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관훈 당
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1 2014 년도한국철도학회추계학술대회본문집 KSR2014A192 내진설계미반영된도시철도시설물내진보강선정기준에관한연구방안 Seismic design incorporated city railway facilities s. progressive study on the measures of the river selection criteria 백종명 * 신민호 ** 김한배 *** 김박진 **** ABSTRACT In 2009, in the wake of the earthquake disaster control law enforcement decree did not apply to seismic design of subway structures for earthquake resistance performance of reinforcement. Therefore, the earthquake caused fatalities, the city is an important railway structures collapse, loss of function of the routes Award for significant facility damage and minimize the risk, in particular the subway structure is exposed and non-exposed applied to shockproof performance reinforcement exposed several problems encountered in applying, in this study, the seismic performance of reinforcement applies the appropriate methods and performance when it comes to selecting evaluation is carried out, by an earthquake caused the underground structures in urban railway will affect factors and issues regarding the suitability of the method of seismic performance and usability were validated against. 국내에서는 2009 년지진재해대책법시행령을계기로내진설계가적용되지않은도시철도구조물에대한내진성능보강을추진하고있다. 따라서지진발생시인명피해, 도시철도시설물의붕괴, 노선상중요한시설물의기능상실등의중대한피해와위험성을최소화하기위해서, 특히지하철구조물등에적용되는노출및비노출내진성능보강공법적용에있어서여러문제점들이노출되어, 본연구는내진성능보강공법선정에관한적절한적용방법및성능평가를실시함으로서, 지진에의해도시철도지하구조물에미칠요인과발생될문제점등에대해내진성능공법의적정성및범용성에대하여검증하였다. 주요어 : 내진성능평가, 내진성능보강, 지진보호장치 교신저자 : 서울메트로, 서울과학기술대학교철도전문대학원건설공학과박사과정 (bjm6413@hanmail.net) ** 한국철도학회회장. 한국철도기술연구원수석연구원,. 공학박사 *** 서울메트로, 토목건축처팀장, 토목시공기술사 **** 서울메트로, 안전방재처팀장, 철도기술사

2 Ⅰ. 서론 1-1 연구목적 본연구에서는내진설계가적용되지않은기존시설물에대하여 도시철도내진설계기준, 도시철도내진성능평가및보강방안 에따라이들내진성능향상요령에서제시하고있는방법들을최대한활용하고, 지진피해방지하기위한보강시스템구축해석방법과내진성능보강방안을통하여구조물위치별적절한내진성능보강방안에대한적용성을검토하기위한것이다. 그중특히지하철구조물의지하터널 BOX 각부분별내진성능보수. 보강공법에관한해석방법및성능평가를실시함으로서지진에의해구조물에미칠수있는요인과발생될수있는문제점에대해다양한내진보강선정기준에대한적용성및범용성이가능한것으로검증하였다 연구동향 내진설계기준변천과정 교각기둥의휨강도선정시소성힌지구간 1992 년 2000 년 2004 년 내진설계첫도입 도로교내진설계기준강화 - 횡방향구속철근배근규정 참고 : 교각기둥의휨강도선정시소성힌지구간 소성힌지구간내에 철근겹이음제한규정 내진설계기준변천과정 콘크리트극한변형율과변위연성선정기준 구분 도로교설계기준 (2005) 기존교량의내진성능평가및향상요령 (2004) 고속도로내진설계미반영교량의내진보강설계지침 (2005) 적용대상 도로교 국도및일반교량 고속도로교량 겹침이음 일반편에콘크리트 ε = ε =0.003 ( 유 ) 변형율 으로규정 μmax=1.5 μmax=1.8

3 겹침이음 ( 무 ) 1-3 연구방향 ε =0.003 ε =0.004 or α 신설교량의설계에있어서는설계조건및단면의변경등을통해공급역량을 확보하는방안을다양하게수립할수있으나, 기존구조물에대한내진성능평가의 경우에는정해진구조물의현황조건만을이용하여야하는점과공용하의보수, 보강이이루어져야하는점등의제약조건으로인해아래비교표와같이보다 정확한기존구조물의공급역량평가가요구된다. 표 1-3 내진설계와내진성능평가의차이점비교 구분내진설계내진성능평가 설계목표 - 구조물의공용기간동안기능수행을위한안전율확보 소요역량 - 하중계수고려 ( 전단면강성 ) - 지진시구조물의내진성능확보로피해최소화 - 설제구조시스템고려 ( 유효강성 ) 공급역량 - 설계기준강도 ( 강도감소계수 ) - 실제강도 ( 재료, 단면, 부재 ) 변위연성도 - 완전연성 ( 상수 R) 고려 - 변위연성도 ( 변수 R) 고려즉, 기존구조물의정확한내진성능평가를위해서는정밀해석된결과를바탕으로 각구성부재별평가를수행하고안전성검토를통해내진성능보유여부를 판별하고, 내진성능이부족한대상에대해서는적정보수, 보강을계획할수있는 충분한내진성능평가결과를연구코져하였다. Ⅱ. 연구배경최근전세계적으로대규모지진발생으로과학적인지진관측이후지속적인지진발생빈도증가로한반도에서지진발생에대한위기감고조되고있는실정으로국가에서는지진재해대책수립 내진성능규정에따른기준 년 3 월 : 지진재해대책법제정 년 4 월 : 지진재해대책법시행령 년 3 월 : 도시철도시설물의내진성능평가지침 ( 국토해양부 ) 년 7 월 : 기존시설물내진성능평가및향상요령 ( 국토해양부 ) Ⅲ. 해석및평가방법 3-1 대상구조물별내진성능평가해석방법

4 소요역량 공급역량 구분 선형탄성해석 비선형정적해석 비선형동적해석 ( 시간이력해석 ) ( 다중모드해석 ) 모멘트-곡률 (M-Φ ) 해석 Push Over 해석 Push-Over 해석 (Fiber 요소 ) 교량 일반구간 중요구간 일반구간 정거장중요구간 내진성능평가에대한판정방법 응답변위법탄성해석에의한내진성능평가 ( 구조물에비선형성미고려 ) 비선형시간이력해석법비탄성해석에의한내진성능평가 ( 구조물에비선형성고려 ) 3-2 내진성능평가시험방법 하중-변위시험 내력평가시험 ( 최대내력증대효과평가 ) 최대내력이후내력저하율분석시험 초기강성평가시험 ( 항복수평하중과항복변위에대한비 ) 연성능력평가시험 에너지소산능력평가시험 ( 지진발생시실제로흡수및소산되는에너지을산정 ) 3-3 유형별내진성능보강방안구분내진성능부족유형보강방안비고 BOX 휨성능부족전단성능부족 옹벽휨성능부족 우각부단면보강, 섬유보강, 댐퍼보강 일면전단보강, 우각부단면보강, 댐퍼보강 앵커보강

5 전단성능부족 일면전단보강 Ⅳ. 실험결과및고찰 - 본연구은 도시철도시설물의내진성능평가지침 을준용하여평가하였고, 본지침에서언급되지않은사항은 기존교량의내진성능평가요령, 기존건축물의내진성능평가요령, 고속도로교량의내진보강설계지침 을준용하였음. BOX 시설물는실험결과벽체부우각부. 천정슬래부에발생하는파괴양상을감안하여보다많은실험결과를수집한후이를고려한내진보강설계검토. 기둥부연성 ( 섬유 ) 보강또는벽체보강검토는포대보강체실험결과를보면기둥과거더이음부간발생하는파괴양상을고려하여기둥 ( 또는벽체 )-거더( 또는슬래브 ) 연결부보강검토가향후추가로필요하다고판단됨. 참고문헌 1. 내진성능평가상세평가및보강방안지하철종합보고서 ( 지하 BOX : ), 서울메트로 2. 내진성능평가상세평가및보강방안지하철종합보고서 ( 교가및교량 : ), 서울메트로 3. 지하구조물정밀안전진단용역보고서 ( 지하 BOX : ), 서울메트로

<INPUT DATA & RESULT / 전단벽 > NUM NAME tw Lw Hw 철근 위치 Pu Mu Vu RESULT (mm) (mm) (mm) 방향 개수 직경 간격 (kn) (kn-m)

<INPUT DATA & RESULT / 전단벽 > NUM NAME tw Lw Hw 철근 위치 Pu Mu Vu RESULT (mm) (mm) (mm) 방향 개수 직경 간격 (kn) (kn-m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 NUM NAME tw Lw Hw 철근 위치 Pu Mu Vu RESULT (mm) (mm) (mm) 방향 개수 직경 간격 (kn) (kn-m) (kn) 휨 전단 축력 종합 1 2W1 300 3400 4500 수직 2EA- D13 @150