댐 내진설계

정의와 핵심 키워드

댐 내진설계는 설계지진에 대해 댐이 허용 거동한계 안에서 안전을 유지하도록 하중과 기준을 정하는 설계다.

핵심 용어는 설계거동한계, 정역학적 내진설계, 설계진도, 댐 형식이다.

쉽게 말하면 지진이 와도 댐이 물을 막는 기능을 잃지 않도록 미리 계산하는 일이다.

댐 형식별 거동 차이

댐 형식에 따라 거동 한계가 달라서 답안은 형식별로 나누어 쓴다.

콘크리트 중력댐은 자중으로 수평력에 저항하므로 본체의 인장응력과 균열이 안정을 좌우한다.

필댐은 제체의 변형과 기초 액상화가 주된 문제다.

같은 지진이어도 검토 항목과 허용 거동이 다르다.

설계거동한계 두 수준

설계거동한계는 지진 시 구조물이 허용하는 변형과 손상의 범위다.

기능수행수준은 댐체가 탄성 또는 탄성에 준하는 거동에 머무는지 본다.

붕괴방지수준은 국부 소성 변형을 허용하되 취성파괴와 좌굴은 막는다.

두 수준을 같은 기준으로 쓰면 안 된다.

정답은 기능수행수준의 탄성 또는 탄성에 준하는 거동이다.

정역학적 내진해석

정역학적 내진해석은 지진에 의한 관성력을 정적 수평하중으로 바꾸어 안정을 검토한다.

지진관성력은 댐체 자중에 설계 수평진도를 곱해 구한다.

활동과 전도에 대한 안전율을 계산하고, 1.0 미만이면 불안정으로 판정한다.

단위폭 1m당 가상의 값으로 직접 구해 보자.

지진관성력은 5,000kN/m이고, 수평력 합계는 20,000kN/m이다.

활동 저항력 35,000kN/m와 수평력 20,000kN/m로 안전율을 구한다.

정답은 1.75다. 0.7 × 50,000을 20,000으로 나눈 값이다.

기준 체계와 흔한 실수

댐 내진설계는 여러 기준이 층을 이룬다. 공통 기준은 내진설계 일반이다.

댐 전용 기준은 KDS 54 17 00이며, 형식별 거동한계와 정역학적 해석을 규정한다.

다목적댐은 명시 대상이고, 그 밖의 댐은 대통령령으로 정하는 시설에 해당하면 대상이 된다.

흔한 실수는 정역학과 동역학의 혼동이다.

붕괴방지 조건과 액상화 검토를 빠뜨리지 않도록 한다.

정리

핵심을 정리하자. 기능수행수준은 탄성, 붕괴방지수준은 소성 허용이다.

정역학적 내진설계는 지진을 등가 정적 하중으로 바꿔 안정을 검토하는 방법이다.

댐 형식과 기반 조건에 맞춰 거동한계와 해석 방법을 고른다.