철도개착구조물의 내진설계 적용에

Abstract

현재 철도시스템의 지상구조물은 기존 설계규정에 의하여 내진설계가 수행되고 있으나, 지중구조물의 경우는 설계기준이 불명확하고, 적용의 어려움이 많으며, 상시 하중조합의 결과가 지진시보다 크다는 일반적인 가정 등에 의하여 내진설계가 수행되지 않는 경우가 많다. 그러나 최근 일련의 지진으로 인하여 내진설계의 중요성이 증가하고 있으며, 이에 따라 지중구조물의 내진설계에 관한 기준작성 작업이 진행 중에 있다. 그러나 아직 실무적용 사례가 많지 않으며, 지반조건 적용에 따른 해석결과의 많은 편차가 발생하고 있어 지중구조물의 내진안정성을 정량적으로 평가하기에는 미흡한 것이 현실이다. 일반적으로 철도의 개착식 구조물의 경우 기존의 지중철도 구조물 보다는 낮은 심도에 계획되는 경향이 많으며, 이에 따라 일반적인 지중구조물과 역학적 거동이 상이하며, 심도가 낮은 구간의 특성인 지반조건이 양호하지 않음에 따른 커다란 지진하중이 발생될 가능성은 잠재하고 있어 지중구조물의 내진안정성 평가의 필요성이 크다고 판단된다. 본 연구에서는 최근 정립된 도시철도 내진설계기준에 따라 철도구조에서 적용사례가 많은 개착식박스 구조물에 대한 내진설계 적용성을 검토하였으며, 성능수준에 따라서 기능수행수준 및 붕괴방지수준으로 구분하여 연구를 수행하였다. 응답변위법을 적용하기 위한 지진시 지중변위의 산정에는 설계기준의 제시식(단일cosine, 이중cosine, 다차곡선)과 1차원 등가선형해석법을 적용하였으며, 각각의 방법을 비교함으로써 향후 설계자료로 활용될 수 있도록 하였다. 해석결과에 따르면 설계적용시 지반의 물성치와 변화구조를 고려하여 지중변위를 산정하여야 하며, 주변지반과의 interface를 고려하여 적절하게 모델링 되어야 구조물의 적절한 내진성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.