설계진도란 무엇인가?
대개 변형되지 않는 단단한 강체구조물에서는 지진에 따라 지반에 생기는 가속도 a를 그대로 구조물에 전달하며, 구조물 무게중심에 관성력 M ․ a의 지진력이 작용한다. 또 구조물의 무게중심에는 원래 중력가속도 M ․ g가 작용하기 때문에 이 지진력에 의해 생기는 관성력과 중력가속도의 비, 즉 M․a/M․g=a/g를 구하여, 이것을 설계진도라고 한다.
[참고]
중력 가속도란? 중력에 따라 지구의 중심을 향하여 낙하되는 물체의 가속도, 보통 g로 나타내며 g=980cm/sec²이다.
관성력이란? 가속도에 물체의 질량을 곱한 힘을 말한다.
가속도란? 어떤 정해진 시간에 속도가 변화되는 비율을 말한다. 단위는 1㎝/sec², 물리학자 갈릴레오와 관련하여 Gal이라고 한다.
도로교 시방에서는 물체의 질량과 설계진도의 곱으로 주어지는 힘을 관성력으로 한다.
설계진도는 지진가속도와 중력가속도의 비 이므로 설계진도가 주어지면 지진력에 따라 생기는 관성력은 구조물 중량과 설계진도의 곱으로 구해진다. 즉, 설계진도란 내진계산에 있어서 관성력을 산정하기 위하여 구조물의 중량으로 곱한 계수이다.
설계진도란 강체구조물에 미치는 진진의 영향은 그 가속도에 따라 지배되는 것으로 생각하여, 지진력에 상당한 힘을 정적으로 작용시켜서 계산하기 위한 것이다. 따라서 유연한 구조물의 내진설계에서는 설계진도를 이용하는 전제조건(강체구조물)과 다르기 때문에 구조물의 진동특성을 고려한 동적해석 등의 설계법에 따라 평가하는 것이 바람직하다.
설계진도는 어떻게 산정하는가?
지진에 의한 흔들림은 지진의 강도, 주기, 연속시간, 지반의 종류, 구조물의 형식 등에 따라 다르다. 따라서 표준적인 지반에 건설되는 구조물에 대하여 내진성이 확보되는 표준 값으로서 표준설계진도 0.2를 제시하였다. 여기서 0.2를 가속도로 표현하면 0.2*980Gal=196Gal이 되며, 기상청의 진도 등급의 진도 5 정도(강진, 가속도 80~250 cm/sec²의 범위)의 지진을 말한다. 이 표준설계진도에 지진발생 빈도에 의한 보정계수, 지반종별에 의한 보정계수, 구조물의 중요도 계수, 고유주기별 보정계수 등을 감안하여 설계진도를 정하게 된다.