1. 일반사항
1.1 목적
(1) 이 기준은 구조물 기초의 내진성능을 확보하기 위한 설계조건을 규정함으로써 지진에 의한 구조물 기초의 피해와 이로 인한 경제적 손실을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
1.2 적용 범위
(1) 이 기준은 구조물 기초의 내진설계와 내진성능 평가에 적용한다.
1.3 참고 기준
1.3.1 관련 법규
(1) 이 기준에서 사용되는 관련 법규는 KDS 17 10 00 (1.3.1)이다.
1.3.2 관련 기준
●KDS 17 10 00 내진설계 일반
1.4 용어의 정의
(1) 이 기준에서 정의하지 않은 주요 용어의 정의는 KDS 17 10 00 (1.4)를 따른다.
●동적 해석방법(dynamic analysis) : 지진력을 구조동력학적 이론으로 평가하여 구조물의 지진거동을 해석하는 방법으로서, 응답스펙트럼법, 응답이력해석(=시간이력해석)법 등으로 분류
●등가정적 해석방법(equivalent static force analysis) : 지진하중을 등가의 정적하중으로 변환한 후 정적설계법과 동일한 방법을 적용하여 구조물의 내진안정성을 평가하는 방법
●응답변위 해석방법(response displacement analysis) : 지진 시 발생하는 지반변위에 의한 지진토압과 지중구조물과 주변지반 관계에서의 경계조건을 각각 모델링하여 구조물의 내진 안정성을 정적으로 계산하는 방법
1.5 기호의 정의
(1) 이 기준에서 사용되는 기호는 KDS 17 10 00 (1.5)를 따른다.
1.6 품질보증
(1) 품질보증요건, 품질관리 및 유지관리에 관한 사항은 KDS 17 10 00 (1.6)을 따른다.
2. 조사 및 계획
2.1 지반조사
(1) 기초의 내진설계를 위한 지반조사는 KDS 17 10 00 (2.1) 및 KDS 11 10 10을 따른다.
3. 재료
내용 없음
4. 설계
4.1 내진성능기준
4.1.1 기초구조물의 내진등급
(1) 기초 구조물의 내진등급은 기본적으로 KDS 17 10 00을 따른다.
(2) KDS 17 10 00의 내진등급 이외 특수한 경우에는 관할기관과 협의하여 등급을 조정한다.
4.1.2 내진성능수준 및 설계지반운동 수준
(1) 기초의 내진성능수준은 KDS 17 10 00 (4.1.2)를 따른다.
(2) 기초의 설계지반운동 수준은 KDS 17 10 00 (4.1.3)을 따른다.
4.1.3 내진성능목표
(1) 기초의 내진성능목표는 KDS 17 10 00 (4.1.4)을 따른다.
(2) 기초 및 지반 구조물의 내진성능수준은 기능수행수준 및 붕괴방지수준에 따라 설계할 수 있다.
4.2 기초구조물의 설계거동한계
4.2.1 기능수행수준에 따른 설계거동한계
(1) 비탈면이나 옹벽 구조물은 부분적인 항복과 소성변형을 허용할 수 있으나, 주변 구조물 및 부속 시설들은 탄성 또는 탄성에 준하는 거동을 허용할 수 있으므로 기초 내진 설계 시 유의하여야 한다.
(2) 얕은기초 및 깊은기초는 지진 시 그 주변 지반의 소성거동은 허용할 수 있으나, 기초 구조물 자체와 모든 상부 구조물 및 부속 시설이 탄성 또는 탄성에 준하는 거동을 허용한다.
4.2.2 붕괴방지수준에 따른 설계거동한계
(1) 비탈면이나 옹벽 구조물의 구조적 손상은 경미한 수준으로 허용하며 이로 인한 주변 구조물 및 부속 시설들의 소성거동은 허용하지만, 취성파괴 또는 좌굴이 발생하지 않도록 기초 내진 설계 시 유의하여야 한다.
(2) 얕은기초 및 깊은기초는 지진하중 작용 시 소성거동을 허용할 수 있으나, 이로 인하여 기초구조물 자체와 상부 구조물에는 취성파괴 또는 좌굴이 발생하지 않아야 한다.
(3) 기초 구조물과 그 주변의 지반에는 과다한 변형이 발생하지 않아야 하며, 지반의 액상화로 인하여 상부 구조물에 중대한 결함이 발생하지 않아야 한다.
4.3 설계 지반운동 결정
(1) 구조물 기초의 설계지반운동을 결정하는 데 고려할 사항은 KDS 17 10 00 (4.2.1.3)을 따른다. 다만, 토사지반에 중요도가 높은 구조물을 설계하는 경우, 부지특성 평가와 부지 응답이력해석을 수행하여 해당부지에 적합한 설계 지반운동을 결정한다.
(2) 지역에 따른 설계지반운동의 세기는 KDS 17 10 00 (4.2.1.1)을 따른다.
① 지진구역 및 지진구역계수(Z, 재현주기 500년 기준)는 KDS 17 10 00 (표 4.2-1, 표 4.2-2)를 따른다.
② 평균재현주기별 위험도계수(I)는 KDS 17 10 00 (표 4.2-3)을 따른다.
(3) 설계 지반운동 결정을 위한 지반분류는 KDS 17 10 00 (4.2.1.2)를 따른다.
(4) 암반 및 토사지반에서 설계지반운동의 가속도 표준설계응답스펙트럼은 KDS 17 10 00 (4.2.1.4)를 따른다.
4.4 액상화 평가
(1) 액상화 평가 방법은 KDS 17 10 00 (4.7)을 따른다.
4.5 기초구조물의 내진설계
(1) 기초구조물에 대한 내진설계는 등가정적 해석방법, 응답변위 해석방법과 동적해석 방법 등을 사용한다.
(2) 기초에 대한 내진설계는 기초 구조체의 최대응력, 기초지반의 최대반력, 상부구조의 최대변위 그리고 기초의 전도, 활동 및 지지력 등을 검토한다.
(3) 기초 내진설계 시 하중은 구조물의 자중 및 지진하중(상재하중에 의한 관성력, 지진에 의한 동수압 및 토압 등)을 고려하여 결정한다. 또한 액상화 지반의 측방유동에 대한 영향을 하중으로 반영하는 경우 지진하중의 영향은 동시에 고려할 필요가 없다.
(4) 얕은기초의 등가정적해석은 다음과 같은 기본사항을 만족하여야 한다.
① 기초에 작용하는 등가정적하중은 기초지반과 상부구조물의 응답특성을 고려하여 결정한다.
② 얕은기초는 지지력, 전도, 활동에 대하여 안전하여야 하고, 변형 및 침하량이 허용치 이하 이어야 한다.
③ 액상화 영향을 고려하여 기초 및 지반의 안정성을 평가한다.
(5) 말뚝기초의 등가정적해석은 다음과 같은 기본사항을 만족하여야 한다.
① 등가정적해석에서는 기초지반과 상부구조물의 특성을 고려하여 지진하중을 말뚝머리에 작용하는 등가정적하중으로 환산한 후 정적 해석을 수행한다.
② 무리말뚝 기초의 경우 무리말뚝 해석을 통하여 구조물의 하중을 각 단일말뚝에 분배하고, 이 때 가장 큰 하중을 받는 단일 말뚝에 대하여 등가정적해석을 수행한다.
③ 말뚝기초 주변지반에 대하여 액상화 가능성, 말뚝머리의 횡방향 변위 및 침하, 말뚝 본체의 파괴가능성 등을 검토한다. 액상화 가능성이 있는 토층에서는 말뚝의 주면마찰력을 무시한다.
(6) 말뚝설계 시 특별히 요구되는 사항은 다음과 같다.
① 지반과 교량의 불확실한 응답특성들을 고려하여 말뚝의 내진설계에서는 일반 설계에서의 요구조건 이외에 다음의 요구조건을 만족시켜야 한다.
② 말뚝의 내진설계에서는 극한지지력 개념을 사용하며 설계지진하중에 대하여 충분한 지지력을 확보하여야 한다.
③ 말뚝은 말뚝캡에 적절히 연결하여야 한다.
④ 말뚝을 콘크리트로 채운 후 특별한 정착장치를 설치하지 않는 경우에는 말뚝으로 인발력이 전달될 수 있도록 충분한 길이의 철근을 매립하여 정착하여야 한다.
⑤ 속채움이 없는 강관말뚝, 나무말뚝, 강말뚝은 말뚝 허용지지력의 10% 이상의 인발력이 전달될 수 있도록 정착하여야 한다.
⑥ 말뚝과 말뚝캡을 연결하는 보강철근은 일체로 결합하며 하중전달이 용이하도록 철근을 말뚝캡까지 연장한다.
⑦ 말뚝의 내진설계에서는 기둥이 지표면 위에서 휨모멘트에 의하여 항복하기 이전에 말뚝이 지표면 아래에서 파괴되지 않도록 하여야 한다.
(7) 지중 벽체 구조물과 같이 지반변위가 지배적인 기초 구조물에 대해서는 응답변위 해석방법을 적용한다.
(8) 기초 구조물에 대한 동적해석이 필요한 경우에는 기초와 지반의 상호작용을 고려하여 응답스펙트럼법, 응답이력 해석법 등을 사용할 수 있다.
(9) 기초 구조물에 대한 동적해석에서는 현장시험과 실내시험으로부터 구한 지반의 특성치를 적용하여 해석한다.