kgf/㎥), : 해수의 밀도 (kgf/㎥), : 중력 가속도 (m/s²)
: 소요단면에서의 전수심 (m), : 무감조구역의 하수유속 (m/s)
: 저항계수, = 300,000∼1,000,000
⑤ 주의사항
가. 해안의 흐름
나. 탁월류의 유향 유속
다. 하구밀도류
이들에 의한 하상의 매몰을 방지하기 위하여 한계유속 이상으로 하천유속을 증대하거나 도류제의 설치 하천단면의 적정유지 등으로 제어한다.
2) 방조제의 기본형
(1) 방조제의 형식에서 가장 중요한 바깥 및 안비탈의 기울기는 피복공의 종류, 제체의 재료 기초지반의 토질, 전면의 수심과 해상 및 시공법 등을 검토하여 결정하되 되도록 완경사로 함이 바람직하다. 둑마루 표고 바깥비탈의 기울기 및 피복공의 구조 소단의 나비 등은 상호연관이 되므로 여러 가지 방안을 비교하고 현지여건을 검토하여 가장 안전하고 경제적인 형식으로 결정해야 한다.
가) 둑마루 표고결정
(1) 방조제의 둑마루 표고(펫트, 흉벽 등이 있는 경우는 둑마루 높이)는 설계고조위 (파랑에 의한 수면상승고 포함)에 파랑의 런업 높이와 여유고를 더한 값으로 하고 기초지반 또는 제체의 침하가 장기간에 걸쳐 계속되는 곳에서는 이들의 영년 변화량을 가산한다.
(2) 파라핏공 등을 설치하는 경우의 흙쌓기 표고는 적어도 설계고조위에 반파고를 더한 값으로 한다.
① 파고가 쇄파하는 경우 파고 × 1.0∼1.3
② 파랑이 런업하는 경우 파고 × 1.0∼2.5
(3) 설계 빈도
① 방조제 건설의 목적에 따가 정도의 차이는 있겠으나 제방이 결괴되면 그 피해는 매우 심각한 만큼 조위, 홍수, 기상, 지진, 해일 등 발생빈도를 높여 충분히 분석된 자료를 이용하여 둑마루 표고를 결정하여야한다. 그러므로 설계빈도는 100년을 기준으로 하고 중요한 목적을 갖는 방조제는 100년 이상 10,000년 빈도의 자료를 사용하되 충분한 검토가 요망된다. 파랑의 월파로 인하여 내부피해가 없는 경우도 둑마루부를 포함한 시설물자체가 피해가 없도록 견고하게 피복을 해야 하며 배수처리 계획이 수립되어야 한다.
② 둑마루표고 결정의 지배적인 요소는 천문조위 (대조평균위조위)와 기압변화 및 바람 등에 의한 조위상승고, 파랑에 의한 런업높이 기초지반 및 제체의 침하를 고려한 여유고 및 기타를 합하여 추정한다.
(4) 설계 고조위
설계 고조위는 원칙적으로 기왕의 최고조위로 하든가 대조평균만조위에 기왕의 최대 조위 (또는 모델 고조위, 조위차)편차를 더한 조위 및 기타 방법에 의하여 구한다.
설계 고조위의 추정방법은 다음 4가지가 있으며 일반적으로 제 2방법을 사용하나 특수목적을 갖는 경우 또는 대규모 방조제의 경우는 제 3, 4 방법을 비교 검토하여 실측기간, 발생도수, 간척의 규모, 고조대책시설비 및 사고시의 피해정도 등을 고려하여 결정한다.
(5) 쇄파고 및 런업의 높이
파랑의 쇄파고 및 런업의 높이는 2.1.4 항에 따라 구하며 상하 한계는 파고의 1.0∼1.3배의 범위 내에서 취한다.
① 파랑이 쇄파하는 경우 : 파고 × 1.0∼1.3
② 파랑이 런업하는 경우 : 파고 × 1.0∼2.5
즉 계산상 파고의 1.0이하인 경우는 모두 1.0 으로 하고 1.3∼2.5배 이상인 경우는 상부구조가 취약하므로 방조제의 바깥쪽 비탈 피복공에 소단을 설치하는 등 비탈의 모양 구조의 변화를 주어서 쇄파고 또는 런업의 높이를 억제하든가 둑마루 및 피복공의 구조를 강화해야한다.
(6) 설계파고
파랑의 쇄파고 및 런업의 높이 산정할 때 사용하는 파고의 추정방법은 2.1 4 항에 의한다.
① 파랑의 쇄파고 및 런업의 높이를 산정할 때 사용되는 파고는 방조제 예정선 전체에서의 파고와 파장이다.
계산할 때는 우선 설계에 쓰이는 심해파로 부터 굴절, 회절, 수심변화, 쇄파 기타시설물 등의 영향을 고려하여 방조제 예정선 전면의 파고에 대한제원을 구하여 그 제원 또는 그것에 상당하는 심해파(Ho')의 제원으로부터 쇄파고와 런업의 높이를 구한다.
② 방조제의 제항표고 결정을 위한 런업높이 추정과 피복공의 규모 및 규격결정에 쓰이는 파고는 일반적으로 유의파 ()를 채택하여도 무방하나 2.1.4항에서 언급한 바와 같이 방조제의 규모가 크거나 간척지의 중요도에 따라 Hs∼H5 범위 내에서 채택할 수 있다. 방조내에 공업단지, 도시개발 등 중요한 시설이 계획된 경우에는 모형실험을 통하여 설계파를 결정하여야한다.
(7) 여유고 및 장기침하
방조제의 둑마루 표고는 2.1.4항에서 합리적으로 결정된 표고라 하여도 절대적으로 신뢰할 수 있다고 말할 수는 없다. 따라서 개괄적인 여유고 높이를 가산하게 되나 이것은 지반 또는 제체의 장기침하량과 기타 인접한 구조물과의 관계 또는 배후지를 포함한 간척지의 규모와 이용도 등을 고려하여 1m내외로 적절히 결정한다. 장기간에 걸쳐서 지반 또는 제체에 침하가 예상되는 경우에는 원칙적으로 이들의 값을 가산한 것을 둑마루 높이로 한다. 그러나 이들의 변화가 장기간에 걸쳐서 일어나는 것이므로 건설공사에서는 공사완료 시점부터 3년까지를 기준으로 하여 가산하고 그 이후에 대해서는 정도에 따라 더 돋기를 고려한다.
① 여유고
방조제의 여유고의 결정은 사업의 성격 구조물의 중요도 유지관리, 배후지의 이용계획, 구조물의 설치지점의 지질과 축조재료, 구조물의 기능, 축조구조물의 형식 및 형태, 피복공의 구조 등에 따라 결정되나 특별한 경우를 제외하고는 1.0m 전후로 여유고를 두고 영년변화량이 클 때에는 근원적인 기초지반 개량을 통해 대책을 강구한다.
② 장기침하
방조제 침하의 주요 원인은 성토제 및 기초지반의 압밀 등에 의해 발생되는 것으로 침하량이 과다할 때에는 지반을 개량해야 하며 피치 못할 침하에 대해서는 제방구조의 목적에 따라 악영향이 미치지 않도록 대책을 강구한다.
나) 둑마루 나비
(1) 둑마루나비의 결정기준은 다음에 의한다.
① 경사형이고 파라밋이 있는 경우
피라밋공을 제외한 둑마루 나비는 3m이상으로 한다.
② 경사형이고 파라밋이 없는 경우
월파가 허용되는 경우 둑마루 나비는 4 m이상으로 한다.
③ 직립형인 경우
단괴식, 부벽식 등의 방조제에서는 마루나비는 0.5m 이상으로 한다. 또한 배면에 토사를 사용하는 경우에는 콘크리트형을 제외한 마루나비는 3.0m 이상으로 한다.
(2) 둑마루 나비의 결정은 방조제의 설치 목적과 규모 둑마루의 시공재료 등에 따라 다르겠으나 월파의 침식등을 고려하면 둑마루나비가 넓은 것이 유리하나 경제성도 고려하여 경사형은 둑마루 부근에 작용하는 파력이 작으므로 3m이상 직립형에서는 도수(도수) 뚜는 연파의 낙하점을 가능한 둑마루에 있게 하는 것이 유리하다.
(3) 그러나 이밖에도 양안의 연결도로와의 관계, 보수시의 노폭, 누수와의 관계, 장래의 이용계획, 미관 등을 고려하여 결정해야 한다.
다) 비탈의 기울기
(1) 바깥쪽비탈의 기울기
① 바깥쪽 비탈의 기울기는 제체의 안정, 기초지반의 토질, 피복공의 재료와 구조, 방조제 전면에서의 수심과 파고, 시공의 난이, 배후지의 이용 및 해안의 이용 등을 고려하여 결정해야 한다.
② 바깥쪽비탈 기울기는 원칙적으로 표2.2-1에 따른다.
③ 바깥쪽비탈 기울기가 1:1.5 ∼ 1:2.0 정도인 것은 파랑의 런업 높이가 가장 크므로 주의해야하며 풍파가 큰 해안에서는 바깥쪽비탈에 나비가 넓은 소단을 만들어 파랑의 에너지를 감쇄하든가 파력에 따라 기울기를 바꾸는 것이 좋다. 이때 기울기의 변환점에 파력이 집중하는 경향이 있으므로 각 면으로 연결하든가 그 부분의 구조를 강화하는 등 고려한다.
<표 4.2-2> 바깥비탈 기울기

형 식

비탈기울기

점토피복식

> 3.0 할

아스팔트 피복식

> 3.0

사석식

> 2.0

돌붙임식

> 1.0

콘크리트블록 붙임식

> 1.0

콘크리트 피복식

> 1.0

돌쌓기식

0.3 ~ 1.0

반중력식

0.5 정도

부벽식

0.5 정도

이형블록식

> 1.5
(2) 안비탈의 기울기
① 안비탈의 기울기는 제체 토질 기초지반 피복공의 종류 각종 담수호의 이용 등을 고려하여 결정한다.
② 일반적으로 피복공 재료별 안비탈 기울기는 표 4.2-2으로 하는 것이 좋다.
③ 제고가 5m이상인 경우 또는 필요한 경우는 5m이하라도 나비 1.5m 이상의 소단을 만드는 것이 좋다.
연약지반의 경우는 하중을 분산시키기 위해서 저폭이 넓어지도록 소단을 설치하는 것이 좋다.
방조제 기초에 바닥다짐용(사석 및 돌망태 등)을 설치할 경우 피이핑 및 누수의 우려가 있으므로 침투로장을 확대시키기 위하여 기울기를 완만하게 할 필요가 있으며 소단 폭은 도로이용 목적 등을 고려한다.
<표 4.2-3> 안비탈 기울기

형 식

비탈기울기

점토 피복식

1:2 ~ 1:3

아스팔트 피복식

1:2 ~ 1:3

돌붙임식(사석식)

1:2 ~ 1:6

콘크리트블록 붙임식

1:1 ~ 1:3

콘크리트 피복식

1:1 ~ 1:3

돌쌓기식

0:3 ~ 1:0
라) 안쪽 및 바깥쪽 소단
(1) 안쪽 및 바깥쪽 소단은 비탈의 기울기, 제체의 안정, 기초지반의 토질, 축조재료, 피복공의 구조, 제고 및 도로이용계획 등을 고려하여 결정한다.
① 하부 의 소단나비와 표고는 해상과 시공조건들을 고려하여 결정한다.
② 바깥쪽 상부소단은 시공중의 운반로의 역할과 단면완성 후 파랑을 효율적으로 감세할 수 있도록 충분한 나비를 (나비의 범위는 또는 4H, L : 파장, H : 파고) 부여하여야 하며 경제성과 안전성에 대하여 검토해야 한다.
마) 접속도로
(1) 도로표고 나비 및 구조는 건설중의 운반로 역할과 제방구조로서 결함이 없으며 도로 구조령에 부합되도록 계획하여야 한다.
(2) 도로의 위치
방조제의 도로는 파랑이 직접 내습하는 위치는 피해야한다. 단, 설계빈도이상의 기상여건에서 월파를 허용되는 방조제는 아스팔트 및 콘크리트 포장을 원칙으로 하고 측구를 설치한다.
(3) 도로표고
도로표고는 고조위나 홍수위에 침수되지 않고 침윤선이 선택층이 하여야 하고 그 지역의 동결심도를 고려하여야 하며 제체침하에 따른 상기조건의 영향을 받지 않도록 하기 위하여 지반이 충분히 안정된 후에 여유고를 고려해서 도로를 완성해야 한다.
3) 방조제의 구조
(1) 방조제 구조는 외해의 수심과 해상조건, 기초지반의 토질, 구득이 용이한 축제재료, 축제공법 방조제 제체의 이용계획 및 간척지내부의 이용계획 등을 종합적으로 검토하여 결정한다. 각 구조 간에 연대성이 양호하고 상호균등한 안전율을 부여하며 유지관리 및 보수가 용이하며 외부에 노출되는 구조에 대하여는 외관도 고려하여 안전하고 경제적인 구조로 결정한다.
가) 성토공
(1) 성토 재료의 선정은 제방의 규모, 육상 및 수중의 시공조건, 토취장의 토취조건, 유속조건, 운반장비, 공기, 지수(止水) 효과 등 흙의 공학적 성질과 경제성을 고려하여 결정 하여야한다.
(2) 성토층은 해수침입을 방지하는 제체의 본체로서 그 공법은 소규모방조제 또는 시공초기에는 직접 축제가 가능하지만 수심이 깊고 조석량이 많은 대규모 방조제에서는 축제로 인한 침수단면의 축소로 조류속이 증대되어 유실량이 많아져 물막이가 곤란하므로 빠른 유속에 견딜 수 있는 재료로 우선 가물막이 (1차 물막이)한 후 성토층을 축조하는 것이 상례이다.
(3) 성토공의 단면은 둑마루 나비 도로 폭 및 성토재료의 안식각 등을 고려하고 또한 지반의 침하, 활동, 파이핑 작용 등이 발생치 않도록 만족한 단면이어야 하며 기초공 필터공 피복공과 일체가 되어야 한다.
(4) 성토 단면의 결정은 성토재료의 공학적 성질에 따른 침투로 길이와 비탈기울기를 검토하고 제체의 안전도가 고려되어야 하며 침윤선이 내제 비탈면에 벗어나지 않도록 필터공을 설치한다.
나) 바깥쪽 비탈의 피복공
(1) 바깥비탈면의 피복공은 파랑에 의하여 침식, 마모와 피복공 이면의 토사의 유출을 방지하며 토압, 파압 등의 마력에 대하여 안전한 구조이어야 한다.
(2) 비탈면에 작용하는 파압은 거의 모형시험에 의한 결과이므로 각점의 파압분포의 상대적인 관계는 대체로 알 수 있으나 그것으로 곧 각 점의 피복공의 강도가 정해지는 것이 아니므로 피복공의 설계는 경험적이어야 한다. 실제의 방조제에 대한 파압을 알 수 없다.
(3) 피복공의 강도 또는 그 재료의 크기는 작용하는 파랑의 성질 비탈면의 모양과 구조 재료 등에 의해 시공 장소 마다 다음에 기술하는 구조를 표준으로 하여 결정한다.
(4) 활동은 돌붙임이나 부록붙임인 경우는 돌빠짐 콘크리트 부침의 경우의 균열 파손 등으로 피복공 전체 또는 일부가 내려앉는 수가 있다.
(5) 피복공을 지지하고 있는 것은 지반의 토사 조약돌과 비탈끝의 바닥다짐공의 일부이므로 비탈기울기가 1:2와 같은 급한 비탈에서는 양 압력을 받은 피복재가 쉽게 이탈되므로 이러한 곳에 대해서는 비탈면에 소단을 설치하는 것이 효과적이다.