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부지응답해석에 기초한 지하공간 내진설계 개념
Aseismic design concept for underground space based on site response analysis 원문보기

터널기술 : 한국터널공학회논문집, v.12 no.3, 2010년, pp.257 - 264  

박인준 (한서대학교 토목공학과) ,  유지형 (경일대학교 토목공학과)

초록
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본 논문은 부지응답해석 및 실내시험에 기초한 지하공간 내진설계 개념을 제안하는데 목적을 두고 있다. 설계응답 스펙트럼 및 가속도시간이력과 같은 입력운동의 통제점 위치와 기반암 가정물성이 내진설계에 매우 중요한 역할을 하고 있음을 본 연구결과를 통해 알 수 있었다. 그러므로 통제점 위치에 따른 지표면 자유장운동, 기반암운동 또는 암반노두운동 지반운동 변화를 합리적으로 모델링 할 수 있는 적절한 지반응답 모델을 이용하면 지진하중을 받는 지하공간의 합리적인 경계조건을 모사할 수 있고 현실적인 내진설계가 가능하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study proposed the aseismic design concept for underground space based on site response analysis and laboratory tests. The results of this study showed that the location of the control points of input motions such as design response spectra and time history of acceleration and the assumption of...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 나타낸 것이다. 본 개념도를 통해서 해석사례별 결과분석의 이해를 돕도록 하였다. 여기서 입력지진 통제 점 위치(ⓐ는 암반의 노두면(보통암), ​​​​​​​ⓑ는 층내 기반암면(연암과 보통암 경계면) 그리고 ​​​​​​​ⓒ는 지표면 자유장면 (매립층)으로 정의할 수 있다.
  • 세계 각국에서 이용되고 있는 내진설계기준에서는 기반암위에 비교적 균질한 지층이 존재할 경우 이 지층의 특성을 고려한 설계 지반운동을 산정하는 간편법을 제시하고 있으나 단층대 또는 연약지반대가 폭 넓게 발달된지형으로 분류되는 경우에는 부지고유의 특성평가에 의하여 지반운동을 산정하도록 규정하고 있다. 논문에서는 기반암 위에 연약층이 깊게 존재하는 국내○○지역을 대상으로 1차원 파전달 이론에 기초한 지반 응답해석을 실시한 후, 결과를 검토하고 설계운동 적용 위치에 따른 지반운동 변화 및 원인을 분석하였다. 그 결과를 이용하여 현실적인 지하공간 내진설계를 제안하였다.
  • 본 연구의 목표를 달성하기 위하여 대상지반의 기반암을 탄성으로 가정하는 경우와 강성으로 가정하는 경우 두 가지 해석사례에 대하여 연구하였다.

가설 설정

  • 1차원 지반응답해석에서는 모는 지증의 경계는 수평이고 지반의 수평응답은 기반암 아래에서 수직으로 전파되는 SH파에 기인한다고 가정 한다. (박인준 드 2005; 최승호 드 2009).
  • 시험결과 매립층과 실트질 모래 1 및 실 트질 모래 2와 자갈층의 곡선은 거의 일치하는 결과를 나타내었으므로 해석 시 동일한 곡선으로 가정하였다. 시험 결과를 얻지 못한 변형률 구간(0.
  • 2g에 맞도록 축척 변경하여 그림 2와 같은 설계 응답 스펙트럼으로 특성화하였다. 여기서 사용된 표준 설계 응답 스펙트럼은 견고한 지반의 지표면 운동을 기준으로 작성되었으므로 입력 운동의 통제점(control point)은 암반노두로 가정하였다(New mark 등 1973).
  • 해석사례 1에서는 대상지반의 기반암(전단파속도가 750 m/sec이상인 보통암 이상)을 탄성으로 가정하여 설계 운동의 입력위치를 암반노두(그림11 # 참조)에 적용하여 해석하였다. 해석결과 깊이별 시간 이력에서의 최대 가속도 및 전단변형률을 깊이에 따라 나타내면 각각 그림 5(a), (b)와 같고 위치별 가속도 시간이력은 그림 6, 위치별 응답의 주파수 성분은 그림 7과 같다.
  • 해석사례 1은 기반암을 탄성으로 가정하였고 입력 운동 위치는 암반노두로 그림 11의 ​​​​​​​ⓐ위치에 해당한다. ⓐ 에서는 앞에서 제시한 바와 같이 지층에 의한 경계조건이 존재하지 않으므로 최대진폭이 입사파 최대진폭의 2 배가 된다.
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참고문헌 (8)

  1. 박인준, 박성용, 김수일, 김상환 (2005), "박스 지하구조물의 간편 내진해석", 터널기술, 한국터널기술공학회 논문집, 제7권, 제3호, pp. 249-257. 

  2. 최승호, 박인준, 김상환 (2009), "대형지하공간의 내진해석", 터널기술, 한국터널공학회 논문집, 제11권, 제2호, 6월호, pp. 163-174. 

  3. 한국지진공학회 (1997), "내진설계기준연구(II)," 건설교통부. 

  4. Chen, C. (1974), "Simulation of three component spectra compatible time histories," 2nd ASCE Specialty Conference on Structural Design of Nuclear Plant Facilities, ASCE, Vol. I-A, pp. 72-79. 

  5. Idriss, I.M. and Sun, J.I. (1992), "Shake91 User's Guide," University of California. 

  6. Newmark, N.M., Blume, A. and Kanwai, K. K. (1973), "Design response specta for nuclear power plants," ASCE Structural Engineering Meeting, San Francisco. 

  7. Seed, H.B., Ugas, C. and Lysmer, J. (1976), "Site-dependent spectra for earthquake-resistant design," Bulletin of Seismological Society of America, Vol. 66, No. 1, pp. 221-243. 

  8. U.S. Atomic Energy Commission (1973), "U.S. Atomic Energy Commission Regulatory Guide 1.60, Design Response Spectra for Seismic Design of Nuclear Power Plants". 

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