Abstract
In this study, 28 earthquake records with magnitudes from 5.3 to 7.9 are selected for dynamic analysis in order to assess applicability of the earthquakes for domestic seismic design. The assessment is performed using the seismic spectrum analysis of energy and acceleration. Based on results of the analysis, four acceleration time histories, which satisfy the Korean design standard response spectrum, are proposed. From the dynamic analysis using earthquake magnitudes from 6.4 to 7.9, it is found that horizontal displacements corresponding to earthquake magnitudes greater than 7 are two times larger than those with magnitude 6.5. Therefore, it can be stated that use of strong earthquakes, such as Miyagiken-ken-oki earthquake (Ofunato, $M_{JMA}=7.4$) and Tokachi-oki earthquake (Hachinohe, $M_{JMA}=7.9$), for the seismic design in Korea is not applicable, and may prove to be excessively conservative due to overestimated seismic force. From the dynamic analyses using the proposed acceleration time histories, effects of caisson quay wall dimension and the subsoil condition are investigated as well. The simplified design charts to evaluate horizontal displacements of caisson quay wall are also proposed based on earthquake magnitude 6.5 that is appropriate in Korea.
본 연구에서는 국내 항만 및 어항시설의 내진설계표준서에서 설계 예로 이용한 지진파를 포함하여 지진규모 $5.3{\sim}7.9$ 수준의 28개의 지진기록에 대한 에너지와 스펙트럼 분석을 통한 국내 적합성 여부를 평가하였고, 이를 통해 국내 내진설계에 적용 가능한 입력지진기록을 제안하였다. 그리고 제안된 지진기록을 이용하여 케이슨의 형상 및 하부지반 상태에 따른 케이슨 안벽의 동적 수평변위특성을 분석하였다. 연구 결과 지진파가 보유하고 있는 에너지와 가속도 스펙트럼의 크기는 지진규모가 커질수록 증가하였다. 특히, 지진규모 7.5 부근의 지진기록은 내진설계기준에 규정된 표준설계응답스펙트럼에서 크게 벗어난 반면, 지진규모 6.5 부근의 4개의 지진기록은 국내 내진설계기준에 규정된 표준설계응답스펙트럼을 거의 만족하는 것으로 나타났다. 그리고, 입력지진에 따른 케이슨 안벽의 동적 수평변위특성 분석 결과 국내 항만 및 어항시설의 내진설계 표준서의 예제로 제시한 지진규모 7.4 이상의 지진파의 수평변위는 국내의 내진설계기준에서 제시한 표준설계응답스펙트럼을 대체적으로 만족하는 지진규모 6.5 수준의 지진파의 수평변위보다 2배 이상 크게 나타났다. 이러한 결과로부터 지진규모 7.4 이상의 지진파를 이용한 내진설계는 지진력을 과다하게 산정하여 비경제적인 설계를 할 수 있음을 알 수 있었다. 국내 적합성 평가로부터 구한4개의 지진기록을 입력하중으로한 동해석 결과에 대한 정량적인 분석을 통해 케이슨의 형상과 하부지반 깊이 및 지반의 표준관입저항치를 이용하여 간편하게 케이슨 안벽의 지진시 수평변위를 산정할 수 있는 간편도표를 제안하였다.
