[2-1] 내진성능기준

1) 지반가속도
① 지진구역
...1. ‘KDS 17 10 00 내진설계 일반’(이하 ‘내진공통기준’)에 따라 대상교량이 위치한 행정구역에 따라 지진구역I 또는 지진구역II로 정한다.
② 지진구역계수(Z)
...1. 지진구역계수(Z)는 평균재현주기 500년 지진의 암반(기반암)에서의 가속도를 나타내며, 지진구역I은 0.11(g), 지진구역II는 0.07(g)이다.
③ 내진등급
...1. 4KDS 24 17 11 교량내진설계기준(한계상태설계법)’(이하 ‘교량내진기준’)의 내진등급에 따라 내진특등급, 내진I등급, 내진II등급으로 정한다.
④ 내진성능수준
...1. ‘교량내진기준’에 따라 ‘붕괴방지성능수준’으로 한다.
⑤ 내진성능평가지진
...1. 내진성능평가를 위한 내진성능평가지진은 설계지진과 동일하게 적용한다.
⑥ 위험도계수(I)
...1. ‘내진공통기준’에 따라 정한다.
⑦ 유효수평 지반가속도(S)
...1. ‘JCDS 17 10 00 내진설계 일반’에 따라 정한다.

2) 지반분류
① 토질주상도
...1. 지반운동이 입력되는 교대 및 교각에 대해 토질주상도를 조사한다.
...2. 암반까지의 깊이와 각 토층의 전단파속도를 조사한다. 전단파속도에 대한 자료가 없는 경우에는 표준관입시험 관입저항치 (SPT-N값)를 조사하고 이를 전단파속도로 변환한다.
② 평균전단파속도
...1. 토질주상도에 대해 평균전단파속도를 산정한다.
③ 지반분류 결과
...1. 지반운동이 입력되는 교대 및 교각에 대해 ‘KDS 17 10 00 내진설계 일반’에 따라 지반을 분류한다.

3) 설계응답스펙트럼
...1. 표준설계응답스펙트럼은 「시설물의 안전 및 유지관리 실시 [공통편]」 ‘내진성능평가 공통적용사항’에 따라 결정(구축)하며 주요정보(F_aS, 2.5()(F_aS), T_s 등)를 명시하여야 한다.
...2. 지반운동이 입력되는 교각 또는 교대별로 지반종류가 다른 경우 설계응답스펙트럼은 보수적으로 결정하거나 지반평균응답스펙트럼을 적용한다.

4) 입력지반운동
① 입력지반운동의 생성
...1. 비선형응답이력해석을 하는 경우에는 입력지반운동을 생성한다.
...2. 입력지반운동의 시간이력은 교량의 고정단 교각 위치의 지반종류에 대한 응답스펙트럼에 부합되도록 인공적으로 합성(“인공합성 지반운동”)한다. 만약, 고정단 교각이 복수이며 지반조건이 다른 경우에는 보수적인 스펙트럼 또는 평균스펙트럼에 부합되도록 생성하며, 다지점 가진 해석을 하는 경우에는 각 지반종류의 스펙트럼에 부합되도록 생성한다.
...3. 인공합성 지반운동의 구간선형 포락함수는 「KDS 17 10 00 내진설계일반」, 4.2.1.4(10)에 따른다.
...4. 입력지반운동은 수평 2축방향 지반운동의 시간이력과 수직방향 지반운동(수직방향 지반운동의 영향이 작다고 판단되는 경우 생략 가능)을 1세트로 구성하며, 최소 3세트 이상을 생성한다.
② 스펙트럼 부합성
...1. 생성된 지반운동의 시간이력은 설계(적용)응답스펙트럼에 부합되는 것을 확인하여야 한다.
...2. 부합성 여부는 「KDS 17 10 00 내진설계 일반」, 4.2.1.4(10)⑥⑦에 따른다.
③ 입력지반운동의 상관계수
...1. 임의의 2개의 입력지반운동간의 상관계수는 0.16을 초과하지 않아야 한다.

[2-1] 내진성능기준

1) 지반가속도
④ 내진성능수준
기능수행수준에 대해서는 설계법이 아직 확립되지 않아서 현 기준에서는 붕괴방지수준만을 만족하도록 요구하고 있다.
⑤ 내진성능평가지진
... 그러나 실제로는 교량을 지속적으로 보수∙보강하여 사용하기 때문에 잔존수명이 큰 의미를 갖지 못하기 때문에 신설교량에 준하여 내진성능평가지진을 설정하는 것이 보다 합리적이라는 의견을 반영한 것이다.
⑦ 유효수평 지반가속도(S)
... 다만 ‘국가지진위험지도’를 사용하여 결정한 값이 행정구역을 사용하여 산정한 값의 80% 보다 작은 경우에는 행정구역으로부터 산정한 값의 80%를 사용한다. ...

2) 지반분류
① 토질주상도
...1. ... 일반적으로 교축방향으로는 고정단 교각(단경간교의 경우 교대)이 하나이므로 이 교각의 하부지반으로 지반을 분류한다. ...
...2. ...만약 각 토층의 전단파속도에 대한 자료가 없고 대신 표준관입시험 관입저항치 (SPT-N값)가 주어진 경우에는 국내 지반에 대하여 제안된 적정한 상관관계식을 사용하여 전단파속도로 변환한다. 단，표준관입시험 시 단단한 암질에 도달하여 항타수가 50에 이르러도 30 cm 깊이를 관입하지 못한 경우 50타수 이상의 N값은 선형적인 비례관계를 토대로 30cm 두께 관입 시 N값으로 환산하여야 하고 환산 N값의 최댓값은 300을 적용하여야 한다.

[LINK] 공학공식집: 6.8.4 표준관입시험(SPT) N값을 전단파속도(Vs)로 변환

② 평균전단파속도

\[ V_{s,soil} = \frac{\sum\limits_{i=1}^{n} d_i}{\sum\limits_{i=1}^{n} \frac{d_i}{V_{si}}} \]

여기서, \( d_i \)와 \( V_{si} \)는 각각 기반암까지의 \( i \)번째 토층의 두께(m)와 전단파속도(m/s)이며, \( n \)은 기반암까지 토층의 갯수를 나타낸다.

③ 지반분류 결과
...1. ... 만약 기반암까지 도달하지 못하여 깊이(H)를 특정하지 못한다면 지반가속도가 보수적으로 산정되도록 지반을 분류한다.

[LINK] 공학공식집: 6.8.4 지반의 분류

3） 설계응답스펙트럼

...2. 일반적으로 교축직각방향으로는 모든 교각 및 교대에 하나 이상의 고정받침을 갖는다. 따라서 교축직각방향으로 교각 및 교대 위치에 따라 지반종류가 다르다면 각각 분류한다. 이때 설계응답스펙트럼 구축에 필요한 지반증폭계수(\( F_a \) 및 \( F_v \))는 각 교각 및 교대가 지지하는 반력의 비율대로 적용할 수 있다. <해설표 2.1-1>은 각 교대 및 교각의 반력비와 지반종류가 다른 3경간 연속교(내진등급)의 평균지반응답계수를 결정하는 예이다. 만약 평균지반증폭계수를 적용하지 않는다면 보수적으로 가장 불리한 조건의 지반종류를 적용하며 이의 지반증폭계수를 적용한다.

\[ \bar{F}_a = \sum \left( \frac{r_j}{\sum r_i} \cdot F_{aj} \right) \]

해설식 (2.1-2)

여기서, \( r_j \): \( j \) 지점의 반력

[LINK] 공학공식집: 6.5.2 설계응답스펙트럼

4） 입력지반운동
③ 입력지반운동의 상관계수
...1. 입력지반운동은 2개의 직교하는 주축방향(교축 및 교축직각 방향)과 하나의 수직방향으로 통계학적으로 독립된 지진입력이며 이들이 동시에 작용하는 것으로 하여 해석한다. 만약 통계학적으로 독립되지 않은 지반운동을 입력한다는 것은 지반운동이 특정한 방향으로 입력되는 것을 의미한다. 두 방향으로 입력되는 지반운동의 상관계수가 0.16을 초과하지 않는다면 두 입력지반운동은 서로 독립된 것으로 간주할 수 있다.