응답변위법

정의

응답변위법은 지진 시 생기는 지반변위를 입력으로 하여 지중구조물을 정적으로 계산하는 등가정적 해석법이다.

지중구조물은 주변 지반에 구속되어 있어 지반이 움직이는 만큼 함께 움직인다.

지상구조물의 관성력 중심 해석과는 출발점이 다르다.

비교

응답변위법은 지반변위가 지배적인 선상 구조물에 쓰이는 방법이다.

등가정적해석법과 달리 관성력보다 지반 변형이 구조 응력을 결정한다.

지반변위가 지배적인 지중 벽체 구조물은 응답변위 해석방법을 적용한다.

해석 절차

응답변위법의 해석 절차는 도시철도 내진설계기준 제25조 ②항의 순서를 따른다.

먼저 해석단면과 지반조건을 정하고 설계응답스펙트럼을 산정한다.

이어서 지반변위와 지반반력계수, 설계하중을 구한 뒤 부재력을 계산한다.

모델과 하중

지반-구조물 상호작용력은 지반 스프링 강성과 지반변위와 구조물 변위의 차이로 정해진다.

여기서 u_ff는 자유장 지반변위, u_s는 구조물 변위다.

지진하중은 측벽토압, 상판과 저판과 측벽의 주면전단력, 관성력으로 구성한다.

구조체에 가장 불리한 응력과 변위가 생기도록 이 하중을 작용시킨다.

시험 포인트

시험에서는 응답변위법을 관성력 중심으로 잘못 이해하는 경우가 많다.

지반변위가 주된 하중이라는 점과 불리 조건의 응력·변위 검토를 함께 쓴다.

채점에서는 해석 절차와 지반반력계수, 비선형 전단탄성계수 사용을 함께 본다.

정리

응답변위법은 지반변위를 입력으로 지중구조물을 정적으로 해석하는 방법이다.

지반반력계수 모델과 비선형 전단탄성계수가 결과를 좌우하는 핵심이다.

시험에서는 정의, 해석 절차, 적용 유의점을 함께 정리해 답한다.