인천항 국제여객부두 (15,000G.T)
B.3 방파제 ( 직립제 )
- 옥계항 방파제
1. 내진성능 예비평가
1.1 시설물 현황
◦ 옥계항 방파제중 본 시설구간은 CAISSON 구간(N-5구간)이며, 상부 구조물은 CAISSON (직립제)으로 하부 기초지반은 무처리로 준공되었다.
1.2 표준단면도
1.3 설계조건
(1) 설계조위
◦ H.H.W
◦ Approx.H.H.W
◦ H.W.O.S.T
◦ M.S.L
◦ L.W.O.S.T
◦ Approx.L.L.W
EL(＋) EL(＋) EL(＋) EL(＋) EL(＋) EL(±)
0.950 m 0.376 m 0.280 m 0.188 m 0.096 m 0.000 m
등가정적해석시
Approx.H.H.W 수위조건 으로 검토
(2) 기초지반 토질조건
◦ 본 지역의 토질조사 자료는 「옥계항 방파제 기본설계 보고서」(1986, 도화종합 기술공사)에 수록된 대상지역의 시추조사중 N-5구간의 인근 시추공 N-2,9,10,11 번 자료를 적용하였다.
◦ 본 지역은 시추 주상도에서 보는바와 같이 상부토층인 해성퇴적토층은 2.70~2 5.60m의 두께로 대부분 통일 분류법상 SM(모래)층으로 분류되는 층으로 구성되 어 있며, 하부에는 0.80~3.70m의 두께로 점토층이 퇴적 분포되어 있다. 이때, 시추공 3개중 가장 토질조건이 불량한 N-9번공의 토질주상도를 검토시 사용하 였다.
구 분 N-5구간
구간연장(m) 300
채택구조형식 Caisson
단면개요 천단고(EL.) 육⋅해측 : EL (+)5.50m 상부토층 특성
(사질토) φ(。 ) 25(예제작성을 위한 가정값)
적용 Boring No. N-9
(3) 재료의 단위중량 및 마찰각
◦ 재료의 단위중량 및 마찰각은 「옥계항 방파제 기본설계 보고서」(1986, 도화종 합기술공사) 에서 제시된 수치로 적용하였다.
구 분 내부마찰각 ( °)
벽면마찰각 ( °)
습윤단위중량 (tonf/㎥)
포화단위중량 (tonf/㎥)
수중단위중량 (tonf/㎥)
무근콘크리트 - - 2.30 - 1.30
철근콘크리트 - - 2.50 - 1.50
사 석 40 - 1.90 2.00 1.00
모 래 30 - 1.80 2.00 1.00
해 수 - - - - 1.03
(4) 마찰계수
◦ Con'c 와 Con'c
◦ 셀블록과 셀블록
: 0.5 : 0.7
◦ Con'c 와 사석
◦ 사석 과 사석
: 0.6 : 0.8
(5) 안전율
구 분 안전율
전 도 1.0
미 끄 러 짐 1.0
Bishop법에 의한 편심경사하중에 대한 지지력 1.0
(6) 하중조합
구 분
연 직 력 수 평 력
자중 양압력 견인력 상재
하중 동수압 관성력 견인력
지진시 Case 1 ○ ○ ○ ○
1.4 예비평가 결과
◦ 상기 지침에 의거하여, 내진성능 예비평가는 내진 등급에 의해 결정되는 영향도 와 구조적인 특성을 반영하는 취약도 판정으로 구분됨
◦ 기존 방파제의 내진그룹은 그림과 같이 취약도와 영향도를 고려하여 4개의 등급 으로 구분하므로, 여기에서는 내진 2등급 직립제 구조물이므로 ‘내진보강 관찰 구조’에 해당함
내진성능
핵심구조
No
직립제 (영향도 평가)
내진 1등급?
내진성능
중요구조
내진성능
관찰구조
내진성능
유보구조
(취약도 평가) 하부지반 ?
(취약도 평가) 성토재료?
(취약도 평가) 시설형태
경사제
Yes
연약층 있음
자갈/사석 연약층 없음
모래, 토사
2. 내진성능 상세평가
2.1 내진성능 평가기준지진
2.1.1 적용기준
◦ 기존 항만시설물의 내진성능 평가 및 향상요령(2012) ◦ 항만 및 어항 설계기준(2005)
2.1.2 내진등급
◦ 상기 기준에 의거하여 해당 구조물은 방파제이므로 내진성능보강이 필요한 내진 2등급으로 분류한다.
◦ 기존 항만시설물에 대한 내진성능 평가는 붕괴방지수준을 기준으로 한다.
내진성능보강 필요 시설
내진등급
1등급 2등급
⦁외곽시설
(방파제 및 파제제, 방조제, 갑문)
⦁계류시설(안벽, 물양장, 잔교, 돌핀, 대형 부잔교)
⦁교통시설(교량)
⦁건축물
⦁갑문
⦁유해물, 위험물, 컨테 이너 계류시설
⦁교량평가요령 준용
⦁건축물평가요령 준용
⦁방파제 및 파제제, 방조제
⦁여타 계류시설
⦁교량평가요령 준용
⦁건축물평가요령 준용
2.1.3 가속도계수
◦ 지침에 의거하여 사용목표수명/평가설계수명 비를 1/2 이상으로 적용하면, 내진 2 등급 구조물의 붕괴방지수준에서 지진평균재현주기는 500년 빈도를 적용한다.
내진등급 (붕괴방지수준)
수명비(사용목표수명/평가설계수명)
1/2 이상 1/2 - 1/4 1/4 이하
I등급 1000년 500년 250년
II등급 500년 250년 125년
◦ 지진재해도에 의거하여 지진평균 재현주기 500년 빈도의 지진지반운동에서 50년내 에 발생확율 10%에 해당하는 보통암상 원 지반 가속도는 0.075g로 결정하였다.
강릉 0.075g
평균재현주기 500년 지진지반운동
(50년 내에 발생확률 10%에 해당하는 가속도계수(%g))
2.1.4 지진응답해석
가. 개요
◦ 앞에서 얻어진 지반가속도는 원 지반(보통암)에서 얻어진 값이므로 지진응답해석 을 통해 하부 지반을 통한 응답가속도를 산출하여야 한다.
나. 가속도 시간이력
(1) 표준설계응답스펙트럼 작성
◦ 설계응답스펙트럼은 설계지진에 대한 시간과 가속도의 이력으로 지반별 표준설 계응답스펙트럼을 사용
◦ 지역적인 특성과 지반성질을 고려한 설계지반운동의 특성을 기본적으로 응답스 펙트럼으로 표현
◦ 표준설계응답스펙트럼의 완전한 결정을 위하여 지진계수 Ca와 Cv를 적용, 지반종 류 및 구역에 대하여 작성
- 지반분류에 따른 지진구역별 지진계수
지반 분류
지반종류의 호 칭
상부 30m에 대한 평균지반특성 지 진 구 역
설계 전단파속도 적용
(m/s)
표준관입시험 N (Nch)
비배수전단강도 ( Su)
Ca Cv
Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ
SA 경암지반 1500초과 - - 0.09 0.05 0.09 0.05
SB 보통암지반 760에서
1500 - - 0.11 0.07 0.11 0.07
SC
매우 조밀한 토사지반 또는
연암지반
360에서
760 > 50 > 100 0.13 0.08 0.18 0.11 ○
SD
단단한 토사지반
180에서
360 15에서 50 50에서 100 0.16 0.11 0.23 0.16 SE 연약한
토사지반 180미만 < 15 < 50 0.22 0.17 0.37 0.23 SF 부지 고유의 특성평가가 요구되는 지반
◦ SC지반에 이력하중을 작용할 예정이므로 Ca는 0.075×0.13/0.11 = 0.089, Cv는 0.075×0.18/0.11 = 0.123 적용