내진설계 용어

등가정적 해석
  구조물에 작용하는 지진력을 자중에 비례하는 수평력으로 가하여 정적해석을 수행하는 방법을 등가정적해석이라고 한다.  이 방법은 지상구조물에 적용하기에 적합한 방법이며 지중구조물과 같이 동적특성이 지상구조물과 다른 구조물에 대해서는 정확도가 떨어진다.  수평력을 구하는데 필요한 비례계수는 설계지진계수로 반영하며 설계지진계수를 산정함에 있어서 다음과 같은 가정사항을 필요로 한다.
1) 지진력은 정적외력으로서 구조물의 각 부분의 질량에 작용한다.
2) 지진력의 방향은 수평방향이며 그 크기는 질량에 비례한다.  이 비례상수를 중력의 가속도로 나눈 값이 지진계수이다. 
3) 지진계수의 값은 각 질량에 대하여 같은 크기이다.
4) 지진시에 심한 연직진동을 받을 것으로 예상되는 구조물에 대해서는 연직 방향의 지진력을 고려해야 한다.  그 크기를 정하는 방법은 수평진동의 경우와 동일하다.

응답변위법
  응답변위법은 기반면으로부터 발생된 지반운동으로 인하여 지중구조물에 발생된 가상의 변위와 주면전단력을 이용하여 내진해석을 수행하는 방법이다.   응답변위법은 당초 선상 지중구조물이 지진에 의해 축 직각 방향으로 휘거나 혹은 축방향으로 늘어나거나 줄어드는 종단방향의 움직임에 대한 내진 계산법으로 이용되었으며 그 후 비교적 규모가 큰 지중구조물이나 선상지중구조물의 횡단방향의 내진 계산법으로 등가정적해석법을 대신해 이용되는 경우가 많아지고 있다.  응답변위법은 구조물과 지반의 접촉면에서는 상호작용이 일어나며 구조물과 지반의 접촉면이 완전부착상태라는 가정에 기초한다.

동적해석방법
  동적해석방법으로는 응답스펙트럼법, 시간이력응답 해석법이 있다.  응답스펙트럼법은 설계응답스펙트럼을 이용하여 특정 하중 및 구조물의 주기특성을 이용하여 최대응답을 구하는 방법이다. 시간이력응답 해석법은 모드중첩법과 직접적분법으로 분류할 수 있으며 구조물이 탄성거동을 하는 경우에는 모드중첩법이 편리하게 적용되며 구조물이 비선형거동을 하는 경우에는 직접적분법을 적용한다.

기반면
  기반면은 지진시 설계지반운동을 결정하기 위한 기준면을 의미하며 내진설계시에는 이러한 기준면의 위치를 확인하는 것이 중요하다.  국내의 상위개념 내진설계기준에 의하면 설계지반운동의 기준면은 전단파속도를 기준으로 m/s 범위의 보통암 지반이며 표준관입시험의 N 값으로부터의 결정은 어렵다고 기술되어있다.

라이프라인
  라이프라인은 물, 연료, 에너지, 정보, 그 밖에 인간생활에 필요한 생산물 및 배출물을 전달하는 역할을 수행하는 시설물을 총칭한다.  이와같은 기능을 수행하는 시설물은 전력시설, 가스시설, 송유시설, 통신시설, 상․하수도시설, 교통시설, 항만, 공항 등이 있으며 인간생활에 필수적인 시설물이다.  넓은 범위로는 병원 등과 같은 인간의 생명을 다루는 시설물도 여기에 포함된다.  최근들어 라이프라인이 관심사가 되는 이유는 거대한 도시화로 인하여 구조물의 종류가 많아지고 규모가 거대해 졌으며 최근에 미국이나 일본에서 발생한 지진이 라이프라인 구조물에 대규모 피해를 입히는 경우가 자주 발생하였기 때문이다. 

시간영역해석
  실제의 지진기록 또는 인공합성된 지진기록을 이용하여 지진의 지속시간에 따라 구조물의 동적응답을 구하는 해석법이다.

설계응답스펙트럼
  구조물의 동적 특성을 반영한 설계를 하기 위하여 사용되는 주기와 스펙트럼가속도 간의 함수이다.  지진계수 Ca 와 Cv 로부터 구하며 각각의 재현주기와 지진위험도에 따라 하나의 응답스펙트럼을 갖는다.

최대유효지반가속도
  지진가속도는 최대지반가속도와 최대유효지반가속도가 있는데 최대유효지반가속도는 구조물에 실질적인 영향을 주지 않는 진동수가 높은 가속도 성분을 제외한 가속도 성분이다.  일반적으로 최대유효지반가속도는 최대지반가속도보다 작으며 설계에 적용할 때에는 최대유효지반가속도를 적용하는 것이 합리적이다. 

속도응답스펙트럼
  응답스펙트럼을 속도에 대한 함수로 표현한 것이며, 상위개념에서 제시하고 있는 설계응답스펙트럼은 가속도에 대한 함수이므로 이를 속도에 대한 함수로 바꾸어 표현한 것이 속도응답스펙트럼이다. 

스펙트럼속도
  속도응답스펙트럼 상에서의 주기별 속도를 의미한다.

설계응답속도
  실제로 내진설계에 사용되는 응답속도이며, 속도응답스펙트럼 상에서 지반의 특성치에 따라 구해진 스펙트럼속도를 설계응답속도로 정의할 수 있다.

인공지진
  인공지진의 사용 목적은 설계응답스펙트럼과 잘 부합되는 지진의 특성을 반영하기 위함이다.  실제 지진기록은 대부분이 응답스펙트럼을 정확하게 반영하지 못한다.   즉 장주기 성분과 단주기 성분을 모두 만족하는 경우가 드물다.  따라서 정확한 동적해석을 위해서는 인공지진을 합성하여 설계에 반영할 필요가 있다.  인공지진의 합성지 중요한 요소로는 최대지진가속도, 강진지속시간, 지진 지속시간, 진도포락함수, 등이 있다.

액상화
  액상화는 포화사질토가 비배수 상태에서 급속한 재하를 받게 되어 과잉공극수압이 발생함과 동시에 유효응력이 감소한다.  이로 인하여 전단응력이 감소하게 되어 액체처럼 유동하거나 측방퍼짐(Cyclic Mobility)과 같은 현상이 발생하게 된다.
  유동액상화는 토체내의 정적평형상태의 전단응력이 액상화 상태의 흙의 전단강도보다 큰 경우에 발생하는 현상으로서 이로 인한 대규모 변형은 실제로 정적전단응력에 의해서 일어난다.  이 유동액상화는 유동파괴(Flow Failure)라고 하는 중대한 결과를 가져온다.  유동액상화는 지진이 계속되는 동안이 끝난 후에 발생하고 느슨한 경사지에서 주로 발생한다.   Cyclic Mobility 는 포화사질토가 일정한 함수비에서 반복하중을 받아서 일어나는 진행성 연화이다.  이는 유동액상화와는 달리 정적전단응력이 액상화토의 전단강도보다 작은 상태에서 일어난다.
  액상화 지반 위에 기초한 구조물들은 액상화로 인한 전단응력 감소로 지지력을 잃게되며, 또한 측방퍼짐 현상으로 파이프라인과 같은 선상구조물들의 거동에 영향을 주게 된다.

위험도계수
  재현주기에 따라 달라지는 값으로 지진계수는 위험도계수와 지진구역계수에 따라 결정된다.  지진구역계수는 500년 빈도의 지진에 대한 기준이므로 등급과 성능수준에 따라 재현주기가 변하는 것을 고려하기 위해 곱하여지는 factor 이다.

지반-구조물 상호작용
  지진과 같은 외부 진동하중에 의해 발생된 탄성파는 지반을 통하여 지상 및 지중구조물에 도달하게 된다.  지반을 통하여 전달된 탄성파는 대상 구조물에 도달하면서 구조물의 동적응답에 영향을 미치며 구조물의 동적응답은 다시 주변지반에 영향을 미치게 되어 그 양상이 복잡하게 된다.  지반-구조물 상호작용 해석법은 서브 스트럭쳐(sub-structure)법과 직접법이 있다.

지중구조물의 내진설계
  지중구조물은 지반의 운동과 밀접한 관련이 있다.  지상구조물은 관성력을 고려하여 설계를 하지만 지중구조물은 주변의 지반보다 가벼운 경우가 대부분이므로 관성력보다는 지반의 운동에 의해 거동이 지배된다.  지진시 지반의 운동은 크게 지진파의 전달, 액상화, 단층, 산사태 등이 있다.  현재까지 미국과 일본에서 일반적으로 적용해온 설계법은 지진파의 전달을 고려하여 설계하는 방법이다.  특히 일본에서는 응답변위법을 사용하여 대부분의 지중구조물에 이 설계법을 적용하고 있다.
  액상화, 단층, 산사태는 영구지반변형이라 부르며 단층의 경우 미국에서 설계법이 제시되어 있으며, 액상화에 대해서는 최근 미국과 일본 등에서 설계에 적용하려는 노력이 진행중이며,  특히 일본은 고베지진 이후에 액상화에 대한 관심이 고조되어 이를 설계에 적용하려는 노력이 활발하게 진행중에 있다.

지진구역
  평균재현주기별 지진재해도를 각 행정단위별로 시설물에 효과적으로 적용하기 위해서 지역별 지반진동의 정도에 따라서 우리나라의 경기도와 강원도 남쪽을 두 개의 지진구역으로 설정한다.  Ⅰ구역은 서울, 인천, 대전, 부산, 대구, 울산, 광주, 경기, 강원남부, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남 북동부가 해당되고, Ⅱ구역은 강원북부, 전남 남서부, 제주가 해당된다. 

지진구역계수 : Z
  재현주기에 따라 지진의 크기를 각 구역별로 나타낸 계수이다. Ⅰ 구역에서는  0.11, Ⅱ구역에서는 0.07이다.  우리나라에서의 지진구역계수는 500년 재현주기에 해당하는 지진가속도로 결정된다. 

지진계수 : Ca, Cv
  응답스펙트럼을 결정함에 있어서 구해지는 계수로서 Ca 는 지진의 가속도와 관련된 계수이고 Cv는 지진의 속도와 관련된 계수이다.

지진재해도
  한반도에서 각각 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 년 동안 초과확률 10%에 해당하는 가속도를 등치선의 형태로 나타낸 것

지진지반운동
  지진시 지반의 운동은 동적인 자연현상으로 운동의 세기, 주파수 내용 및 지속시간의 세가지 측면에서 그 특성을 정의 할 수 있다.  이러한 지반운동의 특성을 정량적으로 표현하는 방법은 시간이력, 응답스펙트럼, 지반운동의 최대값 등이 있다.  시간이력은 지반운동의 특성인 세기, 주파수 내용 및 지속시간을 나타낼 수 있으며 응답스펙트럼은 지반운동의 세기, 주파수 내용을 표현하나 지속시간은 알 수 없다. 

전단파속도
  지반의 동적특성을 나타내는 하나의 지표로서 국내 내진설계 기준 상위개념에서는 암질인 경우 360m/s 이상의 값을 갖는다.  전단파 속도는 지반의 주기를 결정하거나, 지반의 변형률을 결정하 위해 필요한 요소이다.  또한 실측치와 실험치로부터 N 치와 전단파속도간의 상관관계를 나타낼 수 있다.

진도포락함수
  인공지진의 형태를 결정하는데 사용된다.  가속도 시간이력을 표현하면 정의된 진도포락함수에 따른 형태를 갖게된다.  우리나라에서는 연구 자료가 불충분하므로 진앙지와 관측치가 먼 경우에 많이 사용되는 복합형을 사용하는 것이 타당하다.

주파수영역해석
  구조물과 지반의 주파수 특성을 이용하여 주파수에 따른 동적응답을 구하는 해석법이다.

Free Field Boundary (자유장 경계)
  일반적으로 수치해석은 유한영역에 대하여 수행되는데 유한영역의 경계에서 전달파의 반사가 이루어진다. 이러한 반사파는 동해석 결과에 영향을 미치기 때문에 경계에서 전달파를 흡수하기 위한 경계조건이 필요하다. 이렇게 유한영역의 경계에서 전달파를 흡수하는 경계조건을 Free Filed Boundary(자유장 경계)라 한다. 

Modified Mercalli(MM) 진도
  MM진도는 지진의 진도를 나타내는 기준으로 지진의 진도를 12단계로 나누고 각 단계에 해당하는 현상으로서 진도를 판단할 수 있는 방법이다. 지진의 진도를 나타내는 여러가지 방법들 중 가장 널리 쓰이고 있다.