서영엔지니어링에 근무하고 있는 손혁수 과장 입니다.
 
중공 교각의 내진설계(심부구속철근 상세)에 대해서는 
불행하게도 국내 뿐만 아니라 외국의 경우에도 
아직까지는 명확한 기준이 정립되지 못하고 있는 실정입니다.
 
그래서, 실무 설계자자들이 한번씩은 고민을 하게되는 문제이지만, 
특별한 해답을 갖지 못하고 설계를 수행하고 있는 실정입니다.
 
우선 제가 가지고 있는 지식 및 경험을 토대로 말씀드리면, 
 
1. 중공교각의 내진설계는 일반적으로 중실 사각형 교각으로 치환하여 
   설계기준에 제시되어 있는 사각형단면의 심부구속철근량을 계산하여 
   설계하는 것이 일반적인 관행입니다. 
  (물론, 현재까지는 특별한 설계기준이 정립되어 있지 않은 실정이므로...)
 
 
2. 물론, 이런한 방법으로 설계를 수행하는 경우 안전측인 설계결과를 
   제공할 수 있을 것으로 생각되지만, 
   심부구속철근의 계산시 주의를 요하게 됩니다.
   즉, 대부분 중공식 교각 단면의 경우 2열 이상의 축방향철근이 배근되는데, 
   이때 외측의 후프띠철근(사각형 중공단면) 또는 원형띠철근 및 
   나선철근(원형 중공)과 내측의 후프띠철근(사각형 중공단면) 또는 
   원형띠철근 및 나선철근(원형 중공)을 어떻게 고려할 것인가에 
   대해 고민할 필요가 있습니다.
 
   1) 계산된 심부구속철근량을 외측 및 내측에 균등 배근하는 경우. 
   2) 계산된 심부구속철근량을 외측에만 배근하는 경우. 
      (내측에는 내부 축방향철근이 정확하게 위치할 수 있도록 조립용 가외철근만 배근하는 경우)
 
   1)의 방법으로 계산하는 경우, 2)의 경우와 동일한 양의 심부구속철근이 
   배근되는 결과를 가져오지만, 현재까지의 실험결과를 토대로 할때 
   내측의 심부구속철근이 심부구속철근으로서의 기능을 충분히 발휘 할 수 있다는 것이 
   아직 확인되지 않았고, 또한 철근 조립의 시공성만 저하시키는 결과를 초래합니다. 
   즉, 외측의 심부구속철근량이 상대적으로 부족하여 비안전측인 결과를 초랴할 수도 있습니다.

   따라서, 2)의 방법을 추천합니다.
   물론, 2)의 방법을 적용하기 위해서는 중공단면의 극한상태 및 설계지진력 작용시 
   중립축이 중공위치가 아닌 단면의 중실부분에 위치한다는 것을 확인한다면 
   2)의 방법을 적용하는 것에 특별한 문제가 없고, 
   현재로서는 가장 합리적으로 설계할 수 있을 것입니다.
 
극한상태 및 설계지진력 작용시 중립축의 위치는 모멘트-곡률 비선형 해석 또는 
간략하게 PM 상관도 해석을 통해 확인할 수 있지만, 
실무자들에게는 다소 무리가 따를 것입니다.
 
따라서, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications에서는 중공단면 기둥에 대한 
휨강도 계산 규정을 언급하고 있습니다.(첨부자료 참조)
물론, 심부구속철근에 관한 직접적인 규정은 아니지만,  
AASHTO LRFD에서 규정하고 있는 중실부분의 두께 규정을 만족하는 경우, 
대부분의 단면은 극한상태시 중립축이 중실부분에 위치할 것이므로 
간략하게 검토할 수 있을 것으로 판단됩니다.
 
결국, 중공단면 교각의 내진설계는 현재 설계기준에 명확히 규정되어 있지 않으므로, 
설계자에 따라 다양한 설계를 수행할 수는 있으나, 
국내에서의 관행상 안전측인 설계만 고집하는 경우 계속적인 논란이 예상될 것입니다. 

현재 일부 대학 및 연구소에서 중공단면에 관한 실험적연구가 수행되고 있으니, 
설계기준이 정립될때까지 희망을 가지고 기다리는 수 밖에.... 

참고로 가장 안전측인 설계를 하기위해서는 중공단면인 경우에도 
중공부분을 무시하고 전체단면을 중실단면으로 가정하여 설계를 하면 
가장 안전측으로 설계를 할 수 있으나, 
경제성 및 합리성을 고려하는 경우 이러한 방법은 바람직하지 않은 방법입니다.
 
두서없이 제 의견을 적어 보았는데, 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다.
 
안녕히 계십시오. 

================== 원본글 내용 ==================

내진 설계시 설계 외력으로써의 "설계지진동"을 설정해야 합니다. 가까운 일본의 경우 에는 그 크기에 따라 Level 1과 Level 2 로 나누고, 각각의 기준에 맞는 내진설계를 행하도록 정하고 있습니다.
즉, 예측 지진에 대한 구조물의 성능이 설계응답가속도를 넘어가지 않도록 설계해야 합니다. 하지만 앞으로 다가올 지진의 특성을 규정하기 힘들기 때문에 과거의 대표적인 특성 지진을 입력하거나 인공지진파를 생성하여 설계에 반영하고 있습니다.
이에 대해 대표적인 해구형 역사 지진파가 Hachinohe파와 Ofunato파입니다. 관측 지역의 특성 때문에 주로 지진해일에 대한 강진예측 자료로 사용되고 있습니다만 우리나라의 “항만 및 어항시설의 내진설계 표준서”에서는 인공지진파와 함께 장주기특성을 나타내는 파에 대해서 Hachinohe파를, 단주기특성을 나타내는 파에 대해서 Ofunato파를 이용하도록 권장하고 있습니다.(언제 발생한 어느 관측점의 지진파를 사용 하라는 것인지의 지침은 확인 못 했습니다)
Hachinohe(八戶)시와 Ofunato(大船渡)시의 지역적 위치는 아래 지도와 같습니다.
三陸海岸(태평양에 인접하고 해안지방으로써 지진이 빈번한 3개의 현을 말합니다. 岩手県, 靑森県, 宮城県)의 인근해안 해저는 [지진의 둥지]라고 일컬어질 정도로 언제나 지진이 일어나고 있습니다. 태평양의 해저가 열도를 밀고 들어옴으로써 이 움직임에 반발해서 암반이 밀리고 지진이 일어나는 것으로 분석되고 있습니다. 과거 지진의 경우 지진해일을 동반한 피해가 빈번 했으며, 특히 1896년, 北海道와 三陸海岸을 걸쳐 일어난 지진에 의한 지진해일로 22,000 명이 사망하는 사상 초유의 피해를 입기도 했습니다.
따라서 Hachinohe시와 Ofunato시에서 계측된 지진파는 인접해안에서 발생하는 해구형 지진의 특징을 대변한다고 할 수 있습니다.
한편, 건축구조물, 토목구조물, 원자력구조물 등에 대해서 통계적 합리적으로 설계용 속도응답스펙트럼에 맞는 모의지진동을 인공적으로 작성할 수 있도록 하고 있습니다.(인공지진파) 그러나 일본의 도로교시방서 내진설계편을 담당하신 동경공업대학의 가와시마 교수는 지진발생 메카니즘, 지반특성, 구조물특성에 따른 많은 오차를 동반하고 있다고 할 수 있는 인공지진파보다 실제의 과거지진을 공학자의 판단에 의해 사용하도록 권장하고 있습니다.
아래지도는 三陸海岸의 위치와 Hachinohe(八戶)시와 Ofunato(大船渡)시의 위치를 표시하고 있습니다.

H-O-city.JPG : 八戶시, 大船渡시
Three-Prepcts.JPG : 三陸海岸
Boring_H.JPG : Hachinohe(八戶) 의 지반구조 （翠川・小林,1978）

참고문헌 및 Web-site
http://www.city.ofunato.iwate.jp/contents/7d430c10041b00a/7d430c10041b00a16.html
http://www.jsce.or.jp/committee/earth/propo3/r2.pdf
http://www.jsce.or.jp/committee/earth/chap2.html
http://www.hiroi.isics.u-tokyo.ac.jp/index-genzai_no_sigoto-kyosidohyoka-sanrikuoki-hokubu.pdf
일본 도로교시방서 Ⅴ. 내진설계편 해설.