기타 설계조건

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3.2 DCM 설계

3.2.3 기타 설계조건

(1) 케이슨의 상재하중

지지력 검토(편심, 경사하중에 대한 지지력)의 상시 및 지진시 검토를 수행하기 위해 상부 케이슨의 수직하중이 검토되어야 한다. 따라서 외력에 의한 작용하중(수평력에 함선작용력 포함)을 토대로 케이슨 1, 2의 DCM 및 케이슨의 안정검토를 수행하였다.

본 연구 조사구간 케이슨 1, 2의 경우 기초사석은 여성을 고려하여 포설하였다. 그러 나 케이슨 거치 후 계측결과 침하가 예상보다 작게 발생되어 계획고(DL(+)8.00m)를 맞추기 위해 상치콘크리트 타설시 케이슨 1은 약 15cm 줄여 타설하였고, 케이슨 2는 약 30cm 줄여 타설하였으므로 그에 따른 하중감소분을 적용하여 계산하였다.

또한, 케이슨 2의 경우 우현 케이슨 기초 하단에서 좌현으로 약 16.7cm 케이슨이 기 울어져 있는 상태이다. 기울기 각도는 약 0.81°로 케이슨 하중계산 시 안전측으로 계산 하기 위해서 각도를 고려한 자중과 수직, 수평하중 및 모멘트를 고려하여 적용하였다.

케이슨 1, 2의 편심거리와 환산하중 적용값은 표 3.8과 같다.

표 3.8 편심거리와 환산하중 적용 값

구 분 환산하중의 분포폭(m) 환산하중(kN/m2)

케이슨 1 7.50 142.98

케이슨 2 6.60 157.15

(2) 케이슨에 미치는 수평하중

이상시 선박에서 작용하는 외력과 파압의 합력을 적용하기 위해서 원설계자료를 참 고하였으며 표 3.9와 같다.

표 3.9 선박에 의해 작용하는 하중

구분 선박에 의해 작용하는 하중(kN/m)

파압의 합력 (kN/m)

적용 수평하중 (kN/m) 케이슨 1

이상시 184.66 12.98 197.64

케이슨 2 184.66 12.98 197.64

(3) 내진설계기준

항만 및 어항시설의 내진설계표준서(해양수산부, 1999) 및 항만 및 어항설계기준·해 설(2014, 해양수산부)에 준하여 설계 인자를 적용하였다.

수평지진계수를 결정하기 위한 과정은 표 3.10 ∼ 표 3.15와 같다.

표 3.10 내진등급 및 성능목표

내진등급 설계거동한계 재현주기 내 용 적 용

1등급 붕괴방지 수준 (C.L.E)

1,000년 구조물에 제한적인 구조적 피해는 발생하나 긴급보수를 통해 단시간에 항만구조물의

기능을 발휘할 수 있는 수준

2등급 500년 ◉

표 3.11 지진구역 계수

지진구역 I II

구역계수, Z(g값) 0.11 0.07

적 용 ◉

표 3.12 지진재해도

구 분 평균재현주기 500년 지진지반운동

지 진 재해도

∙50년내에 발생확률 10%에 해당하는 가속도계수(%g)

적 용 0.09 g

표 3.13 설계운동 지반수준

구 분 평균재현주기 구역계수 위험도계수 설계지반 운동수준 적 용 지진구역 붕괴방지수준(CLE) 500년 0.11 1.00 0.11g×1.00=0.11g

지진재해도 붕괴방지수준(CLE) 500년 - - 0.09g ◉

표 3.14 지반 종류별 지진계수

지반종류 지반종류의 호칭 지진계수(Ca) 지진계수(Cv) 적용

SA 경암지반 0.09 0.09

SB 보통암지반 0.09 0.11

SC 매우조밀한 토사 또는 연암지반 0.11 0.18

SD 단단한 토사지반 0.11 0.23

SE 연약한 토사지반 0.13 0.37 ◉

표 3.15 지표면 최대 가속도

구 분 설계지반운동수준

(암반노두 가속도) 지반계수 지표면 최대가속도 비 고

지진재해도 기준 0.09g 1.44 0.13g

주) 지반계수 = (SE의 Ca)/(SB의 Ca)

건설공사 비탈면 설계기준(국토교통부, 2016)에 의하면 수평지진계수는 다음 식 (3.1) 과 같이 결정할 수 있다.

 



max

(3.1) 여기서,  : 수평지진계수

max : 지표면 최대가속도

따라서 지표면 최대가속도가 0.13g이므로 0.065 값을 적용하여 지진시에 해당하는 수 평지진계수를 수치해석에 사용하였다.

(4) 자연조건

항만구조물에 작용하는 파력은 구조물의 형상, 해저지형, 수심 및 파랑 등의 특성을 고려하여 적합한 파력 산정식 또는 수리모형실험으로 산정하여야 하며, 파력 산정시 파랑의 불규칙성을 고려하여야 한다(해양수산부, 2017).

설계 조위는 평균해수면 243.0cm를 기준으로 그림 3.20과 같다.

그림 3.20 설계 조위

설계 조류속도는 수치해석을 통하여 0.3m/s로 결정하였으며, 설계 풍속은 상시의 경 우 풍랑경보 발표기준을 적용하여 21.0m/s, 이상시의 경우 지역별 설계풍속을 적용하 여 45.0m/s로 결정하였다(목포지방해양수산청, 2015).

설계 파랑은 표 3.16과 같다.

표 3.16 설계 파랑

구 분 H1/3(m) Hmax(m) 주기(sec) 비 고

상 시 0.37 0.67 2.34 수치해석

- 0.70 2.34 이용한계파고

이상시 1.15 2.07 4.14 수치해석

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