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지반분류가 S4 일 때 지진토압의 산정에 대하여

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  • 하이구조
  • 21-12-31 12:00
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Question :
 
안녕하세요. 구조설계3년차 구린이입니다.
저희가 구조설계를 할때 지반조사보고서가 없는 경우, 응답스펙트럼 주기를 보면 s5보다 s4가 단주기에서 증폭이더 큰 관계로 s4를 종종적용하곤 하던데,
 
s4로 가정한 경우 지하구조물 깊이가 기초 저면까지 6미터이고 지하1개층 밖에 없을때
s4의 범주는 기반암 밑이 20미터에서 50미터까지, 또는 전단파속도 180m/s이므로 s4로 가정한 경우
등가정적지진토압을 적용하지 못하는거 아닌가요?
 
등가정적지진토압을 적용할 경우 기반암깊이가 기초의 2/3위치에 있을때 적용하는걸로 알고 있는데,
s4의 경우는 기반암깊이가 20미터부터 시작이니 단일코사인법으로 적용해야하는거 아닌지에 대한 질의입니다.
 
저희소장님 말씀으로는... s4로 가정하는 경우에는 기반암깊이가 20미터에서 50미터 이거나
전단파속도가 180이상인 경우 둘 중 하나라도 속하면 s4로 볼 수있으니 등가정적지진토압을 적용하라는데... 저는 지반조사보고서가 없어서 s4로 가정한 경우 기반암깊이가 20미터부터 시작하는 범주에 속하는 것 같아서... 질의드려봅니다
 
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Answer :
 
아래는 “KDS 41 17 00 건축물 내진설계기준 > 4.1.1 지반종류”를 발췌한 내용입니다.
 
지반의 분류는 KDS 17 10 00 의 4.2.1.2를 따른다. 단, 건축물의 특성을 반영하여 아래와 같이 수정하여 적용할 수 있다.
(1) 기반암깊이가 3m 미만인 경우 지반으로 볼 수 있다.
(2) 기반암의 위치가 기준면으로부터 30m를 초과하는 경우 상부 30m에 대한 평균 전단파속도를 토층의 평균전단파속도로 볼 수 있다.
(3) 대상지역의 지반을 분류할 수 있는 자료가 충분하지 않고, 지반의 종류가 S5일 가능성이 없는 경우에는 지반종류 S4를 적용할 수 있다.
 
추가적으로, “건축물 내진설계기준 및 해설(2019) > 4.1.1 지반종류 > (3) 해설”의 일부를 발췌한 내용입니다.
(3) 대상지역의 지반을 분류할 수 있는 자료가 충분하지 않는 경우에 지반종류 S4를 적용할 수 있다. 다만, 14.지하구조물 내진설계에서 요구하는 지진토압 산정 시, 다음의 조건을 적용한다.
① 암반까지의 심도는 국토지반정보 포털시스템에서 인접 시추공의 자료를 활용하여 참조할 수 있다.
② 지반의 변위를 산정하기 위한 지반의 물성은 평균전단파속도 180m/s를 적용한다.
③ 지반반력계수를 산정하기 위한 지반의 물성은 평균전단파속도 360m/s를 적용한다.
 
 
우선, 질문의 내용을 정정하자면, 지반의 분류는 기반암깊이와 전단파속도를 모두 고려하여야 하며, 둘 중 하나만 속하는 것으로는 분류할 수 없습니다.
 
질문에 대한 답변으로
지진토압의 산정은 구조설계자의 판단이 중요한데, 일반적으로 실무에서는 응답변위법을 많이 사용하지만, 설계자의 판단에 따라 등가정적법, 시간이력해석법 등 다른 방법을 적용할 수 있습니다.
 
질문자님께서 말씀하신 건물을 미루어 볼 때, 기반암과의 거리는 충분히 떨어져 있고, 기초상면까지의 깊이가 5m 내외이며, 정적토압 및 수압에 대해 안전하게 설계되어 있다면, 지반을 S4로 가정하였다 하더라도 등가정적법을 적용하여도 큰 문제가 없을 것으로 사료됩니다.
 
다만, 위 해설과 질문하신 점을 미루어 볼 때, 일반적인 상황에서 자료가 충분하지 않아 S4로 가정하였다면, 응답변위법을 적용하는 것이 바람직해 보입니다.
 
저희 하이구조에서도 이와 같은 상황에서 지진토압의 산정은 응답변위법을 사용하고 있습니다.
 
 
오늘도 좋은 하루되세요. ^^

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