수직 지진입력에 대한 지중구조물의 지진응답 특성 사례 연구 = A Case Study on the Characteristics of the Seismic Response of Underground Structures Subjected to Vertical Earthquake Input
저자
발행사항
광주 : 전남대학교, 2022
학위논문사항
학위논문(석사)-- 전남대학교 : 건축토목공학과 전산구조공학 2022. 2
발행연도
2022
작성언어
한국어
주제어
DDC
690
발행국(도시)
광주
형태사항
72 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김재민
UCI식별코드
I804:24010-000000066948
소장기관
도시철도내진설계기준에서 지중구조물의 해석방법으로 응답변위법을 표준으로 제안하고 있다. 응답변위법은 지진 하중을 정적 하중으로 작용시키는 등가정적해석방법으로서 동적 해석에 비하여 해석이 간편하다. 하지만, 도시철도내진설계기준에 적용된 응답변위법은 수평 지반운동에 의한 영향만을 고려하고 있으며, 수직 지반운동에 의한 지반의 영향은 무시되고 있다.
이 연구에서는 응답변위법의 수직방향 지진입력 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 4개의 도시철도 구조물 단면에 대해 수평 및 수직 지진입력에 대한 동적 SSI 해석을 수행하여, 지진입력 방향에 따른 지중구조물의 영향을 검토하였다. 검토 결과, 수직 지진입력에 의한 구조물 응답의 수평 지진입력에 의한 구조물 응답에 대한 부재력비가 수평 부재의 전단력 및 수직 부재의 축력에서 최대 3.70배의 차이를 보였으며, 수직 지진입력에 대한 구조물의 수직 부재에서 압축응력이 철근콘크리트 압축강도에 비해 최대 10.58%의 크기를 나타내 수직 지반운동에 대한 영향은 무시할 수 없을 것으로 보였다.
수직 지진입력에 대한 지중구조물의 영향을 설계에 고려하기 위한 응답변위법을 제시하였다. 수직 지진입력 응답변위법의 유효성을 평가하기 위해, 4개의 도시철도 구조물 단면에 대하여 수직 지진입력 응답변위법(RDM)에 의한 결과와 동적 SSI 해석 결과(SSI)의 부재력비(RDM/SSI)를 비교하였다. 비교 결과, 본선 박스 구조물 및 지하철 2층 정거장 구조물 같은 간단한 형태의 구조물에 대해서는 RDM/SSI의 경향성을 파악할 수 있어, 수직 지진입력 응답변위법의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 아울러, 4층 이상의 정거장 구조물과 같은 복잡한 형태의 구조물에 대해서는 추가적으로 더 많은 연구와 사례 분석이 필요할 것으로 사료된다.
In the seismic design standard of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT), the Response Displacement Method (RDM) is the standard analysis method for underground structures. The RDM is an equivalent static analysis method that substitutes the seismic load by the static load and is easier to analyze as opposed to dynamic analysis. However, the RDM applied to MOLIT only takes into account the effect of the horizontal seismic motion without considering the effect on the ground caused by the vertical seismic motion.
This study investigates the methodology of inputting the vertical seismic motion into the RDM. The effect on the underground structures according to the direction of the seismic input is examined using a dynamic Soil-Structure Interaction (SSI) analysis of the cross-sections of four urban railway structures with horizontal and vertical seismic input. The results show that the member force ratio of the structural response to the vertical seismic input to the structural response to the horizontal seismic input shows a difference of up to 3.70 times in the shear force of the horizontal member and the axial force of the vertical member. Further, the compressive stress on the vertical member from the vertical seismic input shows a maximum magnitude of 10.58% with respect to the compressive strength of the reinforced concrete, thus indicating that the effect of the vertical component seismic input cannot be disregarded.
A response displacement method for considering the effects of the vertical seismic input on the design of underground structures is presented. To evaluate the validity of the vertical seismic input response displacement method, the member force ratio (RDM/SSI) using the vertical seismic input response displacement method (RDM) results and the dynamic SSI analysis (SSI) results are compared for the cross-sections of the four urban railway structures. Based on the comparison, it is possible to understand the tendency of the RDM/SSI for simple structures, such as main line box structures and two-story subway station structures. This validates the possibility of applying the vertical seismic input response displacement method. In addition, further research and case studies are deemed necessary for complex structures, such as station structures of four or more stories.
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