상시미동의 수평/수직 진폭비 측정 예

상시미동의 수평/수직 진폭비 측정 예

 

영신컨설턴트 (02) 529 8803 2011. 12

 

 

지진의 지반증폭

 지진에 의해 발생한 지진파는 지하매질을 통하여 전파되고, 암반 상부의 연약지반에서 증폭되여 지반의 동적특성에 따라 상부 구조물에 영향을 미친다. 어떤 특성 주파수(주기)를 가진 진동은 크게 증폭되어 지표면은 더욱 크게 진한다. 이러한 주기를 지반의 탁월주기(Predominent Period) 또는 고유주기라 부른다. 상시미동을 관측, 해석하면 지하구조에 따라 다른 탁월주파수와 지반고유의 진동특성을 알 수 있다. 지진이 발생하면 표면파는 감쇄가 적어 멀리가고 암반(rock outcrop)에서 증폭이 작고 지반에서 공진이 발생하여 진폭이 증가한다. 현장지반의 증폭은 기반암의 심도 기반암의 형태(계곡, 분지, 협곡), 지반의 종류에 따라 달라진다.

 

 

아래 그래프 평균 H/V 굵은 적색 ambient vibration average H/V ratio (thick red line) multiplied / divided by 10σ(logH/V) (thin red line).

 

1. Clear peak 분명한 공진

 

Basin geometry: Elongated alluvial valley,  width~5km, length~40km, Depth~200m  긴 퇴적 계곡 지반   LTST site depth to bedrock: 196m 암반심도 Fo = 0.7Hz Type of bedrock: Gneiss 화강암 Average shear wave velocity of deposits: 570m/s

 

 

2. Two Peaks Cases (f1>f0) 2개의 공진

Basin geometry: Y-shaped sedimentary valley, Depth~800m Fo=0.5Hz V형 퇴적지반 PT50 site 제4기 빙하기 퇴적층 Type of bedrock: Jurassic marls and marly limestone. 주라기 이암   2번째 공진 F1=13Hz은 얕은 구조물

 

 

3. Broad Peak or Multiple Peaks 넓은 다수의 공진

Basin geometry: Elongated alluvial valley, width~5km, length~40km, Depth~200m  긴 퇴적 계곡형 LTST site depth to bedrock: 암반심도 180m F2 = 0.7Hz Type of bedrock: Gneiss 기암반 화강암 Average shear wave velocity of deposits: 570m/s

 

 

4. Sharp Peaks and Industrial Origin 날까로운 공진과 산업진동

 

Basin geometry: Unknown Tehran - TAR 테헤란 TAR site is overlain with stiff soil (coarse grained alluvium). 단단한 지반 Fo = 0.4Hz F1 (좁고 긴 공진)은 산업진동

 

 

5a. Flat H/V Ratio Curves [on sediments] 단단한 지반

Basin geometry: Unknown 테헤란   ABM site is characterised by stiff soil (coarse grained alluvium) overlying bedrock at an unknown depth. 기반암위 단단한 지반   Note: the peak around 1.3 Hz was shown to have an industrial origin. 1.3Hz 산업진동

 

 

5b. Flat H/V Ratio Curves [on rock] 기반암 위

Basin geometry: Confluence of two valleys 2 계곡의 합류점   ROC site is situated on rock outcrop  at the confluence of two valleys (reference site). (Dubos et al., 2003;  Dubos, 2003)   암반으로 공진이 없음

 

 

 

지진과 상시미동 공진비교Comparison with standard spectral ratios (SSR)

 

평균 상시미동 H/V 두꺼운 적색, 지진시의 평균 spectrum(SSR) 두꺼운 검정

ambient vibration average H/V ratio (thick red line) multiplied / divided by 10σ(logH/V) (thin red line) the earthquake recordings average standard spectral ratio [SSR] (thick black line) multiplied / divided by 10σ(logSSR) (thin black line).

 

1. Mygdonian Basin, Northern Greece

Site: LTST (Mygdonian Basin, Northern Greece) 북부 그리스 Surface Geology: Soft 연약지반 Basin Geometry: Semi-elliptical 3D basin 반 타원형 분지 Surface Topography: Flat 평평한 지표면 Site Description: Agricultural area 농업지역   Comments: 지진과 상시미동 공진 fundamental frequency (fo=0.7Hz).

적색 : 상시진동 공진, 검정색 지진 진동 SSR

 

 

2. Auzon-Lourdes (France)

Site: Auzon-Lourdes (France) Surface Geology: Stiff and shallow sediments (Dubos et al, 2003; Dubos, 2003) Basin Geometry: 3D Basin 분지 Surface Topography: Flat 평지 Site Description: Urban 도시 Comments: fundamental frequency (fo=5.0 Hz). 분명한 공진 5Hz

적색 : 상시진동 공진, 검정색 지진 진동 SSR

 

 

3. Predappio (Italy)

Site: Predappio (Italy) Surface Geology: Soft (8m overlying rock) 기반암위 8m 연약지반 Basin Geometry: Cylindrical 시린더형 지반 Surface Topography: Flat 평지 Site Description: Urban 도시 Comments: fundamental frequency (fo=7.0 Hz). 분명한 공진 7Hz

적색 : 상시진동 공진, 검정색 지진 진동 SSR

 

 

상시미동 진동원

	Gutenberg (1931, 1936)	Asten (1978, 1984)
Oceanic waves 파도	0.05-0.1 Hz	0.5-1.2 Hz
Monsoons/large scale meteorological perturbations 바람	0.1-0-25 Hz	0.16-0.5 Hz
Cyclones on oceans 태풍	0.3-1 Hz	0.5-3 Hz
Local meteo conditions 지역 바람	1.4-5 Hz
Vulcanic tremor 화산	2-10 Hz
Urban noise 도시 진동	1-100 Hz	1.4-30 Hz

 

 

참고문헌

SESAME: Site EffectS assessment using AMbient Excitations

European Commission, contract n° EVG1-CT-2000-00026 Project duration: 1st May 2001 to 31st October 2004

지반공학시리즈 8 지반구조물의 내진설계 사단법인 한국지반공학회 저