Q&A

21년에 발간하신 구조동역학 책 공부하던중에 궁금한부분이 있어 글을 작성하게 되었습니다.

p588, 이야기: 진도법의 최대지반가속도 산정 위치

(책 문장)

댐의 내진설계시 일반적으로 진도법을 사용함. 이때 수평지진계수를 지반응답해석을 통해 구하고 있음. 문제는 최대가속도를 산정하는 위치가 궁금. 사면상부를 지표면으로 보는것인지 아니면 사면의 하부 지반을 지표면으로 보는것인지? 하부지반을 기준으로 한다면 지진계수산정에는 큰어려움이 없음. 상부지반을 기준으로 한다면 50%의 값을 사용한다고해도 지반응답해석시 지반조건이 맞지 않아 여기서 구한 가속도는 틀린 값이라 생각됨

(질문1)

1. 하부로 한다면 지반가속도=구조물 가속도 개념으로 큰어려움 없다고 말씀해주셨는데, 상부지반을 기준으로 한다면 50%에서 이 50%로는 어떤 수치에 대한 50%으로 일까요?!

하부에서 상부로 가면서 증폭될거 같은데 오히려 하부보다 작은 개념의 50%를 말씀해주신것인지 다른것의 50%인지 궁금합니다.

 

(답변1)

첫 번째 단락은 제게 문의한 내용을 요약한 것입니다. 관련 문구를 다음과 같이 수정하였습니다.

“상부지반을 기준으로 한다면, 상부면에서 구한 지반계수값의 50%의 값을 사용한다고 해도 지반응답해석시 지반조건이 맞지 않아 근거가 미약함”

 

(질문2)

이러한 이야기를 바탕으로 궁금한점이 있어 아래 해당 절차가 의미있는 고민인지 질문드릴수 있을까요?!

응력-변형해석을 통해 최대지반가속도의 산정위치와 진도법에서 하부로 들어가는 Kh=1*amax에서 1이 적정한지 확인해보고자 합니다.

타시설물중 스펙트럼 증폭에 따라 2.5배까지 적용해주던데 댐은 왜 1로 하는지 궁금했습니다.

 

1. 응력-변형해석, 등가정적해석을 통해 A가속도를 입력해서 댐상부의 변위 B를 확인

2. 응력-변형해석, 동해석으로 A가속도와 동일한 인공지진파를 입력해서 1에서 댐상부의 동일 위치의 변위 C를 확인

3. 1, 2의 B<C 변위차이를 확인하고 하부가 아닌 더 위로 증폭되는 상부가 산정위치인가를 고민함

4. 부지응답해석, 동해석과 동일한 인공지진파 입력,  댐 지점별 가속도를 도출함

5. 댐상부의 가속도 D를 확인하여 1의 응력-변형해석, 등가정적해석 가속도로 입력하여 변위확인

5-1. 최초 변위 B와 같아지게하는 부지응답해석 댐상부 가속도 x*D값 찾기

5-2. if (1/3)*D의 변위가 1의 변위B와 같다면

6. 1*amax와 1/3*D의 관계를 확인해서 가속도 작용 위치는 하부로 하고 Kh=x*amax의 계수가 1이 아닌 다른 계수 도출하고자함.

 

두서없이 적게되어 이해가 되실지 모르겠습니다. 혹시 아예 틀린부분이 있다면 조언을 구할수 있을까요?! 

감사합니다.

 

(답변2)

이해가 쉽지 않네요. ㅠ.ㅠ

진도법을 사용하는 댐은 중력식 콘크리트댐이라고 생각했습니다.

그래서 주기가 영주기(zero period)에 가깝다고 가정했기에, 2.5배까지 증폭되는 단주기 성분의 영향을 고려하지 않습니다.

 

일반 지반사면(예: 사력댐)의 경우에는 부지응답해석을 통해서 지점별 응답을 구할 수는 있습니다. 여기에 사용된 가정은 댐의 폭이 커서 1차원 부지응답해석을 적용할 수 있어야 합니다. 그렇지 않을 경우에 2차원 이상의 부지응답해석을 수행해야 할 것으포 판단됩니다. 2차원 부지응답해석일 경우, 상하부면의 부지응답외에서 사면의 깊이와 경사에 따른 기하학적 주기(topological period)가 응답에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

 

결론적으로 진도법은 가정이 많은 매우 단순한 해석법입니다. 구조물이나 지반의 형상과 물성이 복잡할 경우 유한요소법을 사용한 해석이 좋습니다.