교량 내진설계

교량 내진설계의 정의

교량 내진설계는 설계지진에 대해 교량이 요구 내진성능수준을 만족하도록 하는 설계다.

내진등급과 설계지반운동을 정하고, 지진력을 산정해 구조를 설계한다.

쉽게 말해 지진이 와도 무너지지 않고 기능을 유지하도록 미리 계산하는 일이다.

핵심 용어는 내진등급, 내진성능목표, 설계지반운동, 응답수정계수다.

내진등급과 내진성능수준

내진등급은 교량이 지진으로 손상되었을 때 사회에 미치는 영향으로 정한다.

내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급으로 나뉘며 긴급 차량이 다니는 주요 교량은 상위 등급을 받는다.

내진성능수준은 기능수행수준과 붕괴방지수준 두 가지다.

각 수준은 지진 후 교량에 허용되는 손상의 정도를 뜻한다.

내진성능목표는 설계지반운동과 최소 요구 내진성능수준의 조합이다.

지진력 산정 원리

지진 시 상부구조의 관성력은 받침을 거쳐 교각과 기초로 전달된다.

설계는 탄성해석으로 구한 지진력을 응답수정계수 R로 나눠 설계지진력을 얻는다.

큰 지진에서 부재가 소성변형으로 에너지를 흡수하는 것을 설계에 반영한다.

교각 기둥 하단처럼 모멘트가 최대인 곳에 소성힌지를 두고 횡방향 철근을 촘촘히 배근한다.

설계 절차와 해석법

교량 내진설계는 내진등급과 성능목표를 정하는 것으로 시작한다.

이후 설계지반운동을 정하고 구조를 해석해 지진력을 산정한다.

해석법은 등가정적, 응답스펙트럼, 시간이력의 세 가지다.

교량 규모와 비선형성 기준으로 해석법을 고르고 응답수정계수로 설계지진력을 보정한다.

헷갈리는 점

가장 많이 틀리는 것은 내진등급과 성능목표를 혼동하는 것이다.

내진등급은 중요도 분류이고, 성능목표는 내진성능수준과 재현주기의 조합이다.

탄성해석은 응답수정계수로 나누고, 탄소성해석은 그대로 쓴다.

채점 포인트는 등급 기준, 성능수준 두 가지, 재현주기, R 적용 조건이다.

직접 풀어 보기

탄성해석 결과를 응답수정계수 R로 나눈 값이 무엇인지 골라 보자.

나눈 결과인 F_d가 설계지진력이고, F_e는 나누기 전의 탄성 지진력이다.

정리하면 내진등급은 3단계이고, 내진성능수준은 기능수행과 붕괴방지 2가지다.