4.3 직접기초 4.3.1 기본사항 4.3.1.5 내진설계 직접기초의 내진설계를 할 때에는 기초에 대한 하중분포를 고려하여 기초 전체의 안정을 검토하고 특히 지진으로 액상화가 예측되는 경우에는 적절한 대책을 강구해야 한다. 4.3.1.6 활동저항 구조물의 양측에서 지표면의 고저차가 있거나 지진 등으로 구조물에 수평력이 작용할 경우 바닥면의 마찰저항, 근입된 부분의 수동저항 및 그 외 미끄럼방지 돌기에 따른 기초의 활동저항을 검토하여야 한다.   4.4 말뚝기초 4.4.12 말뚝기초의 내진해석 (1) 말뚝기초의 내진해석에서는 기초지반과 상부구조물의 특성을 고려하여 지진하중을 말뚝머리에 작용하는 등가정적하중으로 환산한 후 정적해석을 수행한다.

내진설계기준

2018 내진설계 일반 : KDS 17 10 00 [요약]    전문보기

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4. 설계

4.1 내진성능기준

4.1.1 내진등급

(1) 시설물의 내진등급은 중요도에 따라서 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급으로 분류한다.

(2) 내진특등급은 지진 시 매우 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 매우 큰 영향을 줄 수 있는 시설의 등급을 의미한다.

(3) 내진Ⅰ등급은 지진 시 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 큰 영향을 줄 수 있는 시설의 등급을 의미한다.

(4) 내진Ⅱ등급은 지진 시 재난이 크지 않거나, 기능이 마비되어도 사회적으로 영향이 크지 않은 시설의 등급을 의미한다.

4.1.2 내진성능수준

(1) 시설물의 내진성능수준은 기능수행수준, 즉시복구수준, 장기복구/인명보호수준과 붕괴방지수준으로 분류하며, 시설물의 중요도에 따라 요구되는 내진성능수준을 만족하도록 설계하여야 한다.

(2) 기능수행수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 발생한 손상이 경미하여 그 구조물이나 시설물의 기능이 유지될 수 있는 성능수준이다.

(3) 즉시복구수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 발생한 손상이 크지 않아 단기간 내에 즉시 복구되어 원래의 기능이 회복될 수 있는 성능수준이다.

(4) 장기복구/인명보호수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 큰 손상이 발생할 수 있지만 장기간의 복구를 통하여 기능 회복이 가능하거나, 시설물에 상주하는 인원 또는 시설물을 이용하는 인원에 인명손실이 발생하지 않는 성능수준이다.

(5) 붕괴방지수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 매우 큰 손상이 발생할 수는 있지만 구조물이나 시설물의 붕괴로 인한 대규모 피해를 방지하고, 인명 피해를 최소화하는 성능수준이다.

4.1.3 설계지반운동 수준

(1) 설계지반운동 수준은 다음과 같이 분류한다.

  ① 평균재현주기 50년 지진지반운동 (5년내 초과확률 10%)

  ② 평균재현주기 100년 지진지반운동 (10년내 초과확률 10%)

  ③ 평균재현주기 200년 지진지반운동 (20년내 초과확률 10%)

  ④ 평균재현주기 500년 지진지반운동 (50년내 초과확률 10%)

  ⑤ 평균재현주기 1,000년 지진지반운동 (100년내 초과확률 10%)

  ⑥ 평균재현주기 2,400년 지진지반운동 (250년내 초과확률 10%)

  ⑦ 평균재현주기 4,800년 지진지반운동 (500년내 초과확률 10%)

4.1.4 내진성능목표

표 4.1-1 최소 내진성능목표

설   계   지   진	내진성능수준 평균재현주기	기능수행	즉시복구	장기복구/ 인명보호	붕괴방지
	50년	내진II등급
	100년	내진I등급	내진II등급
	200년	내진특등급	내진I등급	내진II등급
	500년		내진특등급	내진I등급	내진II등급
	1,000년			내진특등급	내진I등급
	2,400년				내진특등급
	4,800년				내진특등급

4.2 지진재해

4.2.1 지반운동

4.2.1.1 지진구역 및 지진위험도

표 4.2-1 지진구역

지진구역	행정구역
Ⅰ	시	서울, 인천, 대전, 부산, 대구, 울산, 광주, 세종
	도	경기, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남, 강원 남부1
Ⅱ	도	강원 북부2, 제주
1 강원 남부(군, 시) : 영월, 정선, 삼척, 강릉, 동해, 원주, 태백 2 강원 북부(군, 시) : 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천, 속초

표 4.2-2 지진구역계수 (평균재현주기 500년에 해당)

지진구역	Ⅰ	Ⅱ
지진구역계수,	0.11	0.07

표 4.2-3 위험도계수

평균재현주기 (년)	50	100	200	500	1,000	2,400	4,800
위험도계수,	0.40	0.57	0.73	1	1.4	2.0	2.6

4.2.1.2 지반의 분류

표 4.2-4 지반의 분류

지반종류	지반종류의 호칭	분류기준
		기반암 깊이, H (m)	토층평균전단파속도, (m/s)
	암반 지반	1 미만	-
	얕고 단단한 지반	1∼20 이하	260 이상
	얕고 연약한 지반		260 미만
	깊고 단단한 지반	20 초과	180 이상
	깊고 연약한 지반		180 미만
	부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반

 

4.2.1.4 설계지반운동의 특성 표현

그림 4.2-1 가속도표준설계응답스펙트럼(암반지반)

 표 4.2-5 가속도표준설계응답스펙트럼 전이주기

구분	(단주기스펙트럼 증폭계수)	전이주기(sec)
수 평	2.8	0.06	0.3	3

  

표 4.2-6 주기영역별 설계스펙트럼가속도( )

주기(, sec)
설계스펙트럼가속도 (, g)

 

표 4.2-7 감쇠보정계수()

주기(, sec)
	모든 감쇠비에 대해서 1.0	일 때,  1.0 일 때, 그 사이는 직선보간

 

그림 4.2-2 가속도표준설계응답스펙트럼(토사지반)

표 4.2-8 지반증폭계수( 및 )

지반종류	단주기지반증폭계수,			장주기지반증폭계수,
	S ≤ 0.1	S = 0.2	S = 0.3	S ≤ 0.1	S = 0.2	S = 0.3
	1.4	1.4	1.3	1.5	1.4	1.3
	1.7	1.5	1.3	1.7	1.6	1.5
	1.6	1.4	1.2	2.2	2.0	1.8
	1.8	1.3	1.3	3.0	2.7	2.4

(5) 행정구역에 의한 방법으로 평균재현주기에 따른 유효수평지반가속도()를 결정할 때는 식(4.2-1)과 같이 지진구역계수()에 각 평균재현주기의 위험도계수()를 곱하여 결정한다.

                                                 (4.2-1)

건축물 내진설계기준

2019 건축물 내진설계기준 KDS 41 17 00 [요약]    전문보기

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1. 일반사항

1.4 내진설계의 절차

(1) 지진위험도, 내진등급, 성능목표의 결정

(2) 내진구조계획

(3) 지진력저항시스템 및 설계계수의 결정

(4) 지진하중의 산정

(5) 구조해석

(6) 해석결과의 분석

(7) 구조시스템과 부재에 대한 강도설계

(8) 부재 및 연결부의 구조상세에 대한 설계 

(9) 필요시 비선형 해석에 대한 결과 검증

(10) 비구조요소에 대한 설계

 

1.5 내진구조계획

(1) 각 방향의 지진하중에 대하여 충분한 여유도를 가질 수 있도록 횡력저항시스템을 배치한다.

(2) 지진하중에 대하여 건물의 비틀림이 최소화되도록 배치한다. 긴 장방형의 평면인 경우, 평면의 양쪽 끝에 지진력저항시스템을 배치한다. 

(3) 약층 또는 연층이 발생하지 않도록 수직적으로 구조재의 크기와 층고는 강성 및 강도에 급격한 변화가 없도록 계획한다.

(4) 한 층의 유효질량이 인접층의 유효질량보다 과도하게 크지 않도록 계획한다.

(5) 가급적 수직재는 연속되어야 한다.

(6) 슬래브에 과도하게 큰 개구부는 피한다.

(7) 증축계획이 있는 경우, 내진구조계획에 증축의 영향을 반영한다.

1.7 내진구조설계

(1) 각 부재가 연성능력을 발휘할 수 있도록 취성파괴를 억제하도록 설계해야 한다. 즉, 휨항복을 유도하기 위하여 전단파괴와 연결부파괴가 억제되도록 안전하게 설계한다.

(2)  취성파괴를 피할 수 없는 부재는 초과강도계수를 고려한 특별지진하중을 적용하여 안전하게 설계한다. 수직재가 연속이 아닌 경우와 취약한 연결부위 등이 이에 속한다.

(3) 보-기둥 연결부에서 가능한 한 강기둥-약보가 되도록 설계한다. 기둥이 큰 축력을 받는 경우 기둥의 휨강도가 보의 휨강도보다 크도록 설계한다.

(4) 기둥과 큰 보의 단부는 성능목표에 해당하는 연성능력을 유지할 수 있도록 콘크리트기준과 강구조기준에서 요구하는 연성상세를 사용한다.

(5) 보-기둥 접합부의 보강, 철근의 정착 및 이음, 강재의 접합(용접, 볼트이음) 등의 상세도서와 시방서에 설계 및 시공요구사항을 정확히 제공한다.

2. 내진등급 및 성능목표

2.2 건축물의 내진등급과 중요도계수

(1) KDS 41 10 05(3.)에서 정의된 건물의 중요도를 고려하여  표 2.2-1에 따라 건물의 내진등급과 내진설계 중요도계수 를 결정한다.

(3) 건축물이 구조적으로 분리된 2개 이상의 부분으로 구성된 경우에는 각 부분을 독립적으로 분류하여 설계할 수 있다. 다만, 한 구조물에서 구조적으로 분리된 부분이 더 높은 중요도를 가진 다른 부분에 대해 그 중요도에 부합하는 사용을 위해서 필수 불가결한 접근로나 탈출로를 제공하거나 인명안전 또는 기능수행 관련 요소를 공유할 경우에는 양쪽 부분 모두 높은 중요도를 적용하여야 한다.

표 2.2-1 내진등급과 중요도계수

건축물의 중요도1)	내진등급	내진설계 중요도계수 ()
중요도(특)	특	1.5
중요도(1)	I	1.2
중요도(2), (3)	II	1.0
1) KDS 41 10 05(3.)에 따름.

2.4 성능목표

표 2.4-1 건축물의 성능수준과 구조요소 및 비구조요소의 성능수준 사이의 관계

건축물의 성능수준	구조요소의 성능수준	비구조요소의 성능수준
기능수행	거주가능	기능수행
즉시복구	거주가능	위치유지
인명보호	인명안전	인명안전
붕괴방지	붕괴방지	-

표 2.4-2 건축물의 내진등급별  최소성능목표

내진등급	성능목표		설계지진
	재현주기	성능수준
특	2400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수()
	1000년	기능수행	-
I	2400년	붕괴방지	-
	1400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수()
II	2400년	붕괴방지	-
	1000년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수()

3. 지진구역 및 지진구역계수

3.1 지진구역 및 지진구역계수

3.2 유효지반가속도

그림 3.2-1 국가지진위험지도, 재현주기 2400년 최대고려지진의 유효지반가속도(S)%(소방방재청, 2013)

4. 지반조건 및 설계응답스펙트럼

4.1 지반의 분류

4.1.1 지반 종류

지반의 분류는 KDS 17 10 00의 4.2.1.2를 따른다.

4.2 설계응답스펙트럼

4.2.1 설계응답스펙트럼의 정의

지진의 설계응답스펙트럼은 다음 식에 따라 구한 후 그림 4.2-1과 같이 작성한다.

(1)일 때, 스펙트럼가속도 는 식 (4.2-1)에 의한다.

(2) 일 때, 스펙트럼가속도 는 4.2.2에 따라 산정되는 와 같다.

(3)일 때, 스펙트럼가속도 는 식 (4.2-2)에 의한다.

(4)일 때, 스펙트럼가속도 는 식 (4.2-3)에 의한다.

         (4.2-1)

              (4.2-2)

            (4.2-3)

여기서,：구조물의 고유주기(초)

                

                

                

그림 4.2-1 설계응답가속도스펙트럼

4.2.2 단주기와 1초주기 설계스펙트럼가속도

(1) 단주기와 주기 1초의 설계스펙트럼가속도 , 은  식 (4.2-4), (4.2-5)에 의하여 산정한다.

         (4.2-4)

              (4.2-5)

여기서, 와 는 각각 표 4.2-1과 표 4.2-2에 규정된 지반증폭계수이다.

(2) 기반암의 깊이가 20 m를 초과하고 지반의 평균 전단파속도가 360 m/s 이상인 경우, 표 4.2-2에 규정된 의 80%를 적용한다.

(3) 지반분류가 이고 기반암의 깊이가 불분명한 경우, 표 4.2-1과 표 4.2-2에 규정된 와 의 110%를 적용한다.

4.2.3 지반증폭계수

표 4.2-1 단주기지반증폭계수,

지반종류	지진지역
	≦0.1	＝0.2	＝0.3
	1.12	1.12	1.12
	1.4	1.4	1.3
	1.7	1.5	1.3
	1.6	1.4	1.2
	1.8	1.3	1.3
*는 설계스펙트럼 가속도 산정식 (4.201)에 적용된 값이다. 위 표에서 의 중간값에 대하여는 직선보간한다.

표 4.2-2 1초주기 지반증폭계수,

지반종류	지진지역
	≦0.1	＝0.2	＝0.3
	0.84	0.84	0.84
	1.5	1.4	1.3
	1.7	1.6	1.5
	2.2	2.0	1.8
	3.0	2.7	2.4
*는 설계스펙트럼 가속도 산정식 (4.2-1)에 적용된 값이다. 위 표에서 의 중간값에 대하여는 직선보간한다.

5. 내진설계범주

5.2 내진설계범주의 결정

표 5.2-1 단주기설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주

의 값	내진등급
	특	I	II
0.50≤	D	D	D
0.33≤＜0.50	D	C	C
0.17≤＜0.33	C	B	B
＜0.17	A	A	A

표 5.2-2 주기 1초 설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주

의 값	내진등급
	특	I	II
0.20≦	D	D	D
0.14≦＜0.20	D	C	C
0.07≦＜0.14	C	B	B
＜0.07	A	A	A

건축물 기초구조 설계기준

2019 건축물 기초구조 설계기준 : KDS 41 20 00 [요약]    전문보기

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1. 일반사항

1.1 적용범위

(1) 이 기준은 건축구조물의 기초, 지하벽, 옹벽 및 흙막이 등에 적용한다.

(2) 특별한 조사⋅연구에 의하여 설계할 때에는 이 기준은 적용하지 않을 수 있다. 그 경우에는 그 근거를 명시하여야한다.

(3) 이 기준은 허용응력설계법을 기준으로 지반 및 말뚝의 안전성을 검토하도록 규정하였으나, 항복지지력이나 극한지지력을 사용할 경우에는 성능에 기반을 둔 강도설계나 한계상태설계도 가능하다.

1.2 목적

기초구조는 상부구조의 하중을 안전하게 지반에 전달하도록 응력과 변형을 검토하여야 한다.

4. 설계

4.1 기초지반의 지지력 및 침하

4.1.1 기본방침

(1) 기초는 상부구조를 안전하게 지지하고, 유해한 침하 및 경사 등을 일으키지 않도록 하여야 한다.

(2) 기초는 접지압이 지반의 허용지지력을 초과하지 않아야하며, 또한 기초의 침하가 허용침하량 이내이고, 가능하면 균등해야 한다.

(3) 기초형식은 지반조사결과에 따라 달라지며, 직접기초에서는 기초저면의 크기와 형상, 그리고 말뚝기초에서는 그 제원, 개수, 배치 등을 결정하여야 한다.

표 4.1-1 형상계수

기초저면의 형상	연속	정방형	장방형	원형
	1.0 0.5	1.3 0.4	1.0+0.3 0.5-0.1	1.3 0.3
: 장방형 기초의 단변길이 : 장방형 기초의 장변길이

표 4.1-2 지지력계수

0°	5.7	0.0	1.0
5°	7.3	0.5	1.6
10°	9.6	1.2	2.7
15°	12.9	2.5	4.4
20°	17.7	5.0	7.4
25°	25.1	9.7	12.7
30°	37.2	19.7	22.5
35°	57.8	42.4	41.4
40°	95.7	100.4	81.3
45°	172.3	297.5	173.3
48°	258.3	780.1	287.9
50°	347.5	1153.2	415.1

4.1.3 침하량의 산정

4.1.3.1 지중응력

기초의 연직하중에 따라 생기는 지중응력의 연직방향성분은 식 (4.1-4)에 따라 산정하며, 등분포하중에 따른 응력증분은 별도 식으로 정한다.

               (4.1-4)

여기서,    ：지중의 임의점에서의 연직응력증분(kN/m2)

             ：지표면에 작용하는 연직집중하중(kN)

             ：지표면에서 임의의 점까지의 깊이(m)

              ：하중의 작용점에서 임의의 점까지의 거리(m)

4.1.3.2 압밀침하량

압밀침하량 산정은 식 (4.1-5)에 따른다. 단, 압축지수 , 압밀계수 를 알 수 있는 경우 침하량을 별도 식으로 산정할 수 있다. 

     (4.1-5)

여기서, ：침하량(m)

        ：침하량을 산정하는 점에서 연직하방으로 측정한 깊이(m)

        ：응력 에 대응하는 간극비

        ：응력 (＝＋)에 대응하는 간극비

        ：건물시공 이전의 Z점에서 유효지중응력(kN/m2)

                         

            ：건물시공 이후의 Z점에서 유효지중응력(kN/m2)

                          

여기서, ：지반의 습윤단위체적중량(kN/m 3)

        ：지반의 수중단위체적중량(kN/m3)

        ：지하수위(지표면에서 지하수위 상단까지의 깊이, m)

             지표면에서 임의의 점까지의 깊이(m)

4.1.3.3 즉시침하량

즉시침하량은 지반을 탄성체로 보고 탄성이론에 기초한 지반의 탄성계수와 포아송비를 적절히 설정하여 식 (4.1-6)에 따라 산정하거나, 평판재하시험의 하중과 침하량의 관계식 식 (4.1-7)를 이용하여 추정한다.

(1) 탄성이론에 따른 계산

           (4.1-6)

   여기서,      ：즉시침하량(m)

              ：기초저면의 형상과 강성에 따라 정해지는 계수, 표 4.1-3 참조

               ：기초에 작용하는 단위면적당 하중(kN/m2)

              ：기초의 단변길이(원형의 경우는 지름)(m)

              ：기초의 장변길이(m)

             ：지반의 탄성계수(kN/m2)

              ：지반의 포아송비

표 4.1-3 침하계수 (유연한 기초의 경우)

기초저면 형상		기초저면 상의 위치
원형(지름)		중앙	1.00
장방형	＝1	중앙	1.12
	1.5		1.36
	2.0		1.52
	2.5		1.68
	3.0		1.78
	4.0		1.96
	5.0		2.10
	10.0		2.54

(2) 평판재하시험에 따른 추정

                (4.1-7)

   여기서,           ：평판의 침하량(m)

             ：기초의 침하량(m)

             ：재하판의 침하계수, 표 4.1-3 참조

             ：기초의 침하계수, 표 4.1-3 참조

             ：재하판의 폭(m)

             ：기초의 폭(m)

4.2 기초하중

4.2.1 하중일반

건축구조물 등의 기초설계용 하중은 다음에 따른다.

(1) 지반의 지지력을 산정할 때는 KDS 41 10 15에서 규정한 값으로 한다. 다만, 실정에 따라 상부구조 또는 말뚝에 접하여 지지력에 영향을 미치는 흙의 중량을 가산한다.

(2) 침하량을 산정할 때, 구조물의 자중, 침하에 영향을 미치는 적재하중 및 흙의 중량을 가산한 값으로 한다. 다만, 실정에 따라 흙막이에 따른 배토중량 또는 이것의 일부를 감할 수 있다.

4.2.2 토압⋅수압⋅접지압

지하구조부에서 흙과 접하는 벽에 대해서는 토압과 수압을, 기초판에 대해서는 상부에서 오는 하중에 대응하는 접지압을 고려하여야 한다.

4.2.3 말뚝작용력

말뚝에 대하여 상부구조에서 전달되는 하중 및 자중에 대응하는 축방향 압축력 또는 인발력이 작용하는 것으로 보고 실정에 따라 상부구조에서 전달되는 수평력 또는 이의 일부를 횡력으로 고려하여야 한다. 또한 지반침하에 따른 부의 주면마찰력이 발생할 우려가 있을 때에는 이를 고려하여야 한다.

4.2.4 진동⋅반복하중

진동 또는 반복하중을 받는 기초의 설계는 상부구조의 사용상 지장이 없도록 하고 또한 주위에 미치는 영향도 고려하여 하중을 결정해야 한다.

4.2.5 하중의 조합

기초구조물의 강도와 지반 및 말뚝의 지지력은 KDS 41 10 15(1.5)에 규정한 하중조합에 따라 적절하게 검토하여야 한다.

4.3 직접기초

4.3.1 기본사항

4.3.1.1 허용지내력

허용지내력은 4.1.2에 규정한 지반의 허용지지력 이하가 되도록 하며, 또한 4.1.3에 따라 산정한 침하량이 4.1.4의 허용침하량 이하가 되도록 정하여야 한다.

4.3.1.2 안전성⋅사용성⋅내구성

직접기초는 예상 최대하중에 대해서 상부구조가 파괴되거나 전도되지 않아야 하고, 일상적으로 작용하는 하중상태에서는 구조물의 사용성이나 내구성에 지장을 주는 과대한 침하나 변형이 발생되지 않도록 하여야 한다.

4.3.1.3 기초깊이

직접기초의 저면은 온도변화에 의하여 기초지반의 동결 또는 체적변화를 일으키지 않으며, 또한 우수 등으로 인하여 세굴되지 않는 깊이에 두어야 한다.

4.3.1.4 비탈면과 직접기초의 이격

(1) 보강토옹벽 및 석축 등 연성옹벽의 배면에서 건축물 직접기초까지의 거리 및 연성옹벽 전면에서 건축물까지의 이격거리는 상호 구조물의 안전에 영향을 주지 않는 범위까지 확보하여야 한다.

(2) 비탈면의 상부 및 하부에서 건축물의 직접기초는 지반 및 구조물의 안전에 영향을 주지 않을 정도의 충분한 이격거리를 확보하여야 한다.

4.3.1.5 내진설계

직접기초의 내진설계를 할 때에는 기초에 대한 하중분포를 고려하여 기초 전체의 안정을 검토하고 특히 지진으로 액상화가 예측되는 경우에는 적절한 대책을 강구해야 한다.

4.3.1.6 활동저항

구조물의 양측에서 지표면의 고저차가 있거나 지진 등으로 구조물에 수평력이 작용할 경우 바닥면의 마찰저항, 근입된 부분의 수동저항 및 그 외 미끄럼방지 돌기에 따른 기초의 활동저항을 검토하여야 한다.

4.3.1.7 지반개량

지반개량을 실시하여 직접기초를 적용하는 경우에는 4.10에 따라야 한다.

4.3.1.8 단면설계

직접기초의 단면설계는 KDS 41 30 00(4.10)에 따라야 한다.

4.4.12 말뚝기초의 내진해석

(1) 말뚝기초의 내진해석에서는 기초지반과 상부구조물의 특성을 고려하여 지진하중을 말뚝머리에 작용하는 등가정적하중으로 환산한 후 정적해석을 수행한다.

(2) 무리말뚝의 경우 무리말뚝 해석을 통하여 구조물 의 하중을 각 단일말뚝에 분배하고, 이 때 가장 큰 하중을 받는 단일말뚝에 대하여 등가정적해석을 수행한다.

4.4.13 말뚝기초의 내진상세

(1) 내진설계범주 C 또는 D로 분류된 구조물에 사용하는 콘크리트 말뚝의 띠철근 및 나선철근은 KDS 41 30 00(4.3 및 4.18)에서 규정하고 있는 갈고리 상세에 따라 배근하여야한다. 

(2) 내진설계범주 C 또는 D로 분류된 구조물에 사용하는 말뚝의 이음부는 다음 중 작은 값에 견딜 수 있어야 한다.

  ① 말뚝재료의 공칭강도

  ② KDS 41 17 00(8.1.2.3)의 특별지진하중으로 부터 발생된 축력, 전단력, 모멘트

(3) 내진설계범주 C 또는 D로 분류된 구조물에서 프리텐션이 사용되지 않은 기성콘크리트말뚝의 종방향 주철근비는 전체 길이에 대해 1 % 이상으로 하고, 횡방향철근은 직경 9.5 mm 이상의 폐쇄띠철근이나 나선철근을 사용하여야한다.  

(4) 내진설계범주 C로 분류된 구조물의 현장타설말뚝에서 종방향 주철근은 4개 이상 또한 설계단면적의 0.25% 이상으로 하고, 말뚝머리로 부터 다음에 규정하는 최댓값의 구간에 배근하여야한다.

  ① 말뚝길이의 1/3

  ② 말뚝최소직경의 3배

  ③ 3.0m

  ④ 말뚝의 상단으로부터 식 (4.4-9)에 따라 계산한 설계균열모멘트가 KDS 41 10 15(1.5)의 하중조합을 반영하여 산정한 소요휨강도를 초과하는 지점까지의 거리

(5) 현장타설말뚝의 횡방향철근은 직경 10 mm 이상의 폐쇄띠철근이나 나선철근을 사용하고, 간격은 말뚝머리부터 말뚝직경의 3배의 구간에는 주철근직경의 8배와 150 mm중 작은값 이하로 하고, 나머지 구간의 간격은 주철근직경의 16배를 초과하지 않아야한다.

(6) 내진설계범주 D로 분류된 구조물에 사용되는 현장타설말뚝의 종방향 주철근은 4개 이상 또한 설계단면적의 0.5% 이상으로 하고, 말뚝머리로 부터 다음에 규정하는 최댓값의 구간에 배근하여야한다.

  ① 말뚝길이의 1/2

  ② 말뚝최소직경의 3배

  ③ 3.0 m

  ④ 말뚝의 상단으로부터 식 (4.4-9)에 따라 계산한 설계균열모멘트가 KDS 41 10 15(1.5)의 하중조합을 반영하여 산정한 소요휨강도를 초과하는 지점까지의 거리

(7) 내진설계범주 D로 분류된 구조물에 사용하는 말뚝은 기초판과의 구속에 따른 인발력 및 휨모멘트에 의해 발생되는 축력을 조합하여 설계하여야하며, 말뚝의 인장강도의 25 % 이상 발휘할 수 있도록 기초판속으로 정착하여야한다. 또한 말뚝머리의 정착은 다음의 규정을 만족하여야 한다.

  ① 종방향 주철근 직경의 12배

  ② 말뚝 최소직경의 1/2

  ③ 305 mm

(8) 내진설계범주 D로 분류된 구조물에 사용되는 현장타설말뚝의 종방향 주철근은 4개 이상 또한 설계단면적의 0.5% 이상으로 하고, 말뚝머리로 부터 다음에 규정하는 최댓값의 구간에 배근하여야한다.

  ① 인발에 대한 정착은 다음중 최솟값에 저항할 수 있어야한다.

  가. 말뚝의 종방향 주철근의 공칭인장강도

  나. 철골부재의 공칭인장강도

  다. 말뚝과 지반 사이의 마찰력의 1.3배

  ② 비틀림저항에 대한 정착은 KDS 41 17 00(8.1.2.3.)의 특별지진하중에 의해 발생되는 축력, 전단력, 휨모멘트를 저항하도록 설계하거나 또는 말뚝의 축력, 휨, 전단에 대한 공칭강도를 저항할 수 있어야 한다.  

지하구조내진설계기준

2019 건축물 내진설계기준 KDS 41 17 00 [요약]    전문보기

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14. 지하구조물의 내진설계

14.3 지진력저항시스템

14.3.1 지상구조물의 지진력저항시스템

지하구조와 지상구조로 구성된 건축물에서 지상구조물의 지진력저항시스템은 지상구조물의 구조형식에 따라 표 6.2-1을 적용한다. 단, 표 6.2-1의 높이제한규정 적용시 지하구조물의 높이는 산입하지 않는다.

14.3.2 지하구조물의 지진력저항시스템

지하구조물은 콘크리트외벽으로 둘러싸여 있어서 큰 횡강성과 작은 연성능력을 가지고 있으므로 지하구조물 자체의 관성력에 의하여 발생하는 지진하중 산정 시 설계계수는 지상구조물의 설계계수와 별도로 표 6.2-1의 10에 따라 반응수정계수(R=3), 시스템초과강도계수(), 변위증폭계수()를 적용한다.

14.3.3 지하구조물의 연성상세

지상구조와 연결되어 지상구조로부터 지진하중이 전달되는 지하구조물의 영역은 지상구조로부터 전달되는 지진하중을 전달할 수 있도록 안전하게 설계되어야 하며, 지상구조와 연결되는 부위는 지상구조와 동일한 연성등급의 상세를 사용하여 설계한다. 다만, 부재의 강도가 초과강도계수를 고려한 특별지진하중보다 큰 경우에는 연성상세를 사용할 필요는 없다.

14.4 지진하중과 하중조합

14.4.1 지진하중

(1) 지하구조물의 관성력에 의한 지진하중은 지상구조물과 동일한 방법으로 14.2의 중요도계수와 14.3.2의 설계계수를 적용하여 계산한다.

(2) 지진토압의 계산은 14.5에 따른다. 지진토압과 지진토압계수 산정 시 기본설계지진은 3.지진구역 및 지진구역계수에서 정의하는 2400년 재현주기 유효지반가속도()의 2/3값을 적용한다. 설계지진토압은 구해진 지진토압에 14.2의 중요도계수와 14.3.2의 반응수정계수를 적용하여 산정한다.

14.4.2 하중조합

하중조합은 KDS 41 10 15 건축구조기준 설계하중의 1.5 하중조합을 따른다. 단, 정적토압의 하중계수는 의 1.6 대신에 1.0을 사용한다. 지진하중 는 지상구조물의 관성력에 의한 지진하중, 지하구조물의 관성력에 의한 지진하중, 설계지진토압(토사의 관성력에 의해 지하구조물에 작용하는 하중)을 포함한다.

14.4.3 정적토압과 설계지진토압의 조합

하중조합시 지하구조물의 한쪽면에 정적토압과 설계지진토압의 합력이 작용하고 다른 쪽면에는 토압이 0인 경우와 두 면 모두에 합력이 작용하는 경우 모두를 고려해야 한다.

14.5 지진토압의 계산

14.5.1 지진토압산정의 기준면

지진토압은 지표면으로부터 기반암(지층의 전단파속도, ＝760m/s 이상)사이 토사의 운동을 고려하여 14.5.2에 따라 계산한다. 기반암은 지하구조물에 지진토압을 유발하지 않는 것으로 가정한다.

14.5.2 지진토압의 계산

(1) 일반적으로 지하구조물에 대한 지진해석 및 내진설계를 위한 지진토압은 응답변위법, 시간이력해석법을 이용하여 계산할 수 있다.

(2) 지표면으로부터 기반암까지 토사의 깊이가 15 m 이내이고, 지표면으로부터 지하구조물 기초의 저면까지의 깊이가 토사 깊이의 2/3 이하인 경우 지진토압은 (1)에서 기술된 두 가지 방법 이외에 추가로 등가정적법을 적용하여 구할 수 있다. 등가정적법에 의한 지진토압은 지표면에서 지하구조물 저면까지 깊이가 증가함에 따라 선형으로 증가하는 토압분포를 가지며  식 (14.5-1)~식 (14.5-3)으로 구한다.

         (14.5-1)

            (14.5-2)

          (14.5-3)

여기서, ：등가정적법에 의한 지하구조물의 지하외벽에 작용하는 지진토압의 합력

                 ：지하외벽과 접하는 토사지반의 평균 단위중량

                ：지표면에서 지하외벽의 저면까지의 깊이

                ：지진토압계수

                 ：해당지반 지표면에서의 최대유효지반가속도

                ：3장에서 정하는 유효지반가속도

                ：표 4.2-1의 단주기 지반증폭계수

14.6 지하구조를 고려한 지진해석 및 내진설계 방법

(1) 지진하중과 설계지진토압에 대하여 지상구조와 지하구조가 안전하도록 설계해야 한다.

(2) 원칙적으로 구조물의 해석모델은 지상구조와 지하구조를 포함하고 기초면 하부가 고정된 해석모델을 사용한다. 부재력을 구하기 위한 해석모델에서 지표면으로부터 기반암 사이 토사에 접하는 지하구조의 측면에 어떠한 수평방향 구속조건도 적용하지 않아야 하나, 기반암에 접하는 지하구조의 측면에는 수평방향 구속조건을 적용할 수 있다. 지상구조의 지진하중과 주기를 계산하기 위한 해석모델에서는 지반에 의한 지하구조 측면의 구속효과를 고려해야 한다.

(3) 지하구조의 강성이 지상구조의 강성보다 매우 큰 경우, 지상구조와 지하구조를 분리하여 해석할 수 있다. 이때, 지상구조의 해석모델은 지표면에서 고정조건을 사용할 수 있다. 지하구조의 해석모델은 기초하부가 고정된 해석모델을 사용하며, 지상구조로부터 전달된 하중, 지하구조의 지진하중, 지진토압, 정적토압을 고려해야 한다.

(4) 말뚝기초를 포함한 모든 기초는 기초판저면의 밑면전단력이 지반에 안전하게 전달되도록 설계되어야 하며, 기초저면과 지반이 밀착되도록 시공되어야 한다.

(5) 지하구조물과 지반을 함께 모델링할 경우 지하구조물 측면의 토사와 기반암 상부에서 기초하부까지의 토사를 해석모델에 포함해야 한다. 

(6) 지하구조에 대한 근사적인 설계방법으로, 설계지진토압을 포함하는 모든 횡하중을 횡하중에 평행한 외벽이 지지하도록 설계할 수 있다.

(7) 지하외벽은 직각방향으로 재하되는 설계지진토압에 대해서 안전하도록 설계해야 한다. 다만, 해당영역의 손상이 중력하중과 횡하중에 대한 구조물 전체의 안전성과 인명피해에 영향을 주지 않는다면, 해당 벽체영역의 국부적인 파괴를 허용할 수 있다.