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지진파 해석/규모/진도/응답스펙트럼 레퍼런스
Seismic Reference 소개
지진공학 레퍼런스는 지진파 전파(P파, S파, 표면파), 규모 척도(리히터 ML, 모멘트 규모 Mw, 표면파 규모 Ms, 실체파 규모 mb), 진도 지표(MMI, JMA, PGA/PGV/PGD)를 상세히 정리한 전문 참고 도구입니다. 각 항목에는 지배 방정식, 대표 파라미터 값, 실제 계산 예시가 포함되어 있습니다.
이 레퍼런스는 KDS 41 한국 건축구조기준의 내진설계 조항을 상세히 다루며, 내진등급 분류, Vs30 기반 지반분류(S1~S5), 설계응답스펙트럼 산정, 등가정적해석법에 의한 밑면전단력 계산, 구조시스템별 반응수정계수(R), 허용 층간변위비 제한 등을 포함합니다. SRSS, CQC 모드 조합법을 활용한 응답스펙트럼 해석법도 수록되어 있습니다.
지반공학 섹션에서는 SPT N값 기반 Seed & Idriss 간편법을 활용한 액상화 판정, 1차원 등가선형 부지응답해석(SHAKE), Vs30 측정 기법(MASW, 다운홀, 크로스홀), 지반 고유주기 산정, 액상화 후 측방유동 및 침하량 예측까지 다루고 있습니다. 모든 공식에는 관련 보정계수와 계산 예제가 포함되어 있습니다.
주요 기능
- P파, S파, 표면파 전파 방정식과 지각, 맨틀, 핵 각 층별 속도 공식 수록
- 규모 척도 비교(ML, Mw, Ms, mb)와 포화 범위, Gutenberg-Richter 에너지-빈도 관계
- KDS 41 내진설계 기준: 지반분류, 설계스펙트럼, 밑면전단력, 반응수정계수(R) 테이블
- 설계 응답스펙트럼 구성과 특성주기 T0, Ts, TL 및 감쇠 보정계수
- SPT 기반 액상화 판정: CSR, CRR 산정, 규모보정계수(MSF), 안전율 계산
- GMPE 감쇠관계식: NGA-West2 모델과 한반도 전용 감쇠식 포함
- 비선형 시간이력해석 요건: 지진파 선정, 스펙트럼 정합, 시간적분법
- 지진파, 진도, 내진설계, 응답스펙트럼, 지반공학 주제별 분류와 검색 기능
자주 묻는 질문
어떤 지진파 유형을 다루고 있나요?
P파(종파, 압축파), S파(횡파, 전단파), Love파, Rayleigh파를 다룹니다. 각 항목에는 전파 속도 공식, 지구 내부 각 층별 대표 속도, 입자 운동 특성, 구조물 피해 관련성이 상세히 기술되어 있습니다.
모멘트 규모(Mw)는 어떻게 계산하나요?
모멘트 규모는 Mw = (2/3) * log10(M0) - 10.7로 계산됩니다. M0는 지진 모멘트로 전단탄성계수, 단층 파괴면적, 평균 변위량의 곱(M0 = mu * A * D)입니다. 리히터 규모(ML)와 달리 대규모 지진에서 포화 현상이 없어 현재 국제 표준으로 사용됩니다.
KDS 41 내진설계 기준의 어떤 내용이 포함되어 있나요?
내진등급(특등급~3등급) 및 중요도계수, Vs30 기반 지반분류(S1~S5), 설계스펙트럼 가속도 계수(SDS, SD1), 등가정적해석 밑면전단력 산정, 다양한 구조시스템의 반응수정계수(R), 허용 층간변위비를 포함합니다.
액상화 판정 공식은 어떻게 사용하나요?
Seed & Idriss 간편법을 따릅니다. 최대지반가속도와 현장 응력으로 전단응력비(CSR)를 계산하고, 보정된 SPT N값 (N1)60으로 저항비(CRR)를 구한 뒤, 규모보정계수(MSF)를 적용하여 안전율을 산정합니다. FS가 1.5 이상이면 액상화에 대해 안전합니다.
설계 응답스펙트럼은 어떻게 구성하나요?
KDS 41 설계 응답스펙트럼은 네 구간으로 구성됩니다. 0.4*SDS에서 SDS로의 선형 증가(T < T0), 등가속도 SDS 구간(T0~Ts), 속도 지배 SD1/T 구간(Ts~TL), 변위 지배 SD1*TL/T^2 구간(T > TL)입니다. 특성주기 T0와 Ts는 SDS, SD1 계수로부터 산정합니다.
SRSS와 CQC 모드 조합법의 차이는 무엇인가요?
SRSS는 각 모드 응답의 제곱합의 제곱근으로 R = sqrt(Sum(Ri^2))이며 모드 주기 차이가 10% 이상일 때 적합합니다. CQC는 교차항을 통해 모드 간 상관관계를 고려하며 밀접한 모드가 존재할 때 권장됩니다. 방향 조합은 100%-30%-30% 규칙 또는 SRSS를 사용합니다.
어떤 지반운동 예측식(GMPE)이 수록되어 있나요?
GMPE 일반 함수 형태, Boore & Atkinson(2008) NGA 모델, 한반도 전용 감쇠관계식, 핵심 파라미터(Vs30, Joyner-Boore 거리 Rjb, 단층면 최근거리 Rrup)를 다룹니다. NGA-West2(2014) 최신 모델도 참고 자료로 제공됩니다.
실무 구조 엔지니어에게 적합한 레퍼런스인가요?
네. 이 레퍼런스는 내진해석 및 설계를 수행하는 엔지니어를 위한 실용적인 빠른 참조 도구입니다. 코드 기반 내진설계에 필요한 구체적인 수식, R계수 테이블, 변위 제한, 주기 산정 공식은 물론 액상화 판정 및 부지응답해석을 위한 지반공학 평가 방법이 포함되어 있습니다.