교량내진설계

정의

• 교량의 교각 강도와 연성 능력을 이용하여 교량이 지진 작용력에 저항하도록 하는 설계를 의미한다.
• 교량 내진설계를 통해 낙교, 기초의 파괴, 받침 파괴, 연결부 파괴, 지반 액상화 현상 등이 발생하지 않도록 하는 설계이다.

교량 내진설계 목적

• 지진시 교량의 파괴, 붕괴 예방으로 인명, 경제적/사회적 피해 최소화를 주목적으로 한다.
• 교각의 연성거동을 유도함으로써 연성파괴 유도(취성파괴시 피해가 극심하기 때문에 연성파괴 유도)하고자 한다.
• 낙교 방지 및 지진발생시에도 교량의 기본 기능을 발휘할 수 있도록 한다.

교량 내진설계의 기본조건

• 단순성(Simplicity) : 구조물의 질량중심에 작용하는 수평관성 지진력이 직접적인 경로로 지반에 전달되는 하중전달 경로를 유지해야 한다.
• 대칭성(Symmetry) : 구조물에는 전단 또는 수평강성의 중심과 질량중심이 존재하며, 구조물의 대칭성은 질량중심과 강성중심의 편심에 따라 회전 비틀림 피해를 최소화 하기 위한 기본조건이다.
• 완전성(Completeness) : 교량의 구조요소가 과도한 상대변형을 분배시킬 수 있도록 완전히 연결된 상태를 유지해야 한다.
• 연속성(Continuity) : 교량은 다양한 구속 지지조건으로 강성중심과 질량중심이 편재되어 있음에 따라 강성과 질량의 분포가 급격히 변하는 경우가 있으므로 예측 불가능한 파괴 및 연속파괴를 유발할 수 있다.

지진시 교량의 파괴 형태

• 교각의 휨(연성파괴), 전단(취성파괴), 겹침이음 부착파괴(취성파괴)
• 낙교(취성파괴)
• 받침파괴
• 기초 구조물과 지반의 파괴
• 교대의 파괴 및 뒤채움재의 소성 변형
• 신축이음장치의 파괴 등

교량의 내진등급

• 교량의 내진등급은 특등급과 I, II 등급으로 구분하며 상세 내용은 아래 표와 같다.

내진등급	교량
내진특등급	내진I등급 중에서, 국방, 방재상 매우 중요한 교량 또는 지진 피해시 사회경제적으로 영향이 매우 큰 교량
내진I등급	고속도로, 자동차전용도로, 특별시도, 광역시도 또는 일반국도상의 교량 및 이들 도로 위를 횡단하는 교량 지방도, 시도 및 군도 중 지역의 방재계획상 필요한 도로에 건설된 교량 및 이들 도로 위를 횡단하는 교량 해당 도로의 일일계획교통량을 기준으로 판단했을 때 중요한 교량 설계지진 발생 후에도 기능을 유지해야 할 철도교
내진II등급	내진특등급 및 내진I등급에 속하지 않는 교량

교량내진설계를 위한 지진구역 및 계수

• 지진구역은 아래와 같이 I, II로 분류되며 행정구역별로 상세 구분되어 지며, 행정구역 경계를 통과하는 교량의 경우 구역계수가 큰 값을 적용하도록 한다.

내진설계 기준 적용을 위한 행정구역별 지진구역 및 지진구역계수

지진구역	행정구역		구역계수(재현주기 500년)
I	시	서울특별시, 인천·대전·부산·대구·울산·광주 광역시	0.11 (위험도계수 1(500년), 1.4(1000년)
	도	경기도, 강원도 남부(영월·정선·삼척·강릉·동해·원주·태백), 충청도, 경상도, 전라북도, 전라남도 북동부(장성·담양·곡성·구례·장흥·보성·화순·광양·나주·여수·순천)
II	도	강원도 북부(홍천·철원·화천·횡성·평창·양구·인제·고성·양양·춘천·속초), 전라남도 남서부(무안·신안·완도·영광·진도·해남·영암·강진·고흥·함평·목포) 제주도	0.07

교량의 내진성능목표

• 교량의 최소 내진성능목표는 아래와 같이 '기능수행'을 포함하고, 즉시복구, 장기복구/인명보호, 붕괴방지 수준에서 하나 이상의 내진성능수준을 선택할 수 있다.

교량의 내진성능목표(출처 : 교량 내진설계기준 KDS 24 17 11)

설계지진	평균재현주기 및 내진성능수준	기능수행	즉시복구	장기복구/인명보호	붕괴방지
	50년	내진II등급
	100년	내진I등급
	200년	내진특등급
	500년		(내진특등급)	(내진I등급)	내진II등급
	1,000년				(내진I등급)
	2,400년				(내진특등급)

관련규정

• 교량내진설계기준(한계상태설계법)(KDS 24 17 11 : 2022)
• 교량내진설계기준(일반설계법)(KDS 24 17 10 : 2018)
• 교량내진설계기준(케이블교량)(KDS 24 17 12 : 2022)
• 내진설계일반(KDS 17 10 00 : 2018)

관련용어

• 내진설계(Seismic Design)
• 내진성능평가