현재 내진설계와 내진성능은 구조물의 변위 및 응력을 이용하여 지진 안전성을 평가함으로서 검토하고 있다. 평가방법은 정적해석 또는 모드특성을 반영한 응답스펙트럼해석으로 수행하고 있다. 이 방법은 결정론적인 접근방법에 기반을 둔 것으로서 불확실성이라는 지진특성을 반영하지 못한 방법이다. 최근 내진설계분야에서 하중과 구조물의 불확실성을 고려하여 ...
현재 내진설계와 내진성능은 구조물의 변위 및 응력을 이용하여 지진 안전성을 평가함으로서 검토하고 있다. 평가방법은 정적해석 또는 모드특성을 반영한 응답스펙트럼해석으로 수행하고 있다. 이 방법은 결정론적인 접근방법에 기반을 둔 것으로서 불확실성이라는 지진특성을 반영하지 못한 방법이다. 최근 내진설계분야에서 하중과 구조물의 불확실성을 고려하여 확률론적 해석과 설계기술이 소개되고 있다. 하중저항계수설계법, 성능기반설계, 생애주기비용 해석과 설계, 지진취약도 해석 등이 불확실성을 고려한 대표적인 확률론적 방법이다. 본 연구는 라이프라인 시설물을 해석대상으로 선택하고 부지응답특성을 고려한 지진취약도 함수 제안을 연구목적으로 한다. 지진취약도 함수는 불확실성이 높은 지진에 대하여 구조안정성뿐만 아니라 인명과 재산피해에 대한 판단기준으로 사용할 수 있기 때문이다. 이를 위하여 본 연구는 첫째 국내 여건에 맞는 부지응답특성을 분석하고 두 번째로 부지특성을 고려한 지진취약도 해석을 수행하며 마지막으로 시설물별 지진취약도 함수를 제시하고자 한다. 국내여건에 맞는 부지응답특성을 결정하기 위하여 미국 서해안지역의 지반특성과 비교, 분석하였다. 국내의 내진설계기준은 국내의 실정을 반영하지 않은 미국의 1997 Uniform Building Code(UBC-1997)기준을 준용하고 있고 이러한 UBC-1997은 미국 서해안지역의 지반을 기반하여 작성하였기 때문이다. 시설물은 도시지역의 관망구조인 하수도, 상수도 및 지하공동구 등 3가지이며 이들을 대표적인 라이프라인 시설물로 선택하였다. 지반특성이 반영하지 않은 국내 내진설계기준은 과소 또는 과다설계를 유발할 수 있다. 특히, 과소설계 시설물은 내진목표성능에 미치지 못하므로 피해발생확률이 높다. 마지막으로 부지응답해석을 통해 산출한 지진응답을 라이프라인 시설물에 적용하여 도시지역의 부지응답특성을 고려한 라이프라인 시설물의 지진취약도 곡선을 분석하고자 한다. 부지응답해석결과, 우리나라 도시지역의 대표특성을 지닌 지반과 미국 서해안지역의 지반은 기반암의 깊이와 고유주기가 차이가 있음을 확인하였다. 그리고 UBC-1997기준에 따른 설계응답스펙트럼을 결정하는 증폭계수는 국내의 도시지역의 지반특성에 비하여 단주기 영역의 증폭을 과소평가하고 장주기 영역은 과대평가하는 것으로 나타났다. 라이프라인 시설물 취약도 해석결과, 지반의 특성에 영향을 크게 받는 것을 확인하였다. 하수도구조물에서 지반 와 의 파괴확률 차이가 최대 6배로 증가하는 것을 알 수 있다. 상수도구조물에서 지반 와 의 파괴확률 차이가 약 74배까지 증가하며 지하공동구 시설물에서 지반 와 의 파괴확률 차이가 약 30배 증가하는 것을 확인하였다. 결국, 연약지반일수록 지진에 대한 파괴확률이 증가하며 라이프라인 시설물은 지반특성에 큰 영향을 받는다는 것을 의미한다. 본 논문은 국내 도시지역의 부지응답을 고려한 라이프라인 시설물의 지진취약도 모델을 분석하였으며 이는 국내 고유의 라이프라인 시설물의 취약도 모델구축에 이바지하고 나아가 지진피해저감 대책마련에 기준이 되는 자료로 활용할 수 있다. 최근 대형지진 발생이 증가하고 발생횟수도 증가하는 현실에서, 시설피해와 인명피해를 추정할 때 본 연구결과는 판단기준으로 사용될 수 있다. 보다 정확한 추정을 위하여 향후 더 많은 라이프라인 구조물에 대한 자료분석과 지진취약도 해석과 분석이 요구된다.
현재 내진설계와 내진성능은 구조물의 변위 및 응력을 이용하여 지진 안전성을 평가함으로서 검토하고 있다. 평가방법은 정적해석 또는 모드특성을 반영한 응답스펙트럼해석으로 수행하고 있다. 이 방법은 결정론적인 접근방법에 기반을 둔 것으로서 불확실성이라는 지진특성을 반영하지 못한 방법이다. 최근 내진설계분야에서 하중과 구조물의 불확실성을 고려하여 확률론적 해석과 설계기술이 소개되고 있다. 하중저항계수설계법, 성능기반설계, 생애주기비용 해석과 설계, 지진취약도 해석 등이 불확실성을 고려한 대표적인 확률론적 방법이다. 본 연구는 라이프라인 시설물을 해석대상으로 선택하고 부지응답특성을 고려한 지진취약도 함수 제안을 연구목적으로 한다. 지진취약도 함수는 불확실성이 높은 지진에 대하여 구조안정성뿐만 아니라 인명과 재산피해에 대한 판단기준으로 사용할 수 있기 때문이다. 이를 위하여 본 연구는 첫째 국내 여건에 맞는 부지응답특성을 분석하고 두 번째로 부지특성을 고려한 지진취약도 해석을 수행하며 마지막으로 시설물별 지진취약도 함수를 제시하고자 한다. 국내여건에 맞는 부지응답특성을 결정하기 위하여 미국 서해안지역의 지반특성과 비교, 분석하였다. 국내의 내진설계기준은 국내의 실정을 반영하지 않은 미국의 1997 Uniform Building Code(UBC-1997)기준을 준용하고 있고 이러한 UBC-1997은 미국 서해안지역의 지반을 기반하여 작성하였기 때문이다. 시설물은 도시지역의 관망구조인 하수도, 상수도 및 지하공동구 등 3가지이며 이들을 대표적인 라이프라인 시설물로 선택하였다. 지반특성이 반영하지 않은 국내 내진설계기준은 과소 또는 과다설계를 유발할 수 있다. 특히, 과소설계 시설물은 내진목표성능에 미치지 못하므로 피해발생확률이 높다. 마지막으로 부지응답해석을 통해 산출한 지진응답을 라이프라인 시설물에 적용하여 도시지역의 부지응답특성을 고려한 라이프라인 시설물의 지진취약도 곡선을 분석하고자 한다. 부지응답해석결과, 우리나라 도시지역의 대표특성을 지닌 지반과 미국 서해안지역의 지반은 기반암의 깊이와 고유주기가 차이가 있음을 확인하였다. 그리고 UBC-1997기준에 따른 설계응답스펙트럼을 결정하는 증폭계수는 국내의 도시지역의 지반특성에 비하여 단주기 영역의 증폭을 과소평가하고 장주기 영역은 과대평가하는 것으로 나타났다. 라이프라인 시설물 취약도 해석결과, 지반의 특성에 영향을 크게 받는 것을 확인하였다. 하수도구조물에서 지반 와 의 파괴확률 차이가 최대 6배로 증가하는 것을 알 수 있다. 상수도구조물에서 지반 와 의 파괴확률 차이가 약 74배까지 증가하며 지하공동구 시설물에서 지반 와 의 파괴확률 차이가 약 30배 증가하는 것을 확인하였다. 결국, 연약지반일수록 지진에 대한 파괴확률이 증가하며 라이프라인 시설물은 지반특성에 큰 영향을 받는다는 것을 의미한다. 본 논문은 국내 도시지역의 부지응답을 고려한 라이프라인 시설물의 지진취약도 모델을 분석하였으며 이는 국내 고유의 라이프라인 시설물의 취약도 모델구축에 이바지하고 나아가 지진피해저감 대책마련에 기준이 되는 자료로 활용할 수 있다. 최근 대형지진 발생이 증가하고 발생횟수도 증가하는 현실에서, 시설피해와 인명피해를 추정할 때 본 연구결과는 판단기준으로 사용될 수 있다. 보다 정확한 추정을 위하여 향후 더 많은 라이프라인 구조물에 대한 자료분석과 지진취약도 해석과 분석이 요구된다.
Current seismic design and seismic performance review seismic safety by evaluating the displacement and stress of structures. This method is static analysis or performed by response spectrum analysis that reflects mode characteristics of structures. It is based on deterministic approach method and c...
Current seismic design and seismic performance review seismic safety by evaluating the displacement and stress of structures. This method is static analysis or performed by response spectrum analysis that reflects mode characteristics of structures. It is based on deterministic approach method and could not reflect uncertainty, a characteristic of earthquakes. In current seismic design, probabilistic interpretation and design technique with considering uncertainties of loads and structures have been introduced. Load ＆ Resistance factor design, Performance-based seismic design, Life-Cycle cost analysis and design and Seismic fragility analysis are the representative probabilistic methods. This study selects life line structures as an analysis objectives and aims to propose seismic fragility functions considering the site response characteristics. This is because the seismic fragility function can be sued as a criterion for structural stability for highly volatile earthquakes as well as determining the risk and property damage. For this propose, this study aims to analyze site response characteristics suitable for domestic situation, perform the seismic fragility analysis considering site characteristics and suggest seismic fragility functions of each facilities. To determine the site response characteristics for domestic conditions, it was analyzed and compared to site characteristic of the west coast of the United States. This is because domestic anti-seismic design standard does not reflect domestic situations and is based on the 1997 Uniform Building Code(UBC-1997) which is based on the west coast of the United States. The facility is drain pipes, water pipes and underground utility tunnels which are pipe network structures in urban areas and it selected these as representative life line structures. Domestic seismic design standard that does not reflect site characteristics can cause over-or-under-designing. In particular, seismic performance of under-designed structures fails to reach target performance and results in a higher probability of damage. As a result, it analysis seismic fragility curves of the life line structures considering the site response characteristics of urban areas with applying seismic response derived from site response analysis to the life line structures. After site response analysis, depth of bedrock and natural period have differences between site that has representative characteristics of urban area in Korea and site in the west coast of the U.S. Amplification factor that determines design response spectrum according to the UBC-1997 underestimates the amplification in the short-period range and overestimates the amplification in the long-period range when it applied to site characteristics on urban area in Korea. Result from fragility analysis of life line structure, it is significantly affected by site properties. It can be seen that in the sewerage facility, the probability of fragility difference between site and site increases up to six times. The difference in failure probability of site and site increases approximately 74 times in waterworks facility and 30 times in underground utility tunnels. As it goes to soft site failure probability by earthquakes increases and this means that life line structures are significantly affected by the site characteristics. Seismic fragility model of life line structures considering site response on urban area in Korea is analyzed in this study. It is expected to contributes to construct fragility model of indigenous life line structures in Korea and to be utilized as a data base for establishing standards for reducing earthquake damage. This result could be used as a criterion for estimating facilities damage and loss of lives in reality that large scale earthquake occurs more frequently and the number of the occurrence increases. In order to make more accurate estimations, more data analysis and analysis and interpretation of seismic fragility on life line structures are required in the future.
Current seismic design and seismic performance review seismic safety by evaluating the displacement and stress of structures. This method is static analysis or performed by response spectrum analysis that reflects mode characteristics of structures. It is based on deterministic approach method and could not reflect uncertainty, a characteristic of earthquakes. In current seismic design, probabilistic interpretation and design technique with considering uncertainties of loads and structures have been introduced. Load ＆ Resistance factor design, Performance-based seismic design, Life-Cycle cost analysis and design and Seismic fragility analysis are the representative probabilistic methods. This study selects life line structures as an analysis objectives and aims to propose seismic fragility functions considering the site response characteristics. This is because the seismic fragility function can be sued as a criterion for structural stability for highly volatile earthquakes as well as determining the risk and property damage. For this propose, this study aims to analyze site response characteristics suitable for domestic situation, perform the seismic fragility analysis considering site characteristics and suggest seismic fragility functions of each facilities. To determine the site response characteristics for domestic conditions, it was analyzed and compared to site characteristic of the west coast of the United States. This is because domestic anti-seismic design standard does not reflect domestic situations and is based on the 1997 Uniform Building Code(UBC-1997) which is based on the west coast of the United States. The facility is drain pipes, water pipes and underground utility tunnels which are pipe network structures in urban areas and it selected these as representative life line structures. Domestic seismic design standard that does not reflect site characteristics can cause over-or-under-designing. In particular, seismic performance of under-designed structures fails to reach target performance and results in a higher probability of damage. As a result, it analysis seismic fragility curves of the life line structures considering the site response characteristics of urban areas with applying seismic response derived from site response analysis to the life line structures. After site response analysis, depth of bedrock and natural period have differences between site that has representative characteristics of urban area in Korea and site in the west coast of the U.S. Amplification factor that determines design response spectrum according to the UBC-1997 underestimates the amplification in the short-period range and overestimates the amplification in the long-period range when it applied to site characteristics on urban area in Korea. Result from fragility analysis of life line structure, it is significantly affected by site properties. It can be seen that in the sewerage facility, the probability of fragility difference between site and site increases up to six times. The difference in failure probability of site and site increases approximately 74 times in waterworks facility and 30 times in underground utility tunnels. As it goes to soft site failure probability by earthquakes increases and this means that life line structures are significantly affected by the site characteristics. Seismic fragility model of life line structures considering site response on urban area in Korea is analyzed in this study. It is expected to contributes to construct fragility model of indigenous life line structures in Korea and to be utilized as a data base for establishing standards for reducing earthquake damage. This result could be used as a criterion for estimating facilities damage and loss of lives in reality that large scale earthquake occurs more frequently and the number of the occurrence increases. In order to make more accurate estimations, more data analysis and analysis and interpretation of seismic fragility on life line structures are required in the future.
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