2020년 9월 8일 화요일

지하층의 영향을 고려한 지상구조 내진설계용 지반증폭계수

ConBasement는 지침 3.3(1)의 조건을 모두 만족하면 지침 3.3(2)에 따라서 지하층의 영향을 고려하여 지상구조의 내진설계용 지반증폭계수를 산정하고, 단주기와 1초주기 설계응답스펙트럼가속도(SDS, SD1) 그래프를 작성한다. 또한, ConBasement는 지진토압에 의한 지하구조물의 횡변위(c)를 산정할 수 있어, 1차 해석결과인 c값을 2차 해석모델에 입력하여 다시 해석을 수행하면 c값이 고려된 유효지반증폭계수를 결정할 수 있다.


지침 3.3(2)에서 반응수정계수(R = 3)가 적용되지 않은 지진토압에 의한 지하구조물의 횡변위를 c로 정의하고 있으나, 건축구조기준의 ‘지하구조물의 지진력저항시스템’의 규정과 지침 2.3(2)에 따라서 반응수정계수(R = 3)를 적용하고 변위증폭계수(Cd = 2.5)를 곱한 횡변위로 정의할 수 있다. 따라서 ConBasement는 지침 2.3(2) 따른 방법으로 c를 정의한다.


지침 3.3 지하층의 영향

(1) 다음의 조건을 모두 만족하는 경우, 지하층의 영향을 고려하여 각 지반조사 위치에서의 지반증폭계수를 조정할 수 있다.

• 지하구조물이 지진토압에 대하여 안전하게 설계되어 있는 경우.

• 지반종류가 S1, S2, S3 (전단파속도가 260m/s 이상)이고, 지진토압과 지진하중이 기초저면의 지반에

직접 전달될 수 있도록 기초저면에 견고하게 정착되어 있는 경우.

(2) 6장 응답변위법에 의하여 계산되는 지표면에서의 자유장 지반의 횡변위를 a로 정의하고, 지하구조 바닥에서의 지반의 횡변위를 b, 반응수정계수가 적용되지 않은 지진토압에 의한 지하구조물의 횡변위를 c로 정의하면, KDS 41 17 0 건축물 내진설계기준에서 정의하는 지반분류에 따른 지반증폭계수 F는 다음과 같이 조정할 수 있다.

유효지반증폭계수 Feff = Frock + (Fsoil - Frock)((b+c) / a) (3-1)

(3) 지하구조물의 강성이 매우 큰 경우에는 식 (3-1)에서 근사적으로 c ≈ 0을 사용할 수 있다.

[해설]

지침 해설그림 3-2. 지반운동에 대한 지하층의 영향 (청주대학교, 김동관 교수 강의자료 그림)

a = 지표면에서 지반의 횡변위(횡이동)

b = 지하구조바닥에서 지반의 횡변위(횡이동)

c = 지진토압에 의한 지하구조물의 횡변위(층 횡변위)

b + c = 유효지반계수 산정을 위한 지진시 지하구조물의 총 횡변위(횡이동+층횡변위)




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