교각주위 국부세굴 방지를 위한 사석크기 결정 공식

A formula for the Decision of the Riprap Size for the Local Scour Protection around Bridge Piers

본 논문에서는 교각주위에서의 국부세굴 방지를 위한 사석 크기 및 접근각도 영향계수를 결정하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험결과에 기초하여 사석크기 결정 공식과 접근각도 영향계수를 제안하였다. 접근각도 영향계수는 교각의 장폭비에 따라 다른 값을 보이며 교각에서의 접근각도가 증가됨에 따라 영향계수가 증가하는 경향을 보인다. 본 연구에서는 90%, 92.86%, 95%의 개도비와 1∼4의 장폭비를 가진 교각과 00, 150, 300, 450 및 600의 접근각도에 따른 실험을 실시하여 교각주위에서 국부 세굴 방지를 위한 사석크기를 결정하는 1개의 공식을 제안하였다. 본 논문에서 제안된 사석보호공의 크기 결정공식을 사용하여 사석을 크기를 산정한 결과와 기존의 6개의 사석 보호공 공식을 비교한 결과, 본 공식을 사용한 결과는 Richardson 공시을 이용하여 산정한 사석크기와 비슷한 결과를 나타내었다. 교각설치지점에 대한 흐름의 접근각도 영향계수가 고려된 본 논문에서 제안된 사석보호공 공식은 향후 국내 하천에서의 국부세굴 방지를 위한 사석보호공 설계에 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

In this paper, the experiments to decide the riprap size for the local scour protection at bridge piers and the coefficients of attack angle were conducted. A formula for the decision of the riprap size and a figure for the coefficients of attack angle were suggested based upon the experimental results. The coefficients of attack angle indicate different values based on the variation of the length-width ratio of bridge pier and the coefficients are increased by the increment of the attack angle. In this paper, the experiments using the piers having the opening ratios of 90%, 92.86% and 95% were conducted. Also, the attack angles 0$^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$ and 60$^{\circ}$ as well as four different length-width ratios of the bridge pier were utilized. The suggested formula were compared with 6 different formulas and the riprap sizes calculated using the equation suggested in this paper indicate the similar patterns with the formula suggested by Richardson. The suggested formula in this paper can be widely applied in the riprap design for the local scour protection around the bridge pier with the consideration of the attack angle to the flow.