입사각을 고려한 교량구조물의 지반-구조물 상호작용 해석

Abstract

최근 국가 경제와 산업이 발전하면서 지역 간의 물류수송이나 교류가 활발해지고 있다. 따라서 접근성이 용이한 자동차를 이용한 물류수송이 아주 중요한 역할을 하고 있으며 원활한 흐름을 위해서 도로의 신설이 필요하게 되면서 점차 도로, 교량이 복잡해지고 장대화되어지는 추세이다. 이러한 대부분의 교량 구조물들이 위치하는 지역은 점토층이나, 사질토 등의 연약지반으로 이루어져 있으며 이러한 지반에서는 지진에 의해 기저암반에서의 지진동이 지표면에서 크게 증폭되어 나타나므로, 내진설계의 필요성이 한 층 더 부각되어지고 있는 상태이다. 연약지반에 건설되는 교량의 경우에는 지반-구조물 상호작용(Soil-Structure Inter-action)을 고려한 설계가 요구되고 있으며, 일반 교량의 설계에서도 지반-구조물 상호작용 해석이 부분적으로 고려되고 있다. 현재 교량에 작용하는 실제 지진하중의 작용방향을 특정한 방향으로 정의하기 어렵기 때문에 도로교 설계기준에서 제시하는 방법으로는 실제 발생하는 지진하중의 영향을 효과적으로 반영하는데 어려움이 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 입사각이 고려된 지진파를 이용하여 입사각이 구조물 동적응답에 어떠한 영향을 주는지 확인하였다. 또한 지반의 특성이 구조물에 어떠한 영향을 주는지 살펴보기 위하여 해석 대상 구조물에 각 지점을 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않은 경우와 도로교 설계기준을 이용해 지반-구조물 상호작용을 고려한 경우, SASSI를 이용해 지반-구조물 상호작용을 고려한 경우로 나누어 해석을 수행하였다. 그리고 입사각이 고려된 지진파에 파동전달 효과를 동시에 고려하여 구조물에 지점 이격거리가 큰 장대교량을 이용하여 응답특성을 효과적으로 분석하여 보았다. 따라서 상이한 지반 특성을 갖는 지역에 위치하는 구조물인 경우에는 지반-구조물 상호작용을 면밀하게 검토하여 효과적으로 설계에 반영해야 할 것이고, 또한 지진파에 입사각 효과 및 입사각으로 인해 발생되는 지점간 시간위상차를 동시에 고려하여 설계에 반영하면 실제 지진 발생 시보다 안전하고 피해가 최소화될 것이다.