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비탈면 내진설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
- 비탈면의 내진설계에 적용
- 지진으로 인한 비탈면 파괴 및 주변 구조물 피해 최소화 위한 최소 내진설계 요구조건 규정
1.2 적용범위
- 건설공사 시 발생하는 내진설계가 필요한 비탈면
- 시설물별 설계기준에서 비탈면에 대한 내진설계기준이 정해진 경우 해당 기준 우선 적용
- 필요 시 제 (1)항에 해당되지 않는 경우에도 적용 가능
1.3 참고기준
- 관련 법규: 건설산업기본법
- 관련 기준: KDS 17 10 00 내진설계 일반
1.4 용어의 정의
- 내용 없음
1.5 기호의 정의
- 내용 없음
1.6 설계고려사항
1.6.1 내진설계 대상 비탈면
- 지진에 대한 비탈면 안정해석을 통해 예상되는 붕괴 형식에 따라 인접 주 구조물의 안전 및 기능 영향 정도를 파악하여 결정
1.6.2 내진설계 대상 비탈면의 내진등급 적용
- KDS 17 10 00 (4.1.1) 준용하여 주 구조물 내진등급에 따라 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급 적용
- 내진특등급: 내진특등급으로 건설된 주 구조물의 안전 및 기능에 영향을 미치는 비탈면
- 내진Ⅰ등급:
- 내진Ⅰ등급으로 건설된 주 구조물의 안전 및 기능에 영향을 미치는 비탈면
- 고속철도 및 일반․도시․광역 철도의 안전 및 기능에 영향을 미치는 비탈면
- 고속국도, 자동차전용도로, 특별시도로, 광역시도로 또는 일반국도의 안전 및 기능에 영향을 미치는 비탈면
- 발주자 판단에 의해 내진Ⅰ등급 설계가 필요하다고 판단되는 비탈면
- 내진Ⅱ등급:
- 내진Ⅱ등급으로 건설된 주 구조물의 안전 및 기능에 영향을 미치는 비탈면
- 지방도, 시도 및 군도의 안전 및 기능에 영향을 미치는 비탈면
- 내진특등급 및 내진Ⅰ등급에 속하지 않는 비탈면 중 내진설계가 필요한 비탈면
1.6.3 비탈면의 내진성능수준
- 붕괴방지수준
- 설계지진하중 작용 시 인장균열, 부분적 탈락, 배부름 등의 손상 가능하나, 주변 구조물 붕괴 및 대규모 피해 방지, 인명 피해 최소화 목표
1.6.4 비탈면의 설계지반운동 수준
- KDS 17 10 00 (4.1.3) 따름
1.6.5 비탈면의 내진성능목표
- KDS 17 10 00 (4.1.4) 따름
- 내진등급별 최소 내진성능목표 만족하도록 설계 (표 1.6-1 참조)
| 내진등급 | 내진성능수준 | 기능수행수준 | 붕괴방지수준 |
|—|—|—|—|
| 내진특등급 | 평균재현주기 200년 | 평균재현주기 2,400년 | – |
| 내진Ⅰ등급 | 평균재현주기 100년 | 평균재현주기 1,000년 | – |
| 내진Ⅱ등급 | 평균재현주기 50년 | 평균재현주기 500년 | – |
1.6.6 비탈면의 설계 지반운동의 결정
- 유효수평지반가속도(S)는 KDS 17 10 00 (4.2.1.1) 지진구역계수(Z) 이용 방법 또는 행정안전부의 국가지진위험지도 이용 방법 사용 가능
- 지진구역계수(Z) 이용: 비탈면 지역적 위치에 따른 지진구역계수(Z)와 내진등급별 재현주기를 고려한 위험도계수(I) 곱하여 산정
- 국가지진위험지도 이용: 비탈면 내진등급별 재현주기와 재현주기별 국가지진위험지도 참조하여 구하며, 지진구역계수(Z) 이용하여 산정한 값의 80% 보다 작지 않아야 함
- 지진구역계수 및 국가지진위험지도에서의 유효수평지반가속도(S)는 보통암 노두 기준으로 평가, 지표면에서의 유효수평지반가속도(S)는 토질조건, 지질조건, 지표 및 지하 지형이 지반운동에 미치는 영향 고려
- 깎기비탈면에서 보통암 상태의 노두가 노출되는 경우, 국가지진위험지도 및 지진구역계수(Z)를 통하여 결정된 유효수평지반가속도(S)를 직접적으로 이용 가능
2. 조사 및 계획
2.1 일반사항
2.1.1 내진설계를 위한 조사
- 대상 부지의 지진응답특성 평가, 지반 또는 구조물의 액상화에 대한 저항성 평가로 나뉘어 실시
- 대상 부지의 지진응답특성 평가:
- 시추조사: 지층 구성, 지하수위, 실내시험 용 시료 채취
- 현장시험: 각 지층의 탄성파전파특성 얻기 위한 시험
- 실내시험: 각 지층별 물성시험 및 역학시험, 다양한 변형률 상태에서의 동적물성치 획득 위한 시험
- 지반 또는 구조물의 액상화에 대한 저항성 평가:
- 현장시험: 지층별 전단강도 및 강성 추정 가능한 시험 (표준관입시험, 콘관입시험, 탄성파시험 등)
- 실내시험: 다양한 지진동 모사하여 변형율 크기별 변형계수 및 감쇠특성 얻기 위한 시험 (진동삼축시험, 단순전단시험 등)
- 모형시험: 진동대 시험, 원심모형시험 등
3. 재료
- 내용 없음
4. 설계
4.1 설계일반사항
- 비탈면이 속한 주 구조물이 활성단층이 지나가는 지역, 활성단층 인접지역, 지진 시 액상화 또는 과다한 침하가 예상되는 지역에 있고 비탈면에도 영향이 있는 경우, 지반 보강 또는 개량하여 비탈면 붕괴 가능성 감소
- 비탈면의 내진설계는 내진성능수준에 따른 내진성능목표 만족시키도록 설계
- 비탈면의 내진설계 검토 항목:
- 비탈면 기초지반의 액상화 가능성
- 비탈면 자체의 활동에 대한 안정성
- 비탈면의 내진 안정성 검토 후 불안정한 경우 안정화 대책 수립
4.2 내진설계절차
- 비탈면의 내진설계는 비탈면과 비탈면 하부 기초지반의 지반조건에 따라 우선적으로 액상화 발생가능성 검토 후 비탈면 안정성 검토 수행
- 액상화 평가방법 및 기준안전율은 KDS 17 10 00 (4.7) 따름
- 지진하중을 고려한 비탈면의 활동에 대한 기준안전율은 표 4.2-1과 같음
| 구분 | 기준안전율 | 참조 |
|—|—|—|
| 지진 시 안정해석 | FS > 1.1 | – 지진관성력은 파괴토체의 중심에 수평방향으로 작용 – 지하수위는 실제 측정 또는 평상시의 지하수위 적용 |
4.3 지진 시 비탈면 안정해석
- 지진 시 비탈면 안정해석 방법: 유사정적해석방법, Newmark방법, 동적해석
- 유사정적해석: 한계평형해석에서 파괴토체의 중심에 지진계수를 적용한 등가의 지진관성력을 수평방향으로 작용시키고 정적인 방법과 동일한 방법으로 해석 수행
- 안정해석에서 기준안전율을 확보하지 못하는 경우 Newmark의 변위해석법 추가 수행. 허용변위기준은 비탈어깨에서 비탈면높이의 1% 변위 이내
- 동적해석: 유한요소해석 또는 유한차분해석 프로그램 이용하여 수행. 입력하중은 기반암에서의 가속도 시간이력 이용
참고:
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