액상화 평가 - 액상화 평가 - 기존 시설물(항만) 내진성능

4.2 액상화 평가

4.2.2 액상화 평가

1. 기존 항만시설물에 대한 지반 액상화 평가는 Seed 등의 방법에 의한다.

[해설] 기존 항만시설물에 대한 액상화평가는 Seed 등의 방법을 사용함을 원칙으로 한다. 단, 현장여건 등을 감안한 관리주체의 판단에 따라 부록 C의 대체평가법(실 내 반복삼축실험 결과를 이용하는 방법)을 사용할 수 있다.

2. 대상 현장지반에 대한 액상화 평가를 수행하는 과정을 그림으로 나타내면 다음과 같으 며, 액상화평가에는 표준관입시험결과인 N값을 이용한다.

[해설]

(1) 액상화에 대한 평가를 수행하기 전에, 앞에서 언급한 대상 지반의 주상도, 입도 분포 등의 자료를 수집, 분석하여 액상화 평가를 생략할 수 있는 조건인지를 분 석한다.

(2) 액상화평가의 기준 안전율은 1.0이며 기준안전율보다 큰 안전율이 산정된 경우 에는 액상화에 대해 안전한 것으로 판단하며, 안전율이 1.0보다 작으면 액상화에 불안전한 것으로 판정한다.

(3) 설계단계에서 액상화 간이평가에서 안전율 1.5를 기준으로 하는 것에 반하여, 내 진성능 평가에서 안전율 1.0을 사용하는 것은 기존시설에 대한 평가라는 점과 미국항만의 액상화 평가의 기준 안전율 1.0이라는 점을 감안하였다.

내진설계수준결정

설계지진가속도 산정

지진응답해석

대상지반의 최대가속도 _a_max

지진시 발생하는 전단응력비

′_

__max

  × 

_max

′_

_

Silt질 함유량 조사

대상지반의 지반자료조사 (입도자료, Silt질 함유량, SPT N치)

지반의 동적물성 조사 (전단탄성계수, 감쇠비)

보정계수 적용

지반의 액상화 저항응력비

′_v

_ℓ 결정

지진시 발생하는 전단응력비 F_L  ^d′_v

_ℓ′_v 지진규모

M=6.5

그림 4.2.1 액상화평가 순서

3. 해석 대상 현장의 지반거동을 물리적으로 모형화하기 어려우므로 수정 Seed와 Idriss 의 방법(1971)에 기초한 방법을 통해 액상화에 대한 안전율을 산정한다.

[해설] [항만 및 어항 설계기준]에서는 기존의 Seed와 Idriss의 방법(1971)을 국내 실 정에 맞게 수정한 방법을 이용하도록 제안하고 있으며, 여기에서도 이 방법을 이용

하여 액상화 평가를 수행한다. 설계기준에서 채택하고 있는 수정 Seed와 Idriss의 방법에서는 기존의 Seed와 Idriss의 방법과는 다르게 지진력 산정시 감소계수를 이 용하지 않고 지진응답해석 등을 이용하여 지진에 의한 전단응력비를 산정하도록 하 였으며 지진에 대한 저항응력비 산정시에 우리나라의 지진특성을 고려하여 지진규 모 6.5수준에 맞는 저항응력비를 산정하도록 하였다.

4. 액상화에 대한 안전율은 지진시 발생하는 지반 내 한 점의 반복전단응력비 ( τ

d/ σ

v')와 액상화에 전단저항응력비 ( τ

ℓ/ σ

v')를 비교하여 산정한다.

5. 지진력을 표현한 반복전단응력비 ( τ_d/ σ_v')는 다음과 같이 산정한다.

′_v

_d

 g a_max

_′

_

 (4.2.1)

여기서, amax: 액상화 평가하고자 하는 깊이의 최대 지반가속도(지진응답해석)

g : 중력가속도

σ_v : 액상화를 평가하고자 하는 깊이에서의 총 상재압 σ

v': 액상화를 평가하고자 하는 깊이에서의 유효 상재압

6. 액상화 전단저항응력비 ( τ

ℓ/ σ

v') 산정시에는 표준관입시험(SPT) 결과인 N값을 이용한다.

[해설] 액상화 전단저항응력비는 많은 실내시험 및 현장시험을 토대로 표준관입시험 (SPT) 결과인 N값을 이용하는데 다음과 같은 방법을 사용한다.

(1) SPT 에너지효율 60%에 대한 보정을 한다.

_ _{ }



_

×_ _{해 설 식}

(4.2.1)

여기서, N60 : 에너지비 60%로 보정한 값 ER : SPT 장비의 에너지 효율 Nm : 현장에서 측정된 타격회수

에너지효율 60%에 대한 보정을 위해 미 해군에서 사용하는 아래의 공식을 사용 할 수 있다.

(2) 유효상재압을 이용하여 보정계수를 산정한다.

C_N  _v′

 ^ _{해설식(4.2.2)}

여기서, C_N은 보정계수, ^′ 액상화를 평가하는 깊이에서 유효상재압(tf/m2) (3) 해설식(4.2.1)과 해설식(4.2.2)에서 (N₁)₆₀을 산정한다.

__  __ _{해설식(4.2.3)}

여기서, __은 에너지 효율 60% 및 상재하중을 보정한 N값

(4) 해설그림 4.2.2에서 산정된 __을 이용하여 액상화 전단저항응력비를 도출한다.

(5) 해설그림 4.2.2에서 구한 전단저항응력비는 지진규모 M=7.5에 해당하므로 지진 규모 M=6.5에 대한 보정값(MSF)을 나누어 환산한다. MSF의 산정식은 다음과 같다.

  _^ 해설식(4.2.4)

여기서, n 값은 해설표 4.2.1에서 구할 수 있는데, 여기에서는 Idriss가 1996년에 제안한 값을 추천한다. 이 방법은 상대적으로 덜 보수적인 값을 주게 된다.

해설그림 4.2.2 __과 액상화 전단저항응력비(지진규모 M=7.5)

규모에 대한 보정계수 Seed and

Idriss(1982)

Idriss (1996)

Ambraseys (1988)

Youd and Nobel P<32%

Arango (1996)

5.5 1.43 2.20 2.86 3.42 3.00

6.0 1.32 1.76 2.20 2.35 2.00

6.5 1.19 1.44 1.69 1.66 1.60

7.0 1.08 1.19 1.30 1.20 1.25

7.5 1.00 1.00 1.00 - 1.00

8.0 0.94 0.84 0.67 - 0.75

8.,5 0.89 0.72 0.44 - -

해설표 4.2.1 지진의 규모에 대한 보정을 위한 매개변수 n

(6) 미 해군에서는 지진규모에 대한 보정을 위해 해설그림 4.2.1의 축을 변환하는 방 법을 사용하는데, 해설표 4.2.2와 같이 변환계수를 ^_에 곱하여 액상화 전단 저항응력비를 도출한다. 즉, 지진 규모 M=6.5에 대한 전단저항응력비을 얻기 위 해 1.2의 값을 해설그림 4.2.1에서 구한 전단저항응력비에 곱하면 된다. 이 방법 은 좀 더 보수적인 평가결과를 주게 된다.

해설표 4.2.2 미 해군에서 사용하는 축변형 계수

7. 지반의 액상화 전단저항응력비와 지진시 발생하는 반복전단응력비를 비교하여 식 (4.2.2)와 같이 안전율을 산정하여 액상화를 평가한다.

F_L  _d_v′

_ℓ_v′

(4.2.2)

여기서, τ

d/σ

v'는 반복전단응력비, τ

ℓ/σ

v'는 액상화 전단저항응력비, [해설] F_L는 안전율로 다음의 기준이 사용된다.

F_L≧  : 액상화에 대하여 안전 F_L  : 액상화 보강공사 수행

Dalam dokumen 기존 시설물(항만) 내진성능 - 평가 및 향상요령(안) (Halaman 44-50)