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성곽구조물의 축조 및 구성형식에 따른 내진특성평가
Seismic Characteristics Evaluation According to Construction and Configuration Types of Fortress Structure 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.17 no.2, 2017년, pp.63 - 70  

김호수 (청주대학교 건축공학과) ,  유준 (청주대학교 건축공학과) ,  김소연 (청주대학교 건축공학과) ,  김진완 (청주대학교 건축공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In Korea, the occurrence frequency of earthquakes has recently increased, compared with the past. So, the various damages for cultural properties due to earthquake can be expected, and especially fortress structure is vulnerable to earthquake. Therefore, the resonable seismic characteristics evaluat...

주제어

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문제 정의

  • 일반적으로 가속도시간이력은 실지진을 사용하나, 국내의 경우 지진기록이 거의 없어 인공지진 및 국외에서 계측된 지진을 주로 이용한다. 따라서 본 연구에서는 보편적으로 많이 사용하는 Hachinohe 기록지진을 적용하여 지표면에 작용하는 지진하중데이터를 생성하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 성곽구조물의 합리적인 지진거동특성을 파악하기 위해 국내 성곽구조물의 축조 및 구성형식의 다양한 분류를 통한 적용모델을 선정하고, 불연속체 특성을 반영한 구조모형화 및 구조 해석을 수행하여 지진하중에 따른 성곽구조물의 내진특성을 평가하고자 한다.
  • 성곽구조물의 경우 일반적인 석조구조물과는 다르게 자중 뿐만 아니라 토압에 의한 횡하중과 상재하중이 작용하게 된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 작용하중에 지진하중을 추가로 구조모형화에 반영하고자 한다.
  • 성곽구조물의 경우 석조구조물 중에서 규모가 크고 구간별 지형적 특징에 따라 다양한 축조형식이 나타나기 때문에 구조모형화에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 축조형태를 고려한 성곽구조물의 다양한 유형의 구조모형화를 위해 현존하는 편축법의 대표 성곽구조물인 남한산성, 명활산성 및 노성산성의 형태별 특징이 잘 나타나는 구간을 분석하여 적용모델의 설계변수를 설정하였다. 이에 [Fig.
  • 본 연구에서는 성곽구조물의 구조형태에 따른 주요 특징을 설계변수로 설정하고자 한다. 이에 따라 경사 기울기와 형태에 따라 대표되는 해석모델을 설정하고, 지진하중을 적용하여 성곽구조물의 축조 및 구성형식에 따른 내진거동특성을 평가하고자 한다.
  • 본 연구에서는 성곽구조물의 축조 및 구성형식에 따른 내진특성을 평가하였다. 이를 위해 성곽구조물중 편축법에 해당하는 축조형식을 분류 및 분석하였으며, 이를 바탕으로 적용모델을 선정하였다.
  • 본 연구에서는 성곽구조물의 구조형태에 따른 주요 특징을 설계변수로 설정하고자 한다. 이에 따라 경사 기울기와 형태에 따라 대표되는 해석모델을 설정하고, 지진하중을 적용하여 성곽구조물의 축조 및 구성형식에 따른 내진거동특성을 평가하고자 한다.
  • 성곽구조물의 경우 지진하중에 따른 횡변위의 안전성에 대한 검토가 필요하나 이에 대한 정량적인 구조성능평가 기준이 마련되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 성곽구조물과 같은 조적식구조물이 지진하중을 받을 경우 석재의 접촉면에 따른 미끄러짐이 발생할 우려가 있으므로 미끄러짐에 대한 안전성 검토를 통해 성곽구조물의 내진특성을 평가하고자 한다. 미끄러짐 평가를 위해 Mohr-Coulomb 조건을 식 (1)과 같이 적용하였으며, 전단응력이 수직응력에 의한 미끄러짐 강도보다 클 경우 미끄러짐이 발생하는 것으로 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
우리나라에 아직까지 많은 성곽구조물이 남아있는 이유는 무엇인가? 우리나라는 지리적 특성상 외세의 침략으로부터 방어하기 위해 일찍부터 축성 기술이 발달하였으며, 그로 인해 아직까지도 많은 성곽구조물이 존재한다. 그러나 성곽구조물은 오랜 기간 외기에 그대로 노출되어 자연발생적인 풍화와 변형으로 인해 훼손이 발생하고 붕괴되는 경우가 많으며, 특히 성곽구조물과 같은 조적식구조물은 횡력에 매우 취약하여 지진발생 시 더욱 큰 피해를 입을 수 있다.
성곽구조물의 합리적인 지진거동특성을 파악하려는 이유는 무엇인가? 성곽구조물은 다른 조적식구조물과는 달리 전체구조물의 규모가 크며, 대부분 산지에 위치하고 있어서 자중 뿐만 아니라 지형적인 특징의 영향으로 인해 상재하중 및 토압이 작용하고 있다. 또한 성곽구조물은 특성상 구간별로 경사의 기울기와 형태에 따라 축조 및 구성형식이 다양하게 나타나며, 개별 부재들을 쌓아올린 불연속체 구조물로써 연속체 구조물과는 다른 역학적 거동을 나타내기 때문에 일반적인 구조해석기법으로는 합리적인 내진특성평가가 어려운 실정이다2),3).
성곽구조물의 존재로 인해 나타나는 문제점은 무엇인가? 우리나라는 지리적 특성상 외세의 침략으로부터 방어하기 위해 일찍부터 축성 기술이 발달하였으며, 그로 인해 아직까지도 많은 성곽구조물이 존재한다. 그러나 성곽구조물은 오랜 기간 외기에 그대로 노출되어 자연발생적인 풍화와 변형으로 인해 훼손이 발생하고 붕괴되는 경우가 많으며, 특히 성곽구조물과 같은 조적식구조물은 횡력에 매우 취약하여 지진발생 시 더욱 큰 피해를 입을 수 있다. 따라서 이를 안전하게 보존 및 복원하기 위해서는 구조공학적인 관점에서의 합리적인 구조성능평가 방안이 필요하지만 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다1),2).
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참고문헌 (9)

  1. G.C. Cha, J.W. Kim, M.H, Lee, Y.S. Park, H.S. Kim, "Behavior Characteristics Analysis of Fortress according to Curvature", Proceeding of Architectural Institute of Korea, Vol. 31, No. 1, 2011, pp. 5-6 

  2. H.S. Kim, J.Y. Kim, Y.S. Park, S.J. Jung, W.J. Kim, D.M. Kim, "Structural Modelling and Analysis of Fortress Structure according to Construction Type", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol. 27, No. 10, 2011, pp. 55-62 

  3. S.I. Hong, H.S. Kim, "Analysis Method for Masonry Stone Pagoda using Discrete Element Method", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol. 23, No. 2, 2007, pp. 43-50 

  4. Joseph I. Sun, "User's manual for shake91", 1992 

  5. National Research Institute of Cultural Properties, "Engineering analysis for traditional construction methods and a method for interpreting the traditional skills as modern technologies", 2009 

  6. Itasca Consulting Group, "3 Dimensional Distinct Element Code User's Guide", 2003, pp. 26-47 

  7. H.S. Kim, S.I. Hong, J. Yoo, H.B. Joung, "Seismic Performance Evaluation according to Construction and Configuration Types of Stone Pagoda Structure", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol. 32, No. 9, 2016, pp. 19-26 

  8. H.B. Shin, S.B. Han, S.S. Lee, K.Y . Nam, H.S. Kim, "Structural Discontinuum Modelling Technique for Masonry Stone Pagoda", Proceeding of Korean Association for Spatial Structures, Vol. 4, No. 1, 2007, pp. 147-152 

  9. National Research Institute of Cultural Properties, "Study on Collapse Causes of the Stone Pagoda of Miruksa Temple Site using Structural Analysis", 2006 

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