가. 개요
현재 등표 및 입표 기초의 설계는 ‘항만 및 어항 설계기준(해양수산부, 2005)’과 ‘항로표지업 무편람(해양수산부, 2006)‘에 따라 이루어지고 있다. 등(입)표에 대한 독립적인 설계지침은 마 련되어 있지 않으며, 상기 설계기준이나 지침에서 언급된 내용은 대부분이 중력식 기초에 대 한 내용이며 다른 항만구조물의 설계 지침과 비교하여 허술한 점이 많은 것이 현실이다. 이 번 연구에서는 등(입)표 기초에 대한 설계기준(안)을 마련하기 위하여 기존 설계기준에 대한 분석과 보완방안을 제시하였다. 또한 최근 등(입)표의 설계에 중력식 기초뿐만 아니라 말뚝식 기초가 반영되고 있고, 다양한 신형식 기초에 대한 연구가 진행되고 있기 때문에 이에 대한 설계의 기준을 마련하고자 하였다.
나. 항만 및 어항 설계기준(해양수산부, 2005)
‘항만 및 어항 설계기준’에서는 등(입)표 기초에 대한 설계기준은 ‘제13편 항로표지시설’에 제시되어 있는데, 대부분이 설계하중 산정에 대한 것이며, 기초의 지지력을 산정하는 방법으로 지반의 종류에 따라 허용지내력 도표를 제시하는 것이 전부이다. 그런데 여기에서 제시된 몇 가지 기준은 ‘항만 및 어항 설계기준’의 전편에서 제시하고 있는 기준과 일치하지 않는 문제 점이 있다. 실제 설계기준 ‘제13편 항로표지시설’에 수록된 지진하중 산정 방법은 ‘제2편 설 계조건’에서 제시된 지진하중 산정방법과 맞지 않는다. 또한 이것은 ‘항만 및 어항의 내진설 계표준서(해양수산부, 1999)’에도 부합하지 않는 기준이다.
‘제13편 항로표지시설’에서는 기초의 지지력을 다음 표와 같이 지반의 종류에 따른 허용지내 력으로 제시하고 있으나, 이것도 설계기준 ‘제4편 기초’에서 제시하고 있는 얕은 기초의 지지 력 산정방법에 부합하지 않는다.
다음은 설계 기준 ‘제13편 항로표지시설’에 제시된 등(입)표의 지진하중 산정방법을 정리한 것으로 수정이 필요한 부분이다.
E = K․N (3.3.1)
K = KA․KB․KC (3.3.2)
여기서, E : 지진력(t)
K : 수평진도
N : 지반면에 있어서의 자중
KA : 지반계수
KB : 지역별 진도
KC : 높이계수
허용지내력도(t/㎥) 지반별계수(KA) 구조물높이(m) 높이계수(k) 단
가
fe > 200 0.9 지반면～10m 1.0
200 ≧ fe > 10 1.0 10 ～ 20m 1.1
fe ≦ 10 1.2 20m 이상 1.2
<표 3-3-1> 지반별 계수 및 높이 계수
또한 다음 표는 등(입)표의 기초설계에서 제시된 지반의 허용지내력도이며 역시 수정 보완 이 필요한 부분이다.
지 반 허용지내력도 (장기)
허용지내력도 (단기) 경
반 암
화강암, 석록암, 편마암, 안산암, 화성암 및
굳은 역암 등의 암반 400 장기응력에 대한 1.5배로 한다. 연
암 반
판암, 편암등의 수성암의 암반 200 〃
혈암, 토단반 등의 암반 100 〃
자 갈 30
자갈과 모래섞인 혼합물 20
모래섞인 점토 또는 룸층 15
모래 또는 점토 10
<표 3-3-2> 지반의 허용지내력도(단위 : t/㎡)
다. 항로표지업무편람(해양수산부, 2006)
등(입)표의 설계기준이 제시된 ‘항로표지업무편람(해양수산부, 2006)’에서는 등(입)표의 기초 를 중력식, 반력식, 부착식으로 구분하여 안정성 평가 기준을 제시하고 있다. 중력식은 외력 의 휨모멘트에 대해서는 자중으로 수평력에 대해서는 저면 마찰로서 안정을 유지하는 형식으 로 정의하고 있으며, 반력식은 지반 내에 기초를 깊이 매몰하여 측면반력, 저면반력에 의해서 안정을 유지하는 형식으로 정의하며, 부착식은 지반 내에 기초를 얕게 매몰하여 측면부착력, 저면반력에 의해서 안정을 유지하는 형식으로 정의한다. 각 형식은 매몰깊이 h와 기초 경
D B와의 비 h/D B 가 다음 표의 값을 만족하여야 한다. 또한 기초형식의 선정에 있어서는 자반의 강도, 등탑의 규모, 외력의 대소, 시공성 등을 고려하여 안정되고 경제적인 형식을 채 택하는 도표를 제시하고 있다.
기초의 형식 h/ DB
중력식 0.1 이하(sliding을 방지할 정도)
부착식 0.1～0.3
반력식 0.3 이상
<표 3-3-3> 매몰깊이 h와 기초지름 DB의 비
<그림 3-3-1> 기존의 중력식 기초 형태
기초의 형식
조 건 중 력 식 반 력 식 부 착 식
지 반 외 력 등탑의 규모 시공의 난이도
토사 연암 적 음 적 음 용 이 함
보 통 암 큼 큼 난 이 함
경 암 큼 보 통 보 통
<표 3-3-4> 기초형식의 선정기준
일반적으로 기초와 하부 암초의 부착력을 증가시키기 위해 설치하는 봉강은 설계에 반영하 지 않는 것으로 명시되어 있다.
각 형식에 대한 전도와 활동에 대한 안정성을 평가하는 방법을 제시하고 있으며, 침하에 대 한 검토는 지지력 검토 방식을 도입하여 제시하고 있다.