KDS 설계기준 비탈면 내진설계기준 KDS 11 90 00 :2020

비탈면 내진설계기준

 

안녕하세요

이번에 다룰 주제는 비탈면 내진설계 기준 입니다.

 

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시방서 요약

목적

• 지진으로 인한 비탈면 파괴와 그로 인한 피해를 최소화하기 위한 내진설계 요구조건 제시

적용범위

• 내진설계가 필요한 건설 공사에서 발생하는 비탈면
• 시설물별 내진설계기준이 있는 경우 해당 기준 우선 적용

설계고려사항

• 대상 비탈면: 주 구조물 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면
• 내진등급: 주 구조물의 내진등급에 따라 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급 적용
• 내진성능수준: 붕괴방지수준
• 설계지반운동 수준: KDS 17 10 00 준수
• 내진성능목표: 내진등급별 최소 목표 만족

조사 및 계획

• 지진응답특성 및 액상화 저항성 평가를 위한 지반조사 실시

재료

• 내용 없음

설계

일반사항

• 액상화 가능성 있는 지역은 지반 보강 또는 개량 필요
• 내진성능목표 만족하는 설계 필요
• 비탈면 기초지반 액상화 가능성, 비탈면 안정성 검토

 

1. 일반사항

1. 일반사항

 

 

1.1 목적

(1) 이 기준은 비탈면의 내진설계에 적용한다.

(2) 이 기준의 목적은 지진에 의해 비탈면에서 발생 가능한 파괴와 그로 인해 주변구조물에 발생하는 피해 및 경제적 손실을 최소화시키기 위해 필요한 최소한의 내진설계 요구조건을 규정하는데 있다.

 

 

1.2 적용범위

(1) 이 기준은 ｢건설산업기본법｣ 제2조제4호에서 정하고 있는 건설공사 시 발생하는 비탈면 중 내진설계가 필요한 비탈면에 적용한다.

(2) 시설물의 특수성 등으로 인하여 시설물별 설계기준에서 비탈면에 대한 내진설계기준을 정하는 경우 이를 우선 적용한다.

(3) 제(1)항에 해당되지 않는 경우라도 필요하다면 이 기준을 적용할 수 있다.

 

 

1.3 참고기준

1.3.1 관련 법규

·건설산업기본법

1.3.2 관련 기준

·KDS 17 10 00 내진설계 일반

 

 

1.4 용어의 정의

내용 없음

 

 

1.5 기호의 정의

내용 없음

 

1.6 설계고려사항

1.6.1 내진설계 대상 비탈면

(1) 내진설계 대상 비탈면은 지진에 대한 비탈면 안정해석을 통하여 예상되는 비탈면의 붕괴 형식에 따라 인접한 주 구조물의 안전과 기능에 미치는 영향 정도를 파악하여 결정한다.

1.6.2 내진설계 대상 비탈면의 내진등급 적용

(1) 내진설계 대상으로 선정된 비탈면의 내진등급은 KDS 17 10 00 (4.1.1)을 준용하여 정하여진 주 구조물의 내진등급 등에 따라 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급으로 적용한다.

(2) 내진특등급이 적용되는 내진설계 대상 비탈면

① 내진특등급으로 건설된 주 구조물의 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면

(3) 내진Ⅰ등급이 적용되는 내진설계 대상 비탈면

① 내진Ⅰ등급으로 건설된 주 구조물의 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면

② 고속철도 및 일반․도시․광역 철도의 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면

③ 고속국도, 자동차전용도로, 특별시도로, 광역시도로 또는 일반국도의 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면

④ 이외에 발주자의 판단에 의해 내진Ⅰ등급 설계가 필요하다고 판단되는 비탈면

(4) 내진Ⅱ등급이 적용되는 내진설계 대상 비탈면

① 내진Ⅱ등급으로 건설된 주 구조물의 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면

② 지방도, 시도 및 군도의 안전과 기능에 영향을 미치는 비탈면

③ 이외에 비탈면 내진설계가 필요하나 내진특등급 및 내진Ⅰ등급에 속하지 않는 비탈면

 

1.6.3 비탈면의 내진성능수준

(1) 비탈면의 내진성능수준은 붕괴방지수준으로 한다.

(2) 붕괴방지수준은 설계지진하중 작용 시 비탈면에 인장균열, 부분적 탈락, 배부름 등의 손상이 매우 클 수는 있지만, 이로 인하여 주변구조물의 붕괴로 인한 대규모 피해가 발생하지 않고, 인명 피해를 최소화하는 성능수준이다.

1.6.4 비탈면의 설계지반운동 수준

(1) 비탈면의 설계지반운동 수준은 KDS 17 10 00 (4.1.3)을 따른다.

1.6.5 비탈면의 내진성능목표

(1) 비탈면의 내진성능목표는 KDS 17 10 00 (4.1.4)를 따른다.

(2) 비탈면은 내진등급별로 표 1.6-1에 규정한 최소 내진성능목표를 만족하도록 설계한다.

표 1.6-1 최소 내진성능목표

내진등급 내진성능수준	내진특등급	내진Ⅰ등급	내진Ⅱ등급
기능수행수준	평균재현주기 200년	평균재현주기 100년	평균재현주기 50년
붕괴방지수준	평균재현주기 2,400년	평균재현주기 1,000년	평균재현주기 500년

1.6.6 비탈면의 설계 지반운동의 결정

(1) 유효수평지반가속도(S)는 KDS 17 10 00 (4.2.1.1)의 지진구역계수(Z)를 이용하는 방법과 행정안전부의 국가지진위험지도를 이용하는 방법을 사용할 수 있다.

① 지진구역계수(Z)를 이용하는 방법 : 비탈면의 지역적 위치에 따른 지진구역계수(Z)와 비탈면의 내진 등급에 따른 재현주기를 고려한 위험도계수(I)를 곱하여 산정한다.

② 국가지진위험지도를 이용하는 방법 : 비탈면의 내진 등급에 따른 재현주기와 재현주기별 국가지진위험지도를 참조하여 구하며, 지진구역계수(Z)를 이용하여 산정한 값의 80% 보다 작지 않아야 한다.

(2) 지진구역계수 및 국가지진위험지도에서의 유효수평지반가속도(S)는 보통암 노두를 기준으로 평가하므로, 지표면에서의 유효수평지반가속도(S)는 국지적인 토질조건, 지질조건과 지표 및 지하 지형이 지반운동에 미치는 영향을 고려하여야 한다.

(3) 깎기비탈면에서 보통암 상태의 노두가 노출되는 경우에는 국가지진위험지도 및 지진구역계수(Z)를 통하여 결정된 유효수평지반가속도(S)를 직접적으로 이용할 수 있다.

 

2. 조사 및 계획

2. 조사 및 계획

 

 

2.1 일반사항

2.1.1 내진설계를 위한 조사

(1) 내진설계를 위한 지반조사는 크게 대상부지의 지진응답특성 평가, 지반 또는 구조물의 액상화에 대한 저항성 평가로 나뉘며 각각의 평가를 위해 필요한 정보를 획득하기 위해서 다음 (2)와 (3)의 기준에 따라 지반조사를 실시한다.

(2) 대상부지의 지진응답특성평가를 위해서는 다음의 시험을 실시한다.

① 시추조사 : 지층의 구성, 지하수위, 실내시험 용 시료채취 등

② 현장시험 : 각 지층의 탄성파전파특성을 얻을 수 있는 현장시험

③ 실내시험 : 각 지층별 물성시험 및 역학시험, 다양한 변형률 상태에서의 동적물성치를 획득하기 위한 실내시험

(3) 지반 또는 구조물의 액상화에 대한 저항성 평가를 위해서는 다음의 시험을 실시한다.

① 현장시험: 지반의 지층별 전단강도와 강성을 추정할 수 있는 시험(표준관입시험, 콘관입시험, 탄성파시험 등)

② 실내시험: 다양한 지진동을 모사하여 변형율 크기별 변형계수와 감쇠특성을 얻을 수 있는 시험(진동삼축시험, 단순전단시험 등)

③ 모형시험: 진동대 시험, 원심모형시험 등

 

 

3. 재료

3. 재료

내용 없음

 

4. 설계

4. 설계

 

 

4.1 설계일반사항

(1) 비탈면이 속한 주 구조물이 활성단층이 지나가는 지역, 활성단층 인접지역, 지진 시 액상화 또는 과다한 침하가 예상되는 지역에 있고 비탈면에도 그 영향이 있는 경우에는 지반을 보강 또는 개량하여 비탈면의 붕괴가능성을 감소시켜야 한다.

(2) 비탈면의 내진설계는 내진성능수준에 따른 내진성능목표를 만족시키도록 설계하여야 한다.

(3) 비탈면의 내진설계는 다음의 항목에 대하여 검토한다.

① 비탈면 기초지반의 액상화 가능성

② 비탈면 자체의 활동에 대한 안정성

(4) 비탈면의 내진 안정성을 검토하여 불안정한 경우 안정화 대책을 수립하여야 한다.

 

4.2 내진설계절차

(1) 비탈면의 내진설계는 비탈면과 비탈면 하부 기초지반의 지반조건에 따라 우선적으로 액상화 발생가능성을 검토하고 비탈면 안정성 검토를 수행한다.

(2) 액상화 평가방법 및 기준안전율은 KDS 17 10 00 (4.7)을 따른다.

(3) 지진하중을 고려한 비탈면의 활동에 대한 기준안전율은 표 4.2-1과 같다.

표 4.2-1 내진설계 시 적용하는 기준안전율

구분	기준안전율	참조
지진 시 안정해석	FS > 1.1	- 지진관성력은 파괴토체의 중심에 수평방향으로 작용  - 지하수위는 실제 측정 또는 평상시의 지하수위 적용

 

4.3 지진 시 비탈면 안정해석

(1) 지진 시 비탈면의 안정해석방법은 유사정적해석방법, Newmark방법 그리고 동적해석을 수행하여 구할 수 있다.

(2) 유사정적해석은 한계평형해석에서 파괴토체의 중심에 지진계수를 적용한 등가의 지진관성력을 수평방향으로 작용시키고 정적인 방법과 동일한 방법으로 해석을 수행한다.

(3) 안정해석에서 기준안전율을 확보하지 못하는 경우 Newmark의 변위해석법을 추가로 수행한다. 허용변위기준은 비탈어깨에서 비탈면높이의 1% 변위이내로 한다.

(4) 동적해석은 유한요소해석 또는 유한차분해석 프로그램을 이용하여 수행하며, 입력하중은 기반암에서의 가속도 시간이력을 이용한다.

출처

국가건설기준센터