인천국제공항 시설물 내진 대책
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Transcript 인천국제공항 시설물 내진 대책
인천국제공항 시설물 내진 대책
2단계 건설중인 탑승동A 중심으로
2006. 8
인천국제공항공사
1
목
차
1.
2단계 건설사업 현황
2.
탑승동A 개 요
3.
횡 하중에 대한 검토
4.
횡 방향 하중에 대한 골조 SYSTEM 검토
5.
횡 하중 지지형식과 연계된 탑승동 A
Expansion Joint 설치계획
6.
신축이음 검토 및 지진하중 E.J. 검토
7.
운영중인 시설물에 대한 내진대책
2
1
2단계 건설사업현황
주요시설 배치도
북측배수갑문
북측방조제
국제업무지역II
정비고
급유시설
동측지원시설
제3활주로
소방훈련장
관제탑
제1활주로
제2활주로
I.A.T
탑승동A
여객터미널
공항신도시
자유무역
지역
인천공항고속
도로
화물터미널
인천공항철도
교통센터
1st Phase
2nd Phase
국제업무지역I
남측방조제
남측방조제
3
1
2단계 건설사업현황
2단계 건설계획
사업기간 : 2002 ∼ 2008년(7년)
총 사업비 : 4조 7,032억원(‘05.9.28 기본계획변경 4조 5,535억원)
주요 사업내용
구
분
1단계 규모
2단계 규모
부지조성
11,724천㎡(355만평)
9,568천㎡(290만평)
활 주 로
2본(3,750m×60m)
1본(4,000m×60m)
여객계류장
1,267천㎡(38만평)
1,170천㎡(35만평)
탑 승 동
-
1동(166천㎡, 5만평)
화물터미널
129천㎡(4만평)
129천㎡(4만평)
화물계류장
422천㎡(12.8만평)
307천㎡(9만평)
4
2
탑승동A 개 요
1.1 건물개요
용
도
규
모
구조형식
기초형식
면
적
:
:
:
:
:
업무시설
지하 2층, 지상 5층
지상층 – 철골구조 , 지하층 – 철골구조 / 철근콘크리트 구조
PILE 기초
건축면적- 57,541.09㎡ / 연 면 적 – 165,531.98㎡
1.2 참고문헌 및 규준
건축법 및 동법 시행령 제32조 (구조안전의 확인)
건축물의 구조 기준 등에 관한 규칙 제14조 (지진하중)
콘크리트 구조설계 기준 (건교부, 2003)
대한건축학회 강구조 계산 규준 (대한건축학회, 1983)
철골·철근콘크리트구조 및 해설 (대한건축학회, 2000)
건축 및 하중 규준 및 해설 (대한건축학회, 2000)
1.3 사용재료 강도
콘크리트 : 흙과 접하는 부위 구조체 – fck = 300㎏f/㎠
일반구조체 - fck = 240㎏f/㎠
철
골 : SM490A (t ≤ 40㎜)
SM490A TMCP (t ＞ 40㎜)
SS400
철
근 : SD40 (fy = 4,000㎏f/㎠)
5
3
횡 하중에 대한 검토
2.1 풍하중
1단계 및 2단계 설계 시 풍동실험을 실시하였으며, 그 결과와 국내 규준을 비교하여 불리
한 쪽을 기준으로 설계에 적용하여 풍하중에 대한 건물의 구조적 안정성을 확보하도록 설
계함.
1 단계 설계
2 단계 설계
■ 풍하중 P = 1.2 x Q x C x A
(해안임을 감안하여 20%할증)
■ 지역 : 인천
■ 설계 기본풍속 : 40m/sec
■ 노풍도 : C
■ 설계속도압 (Q) :
50m190 x 1.2 =228kgf/㎡
40m180 x 1.2 =216kgf/㎡
30m170 x 1.2 =204kgf/㎡
20m160 x 1.2 =192kgf/㎡
10m150 x 1.2 =180kgf/㎡
0m140 x 1.2 =168kgf/㎡
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
풍하중은 여객터미널의 형태상 풍동실험을
실시하여, 그결과와 국내 규준을 비교 하여
불리한 쪽을 기준으로 설계에 적용함.
풍하중은 탑승동A의 형태상 풍동실험을
풍하중 Wf =pf x A
지역 : 인천
pf = qz x Gf x Cpe1 - qh x Gf x Cpe2
qz = 1/2 x ρ x Vz2
Vz = Vo x Kzr x Kzt x Iw
기본 풍속(Vo)
= 30 m/sec
노풍도
=D
고도 분포 계수(Kzr) = 0.97 x Zα
풍속할증계수(Kzt)
= 1.0
중요도 계수(Iw)
= 1.0
가스트영향계수(Gf) = 1.8
실시하고, 그결과와 국내 규준을 비교 하여
불리한 쪽을 기준으로 설계에 적용함.
2단계 설계 시 적용된 규준은 2000년 개정된
국내규준(건축물 하중규준 및 해설, 2000, 대
한건축학회)에 의해 설계됨.
6
3
횡 하중에 대한 검토
2.2 지진하중
1단계 설계 시 여객터미널의 지진하중은 등가정적해석을 기본으로 구조적 안정성을 확보
하였으나 2단계 탑승동A 설계 시에는 2000년 개정된 국내규준(건축물 하중 규준 및 해설,
2000, 대한건축학회)을 적용한 동적해석을 수행, 좀더 정밀한 지진 평가를 통해 건물의
구조적 안정성을 확보하도록 설계함.
1 단계 설계
2 단계 설계
■ 밑면전단력 :
V = (A x I x C x S) x W / R
■ 지역 : 인천
■ 지역계수(A) : 0.12 (지진구역2)
■ 중요도 계수(I) : 1.5
■ 건물의 기본진동주기 (T) : 0.085 x Hn3/4
■ 동적계수(C) : 1 / (1.2 xT1/2)
■ 지반계수 (S) : 1.5
■ 반응수정게수 (R) : 6.0
(모멘트연성골조)
■ 밑면전단력 :
V = (A x Ie x C ) x W / R
■ 지역 : 인천
■ 지역계수(A) : 0.11 (지진구역Ⅰ)
■ 중요도 계수(I) : 1.2
■ 건물의 기본진동주기 (T) : 0.0853 x Hn3/4
■ 동적계수(C) : S / (1.2 xT1/2) ≤ 1.75
■ 지반계수 (S) : 2.0
■ 반응수정계수 (R) : 4.5
(보통 모멘트 골조)
등가정적해석을 수행하여 지진하중에 대한
안정성을 확보함.
동적해석법을 수행.
지반조사 보고서 시 산정된 지진하중의 계수
값 적용.
지진하중 산정시 벽체 및 각종 설비의 하중과
활하중을 포함 설계함.
7
4
횡 방향 하중(풍하중, 지진하중)에 대한 골조 SYSTEM 검
토
3.1 횡하중 저항 구조 형식
1단계 설계 시에는 풍하중에 의한 정적해석과, 지진력을 정적인 횡력으로 평가하는
“등가정적 해석”을 기본으로 적용 설계하였으나, 2단계에서는 “2000년 건축물하중
기준 및 해설”을 참조하여 풍하중에 의한 정적인 해석과, 지진하중에 대해 보다 정
확한 해석결과를 위해 각각의 모드별로 설계용 반응스펙트럼을 이용한 동적해석을
수행하여 안전성을 확보하였음.
X방향은 외주부의 FRAME을 모멘트골조로 이용하고 Y방향은 외주부 및 지붕까지
연속되는 기둥열 스팬에 대해 모멘트 골조를 형성, 최소화된 철골 보통 모멘트골조
를 사용(구조적 효율성의 극대화)하여 횡력에 저항하며, 지붕골조는 지붕층 바닥하
부에 철골거더를 설치 하여 Vierendeel Truss을 형성하여 횡력에 저항토록 하였음.
8
4
횡 방향 하중(풍하중, 지진하중)에 대한 골조 SYSTEM 검
토
X방향으로 지진하중에 대한 층간변위비를 확보하기 위해 지붕까지 연속되는 기둥
의 방향 및 강성을 결정하였고, 국내 건축법규와 국내 적용 사례를 기초로, E.J 부분
건물간 이격거리를 산정하였으며, 강접된 모멘트골조의 기둥 및 보의 치수는 안정
성을 확보할 수 있도록 설계됨.
또한 Y방향으로는 지진하중 및 풍하중에 대해 강성확보가 요구되었으며 강접된 모
멘트 골조 와 중앙부에 설치된 가새구조를 고려한 기둥 및 보 치수 역시 안전성을
확보할 수 있도록 설계됨 .
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횡 방향 하중(풍하중, 지진하중)에 대한 골조 SYSTEM 검
토
횡력저항 구조형식 개념도
20,000
44,750
72,500
88,500
72,500
289,900
72,500
88,500
72,500
72,500
4,250
20,000
[KEY PLAN]
12500
E.J.
LEVEL 4
5750
LEVEL 5
LEVEL 3
6000
4
8,500
16,000
16,000
16,000
16,000
16,000
8,500
16,000
16,000
16,000
16,000
Bracket
[검토구간 횡단면도]
전체건물이 횡력에 저항할 때 주요 FRAME을 분리하는 E.J.개념을 도입한 구조설계가 진행됨.
E.J. 개념을 도입함으로써 건물에 횡력 작용시 비틀림과 이로 인한 마감 손상등을 예방함.
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5
횡하중 지지형식과 연계된 탑승동 A Expansion Joint 설치 계획
기 시공된 1단계 여객터미널 본체와 고정탑승교의 연결은 E.J.를 설치하여 분리되
도록 구조계획 되었으나 ANTLER와 고정 탑승교간의 횡거동의 차이 및 이음부에
서 누수등의 문제점이 발생되고 있어 2단계 설계시 탑승동A와 고정탑승교를 일체
로 처리하여 개선 하였음.
2단계 시설인 탑승동 A는 934.0m의 길이를 가진 건물로서 지상층에는 온도 및
횡하중의 영향을 고려하여 81m~169m의 간격으로 설계하였음.
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횡하중 지지형식과 연계된 탑승동 A Expansion Joint 설치 계획
72,500
88,500
72,500
81,000
68,300
68,700
72,000
72,500
88,500
E.J
72,500
72,500
4,250 28,000
28,000
16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 12,800 16,000
7,70016,000 12,800 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,0008,50016,000 16,000 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,000
16,000 16,000 16,000 16,000
8,000
8,000
8,500
8,500
8,500
8,500
8,500
7,700
8,500
8,500
8,500
8,500
467,000
467,000
7,000
44,250
E.J
E.J
93,000
28,000
E.J
7,000
E.J
E.J
8,000 8,000 14,00012,00014,000 8,000 15,000
5
28,000
934,000
140.5
161.0
81.0
169.0
121.0
161.0
100.5
【E.J. 설치 위치도】
E. J. 설치개요
비 고
o W6~E6을 기준으로 좌우 E.J.배치
o E.J. 간격 81.0~169.0m 배치
o 다소 불규칙한 E.J. 간격으로 구성
o E.J. 6개소 설치
o 장스팬 구간에서 E.J. 설치로 E.J.용 Double Col. 배치
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신축이음 검토 및 지진하중 E.J. 검토
5.1 신축이음 (Expansion Joint) 검토
검토시 온도 팽창 수축에 대처하기 위해 중심간격 약 161m정도의 단위모듈사이에
E.J.를 계획하였다. 이때 E.J.크기는 풍하중과 지진하중에 대한 변위도 고려 하였으
며 건물 사용중 온도 변화(+30℃,-30℃고려)에 의한 수축, 팽창에 의한 콘크리트
균열과 철골 및 그 접합부의 온도 응력에 의한 결함 발생을 대비 하였음.
신축 이음폭 = 온도 변화폭 x 강재의 선팽창 계수 x 건물의 길이
= 30 x 0.000012 x 16100 = 5.80 cm < 10 cm
5.2 지진하중에 의한 E.J. 검토
신축이음을 설치하여 구조물을 서로 분리시킨상태에서 지진이 발생하면 건물은 수
평방향으로 변위를 일으키며 이 때문에 충분한 건물간 이격거리를 확보해야 한다.
국내 횡하중에 대한 이격치수 기준
dT=√(d12+d22)
dT
d1, d2
: 인접 건축물 사이의 최소 거리
: 각 인접 건축물의 수평변위량
UBC 횡하중에 대한 이격치수 기준(1단계 설계 시 적용)
WE = (δ1+ δ2) X 3 / 8
WE
δ1, δ2
: 인접 건축물 사이의 최소 거리
: 각 인접 건축물의 수평변위량
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운영중인 시설물에 대한 내진대책
활주로 및 Airside 지역 지진 계측
시추공 가속도계 3개 및 8채널 24bit 지진기록계 설치
통합 지진 감시시스템을 이용한 모니터링 및 계측자료 저장
여객터미널 지진계측
지표형 가속도계 3개 및 3채널 24bit 지진기록계 설치
변형계 및 변각계 등 8종 241개 계측기를 이용하여 통합계측관리 시스템 운영
관제탑 지진계측
19층 및 21층에 제진 장치의 제어에 사용되는 8개의 가속도계 설치
지하2층 및 19층에 지반 지진동 관측과 건물의 거동 계측을 위한 가속도계 5개 설치
여객터미널 전면 고가교량 지진 계측
하중계 및 가속도계 등 7종 40개 계측기를 이용하여 고가교량 주요 구조에 대한 거동
특성을 모니터링하여 상시 안정성 확보 및 유지보수 자료로 활용
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