응답변위법을 통한 NATM터널 콘크리트라이닝의 지진해석에 관한 연구

Abstract

최근 경주 지진으로 인해 내진설계에 대한 경각심이 고조되고 있으나 최근까지도 NATM터널은 내진에 대한 요구 성능이 낮은 수준으로 지속되어 왔으며, NATM터널의 최종구조물인 콘크리트라이닝에 대한 내진성능 평가나 해석 및 설계방법에 대해 명확한 기준이 없었다.

본 연구는 일반적으로 심도가 낮은 개착터널에 주로 적용하는 응답변위법에 대해 심도가 깊은 NATM터널에 적용하였을 경우에 문제점에 대해 고찰하고 지반응답해석과 비교검토를 통해 보정계수를 적용하여 응답변위법을 통한 지진해석을 수행하였다.

터널의 지진시 붕괴사례 검토를 통해 심도가 깊고 암반이 양호할수록 터널 구조물은 더 안전한 것으로 나타났으나, 기존의 응답변위법 식은 심도가 깊을수록 하중이 더 커지는 문제점이 있었다. 지진해석시 부재력에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 지반의 전단탄성계수와 심도에 따른 고유주기와 상대변위로 나타났으며 NATM터널에 적용할 경우 이에 대한 보정이 필요하다.

하중계수에 대한 문제를 없애기 위해 붕괴방지수준으로 해석을 수행하였으며 해석의 적합성을 검증하기 위해 시간이력해석, 응답변위법, 지반응답해석으로 입력치를 산정한 응답변위법, 보정계수를 사용한 응답변위법을 적용하여 해석결과를 비교검토 하였다.

보정계수를 사용한 응답변위법은 시간이력해석과 유사한 결과를 보였으나, 역전층, 관입층과 같이 지층구성이 복잡한 경우 지반응답해석을 통해 보정계수를 수정하여야 할 것으로 판단된다.