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문제 정의
- 본 논문에서는 11.15 포항지진에 의해 발생한 지진피해에 대한 원인을 규명하기 위한 목적으로 데미지 포텐셜 관점에서 2016년 발생한 9.12 경주지 진과의 지진공학적/구조공학적 비교분석을 시도하였다. 본 논문에서 손상 포텐셜이라 함은 좁은 의미에서는, 지반가속도기록 자체가 지닌 구조물에 대한 손상유발 가능지표로, 지반가속도의 최대값, 강진동작용시간 또는 총 진동에너지(가령 아리아스 진도) 등을 의미한다.
- 12 경주지진 당시 관측된 기록들로부터 지반조건 SB 상의 관측소로부터 계측된 기록 중 최대가속도가 가장 큰 MKL의 HGE성분과 SC 지반에 위치한 것으로 추정되는 USN계측소로 부터 계측된 지진기록의 HGN성분을 고려하였다 [5-7]. 본 연구에서는 지질자원연구원에서 제공한 100 Hz 샘플링 데이터를 활용하되, 기본진동수가 10 Hz 이하인 일반건물에 대한 분석을 목적으로 20 Hz이상의 성분들을 필터링하였다.
- 본 논문은 계측된 가속도기록을 바탕으로 지진파의 시각력 및 주파수영역 분석, 단자유도 진동계의 탄성 및 비탄성 응답스펙트럼 분석, 실제 저층 필로티 건물의 응답해석을 포함한다. 이를 통해 포항지진과 경주지진의 특성을 내진공학적 손상 포텐셜 관점에서 다각도로 분석하여 관측된 피해의 원인을 추론하고 더 나아 가서 향후 연구방향, 내진보강이나 내진설계 측면의 시사점을 제공하고자 한다.
가설 설정
- 따라서, 본 연구에서는 지반주기에 대한 이론해인 식 (3)을 바탕으로 Fig. 13과 같이 PHA2 관측소가 위치한 토사지반의 분포를 가정하고, 등가선형해석방법으로 Figs. 14 및 15와 같이 해당지반의 디콘볼류션함수(deconvolution function)와 증폭함수(amplification function)를 도출하여 지반응답해석을 수행하였다.
- 14 및 15와 같이 해당지반의 디콘볼류션함수(deconvolution function)와 증폭함수(amplification function)를 도출하여 지반응답해석을 수행하였다. 암반까지의 깊이는 30 m 이고, 감쇠비가 5% 인 평균전단파속도 210 m/s 토층으로 가정되었다.
- 5초와 1초주기 건물을 대상으로 비선형시간이력 해석을 수행하고 그 결과를 비교분석하였다. 이 때 각각의 시스템 속성 가운데 항복강도 fy가 중력하중의 10% 수준으로 설계되었다고 가정하였으며, 그 밖의 해석조건은 앞서 동일연성도 스펙트럼 작성에 적용된 것과 동일하다.
제안 방법
- 13과 같이 PHA2 관측소가 위치한 토사지반의 분포를 가정하고, 등가선형해석방법으로 Figs. 14 및 15와 같이 해당지반의 디콘볼류션함수(deconvolution function)와 증폭함수(amplification function)를 도출하여 지반응답해석을 수행하였다. 암반까지의 깊이는 30 m 이고, 감쇠비가 5% 인 평균전단파속도 210 m/s 토층으로 가정되었다.
- 3) 1)과 2)의 절차로 가정된 지반에 의한 지진동의 증폭을 구하여 PHA2 지진기록과 비교하였다. 각 암반관측소 지진기록의 거리보정계수를 합리적으로 판단하기 위하여, 다양한 거리보정계수에 대한 변수해 석을 수행하였으며, 해석결과에서 PHA2 관측소의 SRSS 응답스펙트럼과 증폭된 지진파의 SRSS 응답스펙트럼의 평균제곱오차(Mean Squared Error)가 가장 작은 거리보정계수를 도출하였다.
- 4) 11.15 포항지진의 토사지반 관측소 부지를 대상으로 암반까지의 깊이가 30 m인 SD 지반의 토층을 추정하여 응답해석을 수행하였다. 결과적으로 0.
- 5) 11.15 포항지진에서 손상이 크게 발생한 필로티형 건축물을 대상으로 선형시간이력해석을 통해 피해 발생 원인을 추정하였다. 응답분석에서 전단파괴가 발생한 기둥은 보조대근의 누락으로 인해 현저히 전단강도가 부족한 것이 1차적인 손상원인으로 나타났다.
- C1 기둥의 요구 및 보유 강도를 Table 5에 정리하였으며, 요구강도(Demand)는 PHA2에서 관측된 지진파를 직접 적용하여 시간이력해석을 수행 하여 얻어진 부재력(THA)과 현행설계기준에서 요구되는 설계부재력(Design)으로 구분하였다. C1 기둥의 시간이력은 Fig.
- 0 [11])로 산정하였다. PHA2는 지반조건이 알려져 있지 않으므로 우선 KBC2016의 지진구역I SB , SC , SD 와 SE 지반에 대한 설계지진 유효지반가속도 지반 증폭을 고려하였다. 그 결과 PHA2의 EPGA인 0.
- 0으로 설계강도와 동일하게 해석모델에 적용하였다. 구조물의 거동을 적절히 모사하기 위해서는 비선형 시간이력해석을 수행하여야 하지만, 주된 파괴 부분이 하중지배로 분류되는 전단파괴라는 점을 감안하여 개략적인 검토를 위해 선형 시간이력해석을 수행하였다. 현장조사 결과를 참고하여 다른 부분의 심각한 비탄성 변형이 선행하지 않은 것으로 보고 반응수정계수는 적용하지 않았으며, 이하에서 기술하는 기둥의 유형이 전단지배형임 또한 그 타당성을 뒷받침한다.
- 기준층(2~4층)에 고정하중 6.52 kPa, 활하중 2.0 kPa의 바닥하중을 적용하고, 지붕층은 고정하중 7.12 kPa, 활하중 3.0 kPa의 하중을 적용하였으며, 고정하중의 1.0배의 값을 질량으로 적용하여 해석모델을 구축하였다. 해당 모델의 고유치해석결과를 Table 3에 정리하였는데, 기본주기가 0.
- 다음으로 지반운동 자체의 최대값인 PGA보다 구조물의 응답과 연계하여 정해지는 유효지반가속도(EPGA, Effective Peak Ground Acceleration)의 관점에서 포항지진의 특성을 분석한다. EPGA는 ATC-3-06에서 0.
- 다음으로 탄성응답스펙트럼을 통한 손상포텐셜을 분석하였다. Fig.
- 다만, 진원 깊이와 단층의 방향에 따라 실제 진원으로부터 관측소의 거리와 방향이 각각 다르기 때문에 진앙거리를 바탕으로 특정한 감쇠식을 적용하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 Fig. 11에 도시한 바와 같이 각 암반관측소에서 계측된 지진기록(recor-ded outcropping motion)을 PHA2 관측소 토사지반 하부의 암반까지 도달한 지진기록(within motion)으로 역변환하는 디콘볼류션(deconvolution)의 과정에서 거리감쇠에 대한 보정계수를 적용하였다.
- 넓은 범위에서는 특정 지진가속도기록이 단자유도 구조물에 작용하여 유발하는 탄소성 응답(스펙트럴가속도와 연성요구도)도 특정 가속도기록의 데미지 포텐셜을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 본 논문은 계측된 가속도기록을 바탕으로 지진파의 시각력 및 주파수영역 분석, 단자유도 진동계의 탄성 및 비탄성 응답스펙트럼 분석, 실제 저층 필로티 건물의 응답해석을 포함한다. 이를 통해 포항지진과 경주지진의 특성을 내진공학적 손상 포텐셜 관점에서 다각도로 분석하여 관측된 피해의 원인을 추론하고 더 나아 가서 향후 연구방향, 내진보강이나 내진설계 측면의 시사점을 제공하고자 한다.
- 18을 지반조건은 SD로 등가정적해석법의 수직분포를 사용하고, 초과강도계수를 적용 하여 전이기둥에 작용하는 부재력을 산정하였다. 부재내력(Capacity)은 설계도서상의 값을 사용하였으며, 콘크리트 강도는 24 MPa, 철근항복강도는 400 MPa를 사용하여 부재의 내력을 계산하였다. C1 기둥은 길이 2.
- 18과 같다. 설계부재력은 지역계수(S)는 2400년 재현주기의 지진재해도를 반영하여 0.18을 지반조건은 SD로 등가정적해석법의 수직분포를 사용하고, 초과강도계수를 적용 하여 전이기둥에 작용하는 부재력을 산정하였다. 부재내력(Capacity)은 설계도서상의 값을 사용하였으며, 콘크리트 강도는 24 MPa, 철근항복강도는 400 MPa를 사용하여 부재의 내력을 계산하였다.
- 여기서 건축구조 기준의 지진구역 I에 해당하는 설계지진 유효지반가속도는 SB 지반에 대하여 EPGA=SD1 =S×Fv ×2/3=0.147 g(S는 지진구역I의 MCE 유효지반가속도로 0.22 g이고, Fv 는 1초주기 지반증폭계수로 SB 지반의 경우 1.0 [11])로 산정하였다.
- 연구에서는 진앙지에서 비교적 가까운 네 개의 관측소 PHA2(포항기상대), HAK, CHS와 DKJ에서 계측된 가속도기록 세트를 사용하여 분석을 수행하였으며(Fig. 2 참조), 대조군으로 9.12 경주지진 당시 관측된 기록들로부터 지반조건 SB 상의 관측소로부터 계측된 기록 중 최대가속도가 가장 큰 MKL의 HGE성분과 SC 지반에 위치한 것으로 추정되는 USN계측소로 부터 계측된 지진기록의 HGN성분을 고려하였다 [5-7]. 본 연구에서는 지질자원연구원에서 제공한 100 Hz 샘플링 데이터를 활용하되, 기본진동수가 10 Hz 이하인 일반건물에 대한 분석을 목적으로 20 Hz이상의 성분들을 필터링하였다.
- 연약지반의 지진동 증폭 등의 발생여부를 분석하기 위하여 진동수영역에서의 분석을 실시하였다. Fig.
- 우선 강진구간 지속시간(strong motion duration)을 정량적으로 이해하기 위해 아래 식 (1)로 정의되는 아리아스진도(Arias intensity)의 누적량에 기반한 두 가지 지속시간 D5-75 와 D5-95를 비교하였다.
- 이 연구에서는 포항지진에서 계측된 가속도기록을 토대로 지진파의 시각력 및 주파수영역 분석, 단자유도 진동계의 탄성 및 비탄성 응답스펙트럼 분석을 수행하였으며, 아울러서 경주지진의 가속도 기록과 비교하였다, 추가적으로 지반응답해석, 필로티형 건축물의 지진응답 해석을 통해 내진공학적 데미지 포텐셜 관점에서 다음과 같은 결과 및 시사점을 도출하였다.
- 이 장에서는 포항지진시 암반 관측소(HAK, CHS, DKJ)에서 측정된 지진기록을 사용하여 지반응답해석(site response analysis)을 수행하고, PHA2 관측소가 위치한 토사지반의 분포를 추정하였으며, 그 절차는 다음과 같다.
- 동일연성도 응답스펙트럼은 특정 고유주기를 갖는 구조물의 최대 비탄성응답이 규정된 연성도에 대응되도록 하는 소요항복강도를 나타내는 응답스펙트럼이다. 이하에서는 El Centro 1940, Mexico City 1985, 9.12 경주 및 11.15 포항지진파를 바탕으로 동일연성도 스펙트럼을 도시하고, 이들에 대한 비교분석을 통해 경주지진과 포항지진에서 특징적으로 나타난 구조물의 손상 정도와 양상을 분석하였다.
- 이하에서는 각각 단주기와 중주기 시스템의 예시로서 0.1초, 0.5초와 1초주기 건물을 대상으로 비선형시간이력 해석을 수행하고 그 결과를 비교분석하였다. 이 때 각각의 시스템 속성 가운데 항복강도 fy가 중력하중의 10% 수준으로 설계되었다고 가정하였으며, 그 밖의 해석조건은 앞서 동일연성도 스펙트럼 작성에 적용된 것과 동일하다.
- 일례로 중저층구조물의 사례로, 연성능력이 2 이하이며 주기가 0.1초인 구조물과 0.5초인 구조물을 살펴본다. 주기가 0.
대상 데이터
- 2017년 11월 15일 경북 포항시 북구 북쪽 7 km 근방을 진앙지로 규모 5이상의 강진이 발생하였다. 이 11.
- 현장조사 결과를 참고하여 다른 부분의 심각한 비탄성 변형이 선행하지 않은 것으로 보고 반응수정계수는 적용하지 않았으며, 이하에서 기술하는 기둥의 유형이 전단지배형임 또한 그 타당성을 뒷받침한다. Fig. 17과 같이 ETABS로 해석모델을 구축하였으며, 시간이력해석에 사용된 지진파는 PHA2 관측소의 기록을 사용하였다.
- 동일한 규모의 구조물 중 1층에 필로티형식을 갖고, 해당 기둥의 전단파괴가 보고된 구조물을 대상으로 평가하였다. 대상 구조물은 2011년에 준공되었으며, 건축구조기준(KBC2009)에 따라 설계되었다. 별도의 콘크리트강도 조사결과가 수행되지 않아 기대강도계수를 1.
- 필로티 기둥의 파괴가 보고된 구조물은 5층 정도의 구조물이 대부분이었다. 동일한 규모의 구조물 중 1층에 필로티형식을 갖고, 해당 기둥의 전단파괴가 보고된 구조물을 대상으로 평가하였다. 대상 구조물은 2011년에 준공되었으며, 건축구조기준(KBC2009)에 따라 설계되었다.
- 5초)와 중층구조물(주기 1초)의 비탄성응답을 분석한다. 연구에 사용된 진동모델은 5%의 감쇠비로 가정된 무차원화 된 1자유도계 모델로, 항복 후 강성이 0인 완전탄소성 이선형 이력모델을 사용하여 거동을 이상화하였다.
데이터처리
- 3) 1)과 2)의 절차로 가정된 지반에 의한 지진동의 증폭을 구하여 PHA2 지진기록과 비교하였다. 각 암반관측소 지진기록의 거리보정계수를 합리적으로 판단하기 위하여, 다양한 거리보정계수에 대한 변수해 석을 수행하였으며, 해석결과에서 PHA2 관측소의 SRSS 응답스펙트럼과 증폭된 지진파의 SRSS 응답스펙트럼의 평균제곱오차(Mean Squared Error)가 가장 작은 거리보정계수를 도출하였다.
성능/효과
- 1) 11.15 포항지진은 주파수 분석이나 응답스펙트럼 분석에서 나타난 바와 같이 토사지반에서는 지진파의 에너지가 0.5초 주기 대역에 집중된 것으로 나타났다. 그러나 유효지반가속도 분석결과 기본적으로 설계스펙트럼에 크게 미치지 못하여 전면적인 건축물 피해보다는 설계나 시공 측면에서 내진설계가 적절히 반영되지 않은 중층(4~5층)건축물을 중심으로 상당한 피해가 나타났다.
- 1) 암반 관측소는 진앙거리가 약 23~28 km이고, 토사지반에 의한 증폭이 발생한 PHA2 관측소는 진앙거리가 약 9 km 로서 거리감쇠에 대한 보정이 요구된다. 다만, 진원 깊이와 단층의 방향에 따라 실제 진원으로부터 관측소의 거리와 방향이 각각 다르기 때문에 진앙거리를 바탕으로 특정한 감쇠식을 적용하기 어렵다.
- 5 km로 분석되었다[3]. 11.15 포항지진은 방출된 에너지 크기가 비슷하였음에도 불구하고 2016년 9월 12일 발생한 경주지진 당시에 비해 훨씬 큰 재산피해가 나타났는데, 중앙재난안전대책본부는 11월 27일 오전을 기준으로 포항지진의 피해액이 971억에 이르며 세부적으로 공공시설은 총 404곳에서 532억의 피해가, 사유 시설의 경우 3만 878건의 피해가 접수되어 440억에 이르는 피해가 발생한 것으로 잠정 확인하였다[4].
- 2) PHA2 관측소 기록의 동일연성도 스펙트럼 분석 결과, 주기가 약 0.5초인 구조물은 연성도 2와 1에 대해서 건물 중량대비 20% 및 40% 수준의 횡력 저항성능이 요구되는 것으로 나타났다. 기존에 알려진 국내 비내진 저층 RC모멘트골조의 내진능력을 참조 시 적정 강도 또는 연성능력을 보유하지 않고 있지 않다면 지반에 의한 증폭이 큰 지역에서는 피해가 발생할 가능성이 높고, 특히 약층에 변형이 집중되는 필로티형 구조물의 큰 피해가 예상된다.
- 15 포항지진이 9.12 경주지진에 비해, 1) 연성이 거의 고려되지 않았거나, 2) 연성의 확보가 쉽지 않은 0.5초 내외의 주기를 갖는 중저층 건축물에 더욱 큰 손상을 야기할 수 있음을 의미한다.
- 2) 응답스펙트럼을 정규화하여 기록된 지진파에 영향을 미친 지반의 탁월주기를 추정할 수 있다. Fig.
- 3) 해외의 대표적인 강진기록인 El Centro 지진과 동일 연성도 스펙트럼을 비교 시 0.1초 주기에서는 경주지진의 강도요구량이 가장 탁월하고 포항 지진은 중장주기 구간에서 경주지진보다 상대적으로 더 큰 강도 요구량을 나타내었다. 그러나 극단주기를 제외한 나머지 주기 구간에서는 전체적으로 El Centro 지진의 요구량이 가장 큰 것으로 나타났다.
- 6) 결론적으로 11.15 포항지진은 설령 지진규모가 5+ 정도의 중약진이라 하더라도, 진앙지 근방의 연약지반에 위치한 비정형 취성건물에는 붕괴에 가까운 치명적 구조손상을 가할 수 있음을 분명히 보여주었다.
- 16은 전술한 절차로 각 암반관측소에서 계측된 지진기록을 활용하여 PHA2 관측소 하부 토사에 의한 증폭을 산정한 결과이다. HAK, CHS, DKJ 관측소에서 기록된 암반기록을 각각 4.5, 9.0, 6.5 배로 보정하여, PHA2 관측소 하부 암반에 도달한 지진수준으로 가정하고, Fig. 13과 같이 가정된 토층에 의한 증폭을 계산한 결과 약 0.6초 대역에서 지반에 의한 지진동의 증폭이 잘 모사됨을 확인할 수 있다. 따라서, PHA2 관측소가 위치한 지반의 종류는 KBC 2016에 따라 보통암까지의 깊이가 20 m 이상인 S D 지반조건(180 m/s ≤ Vs < 360 m/s)에 해당하는 것으로 추정된다.
- Table 1에 따르면 작은 최대가속도가 나타난 SB 지반 관측소 계측지진파들의 경우 CHS.NS, HAK.EW, HAK.NS성분을 제외하면 EPGA가 PGA 의 약 60% 이하의 수준으로 현저히 작으며, 이들 모든 EPGA는 모두 설계 지진 유효지반가속도를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 여기서 건축구조 기준의 지진구역 I에 해당하는 설계지진 유효지반가속도는 SB 지반에 대하여 EPGA=SD1 =S×Fv ×2/3=0.
- 4 sec로 수정하여 계산하였다. 가속도일정구간에서 구해진 유효지반가속도는 0.138 g이고, 1초 주기를 기준으로 속도일정구간에 대한 유효지반가속도는 0.054 g가 산정되었다. 가속도일 정구간의 유효지반가속도 0.
- 15 포항지진의 토사지반 관측소 부지를 대상으로 암반까지의 깊이가 30 m인 SD 지반의 토층을 추정하여 응답해석을 수행하였다. 결과적으로 0.6초를 중심으로 발생하는 증폭현상을 적절히 모사할 수 있었으며, 해당 관측소의 지반조건은 SD 지반으로 추정되었다. 거리감쇠를 고려하여 수정된 입력 암반기록을 토대로 검토 시 장/단주기에서 유효지반 가속도의 차이가 크므로 향후 단일 유효지반가속도에 근거한 지진하중 산정방식의 개선이 필요하다.
- PHA2는 지반조건이 알려져 있지 않으므로 우선 KBC2016의 지진구역I SB , SC , SD 와 SE 지반에 대한 설계지진 유효지반가속도 지반 증폭을 고려하였다. 그 결과 PHA2의 EPGA인 0.098 g가 설계지진 유효지반 가속도 0.147 g(SB)~0.513 g(SE)에 비해 현저히 작은 것을 확인하였다. 따라서 포항북부에서 계측된 지진기록 PHA2는 아리아스진도, EPGA나 강진지속구간 등의 정량지표에 근거해서 판단하건데, 9.
- 5초 주기 대역에 집중된 것으로 나타났다. 그러나 유효지반가속도 분석결과 기본적으로 설계스펙트럼에 크게 미치지 못하여 전면적인 건축물 피해보다는 설계나 시공 측면에서 내진설계가 적절히 반영되지 않은 중층(4~5층)건축물을 중심으로 상당한 피해가 나타났다. 그러나 강한 지진동의 지속시간은 1.
- 513 g(SE)에 비해 현저히 작은 것을 확인하였다. 따라서 포항북부에서 계측된 지진기록 PHA2는 아리아스진도, EPGA나 강진지속구간 등의 정량지표에 근거해서 판단하건데, 9.12 경주지진의 가장 강력한 가속도 기록인 USN에 비해 데미지 포텐셜에서 훨씬 작았다.
- 2 초 미만의 극단주기 영역대에서 구조물의 요구항복강도가 급격히 증가하고 중/장주기 영역에서는 상대적으로 낮은 항복강도를 요하는 것으로 나타났다. 반면 11.15 포항지진의 경우 극단주기 영역대에서의 요구항복강도가 9.12 경주지진에 비해 현격히 낮고 중/장주기 영역대에서는 9.12 경주지진과 큰 차이를 보이지 않는 반면에, 0.5초 주기대역에서 상대적으로 극히 높은 항복강도를 요구하는 것으로 나타났다.
- 경주지진파인 MKL과 USN의 성분이 10 Hz내외의 고주파수대역에서 특징적으로 형성되어 있다. 반면에 비교적 20 km 이상의 원거리에서 관측된 포항지진의 지진파의 경우 전 주파수대역에 걸쳐 고르게 그 성분이 분포되어 있는 것을 확인하였다. 주목해야 할 것은 포항지진의 PHA2에서 관측된 지진파로, 앞선 두 범주의 지진파군과는 달리 1 Hz와 2 Hz근방의 주파수대역에서 지진의 파워가 집중되고 있다.
- 5초와 1초 주기를 갖는 탄소성 시스템의 정규화 된 응답을 도시한 것이다. 비선형동적해석 결과에 의할 때 기본진동주기가 0.5초, 1.0초이고 밑면전단 항복강도가 중량의 10%인 건물은 경주 USN가 진을 전혀 구조손상 없이 탄성으로 저항할 수 있으나, PHA2에 대해서는 각각 시스템 연성도 3.5 및 2.0 정도의 비탄성능력을 요구하는 것으로 확인되었다. 연성상세가 결여된 비내진 취성 구조물에서 시스템 연성도 3.
- 5, 2, 4와 8에 대한 응답스펙트럼을 도시한 것으로, 여기서 세로축은 구조물의 중량으로 정규화 된 소요항복강도이다. 상기 입력지진파의 분석내용과 연계하여 분석컨데 9.12 경주지진의 경우 0.2 초 미만의 극단주기 영역대에서 구조물의 요구항복강도가 급격히 증가하고 중/장주기 영역에서는 상대적으로 낮은 항복강도를 요하는 것으로 나타났다. 반면 11.
- 15 포항지진에서 손상이 크게 발생한 필로티형 건축물을 대상으로 선형시간이력해석을 통해 피해 발생 원인을 추정하였다. 응답분석에서 전단파괴가 발생한 기둥은 보조대근의 누락으로 인해 현저히 전단강도가 부족한 것이 1차적인 손상원인으로 나타났다. 그러나 특별지진하중 적용 시에도 작용전단력이 요구강도를 초과하여 역량설계법 적용 등을 통해서 전단파괴 선행을 방지할 필요가 있는 것으로 나타났다.
- 1초 주기를 갖는 탄소성 시스템의 응답을 도시한 것으로, 여기서 시간이력의 세로축과 이력곡선의 가로축은 항복변형 uy로, 이력곡선의 세로축은 항복강도 fy(중력하중의 10%)로 각각 정규화 하였다. 이에 따르면 0.1초 주기의 해당 건물에 El Centro 1940으로 가진된 경우 60에 달하는 연성도를, 9.12 경주지진의 경우 6.84에 이르는 상당한 수준의 연성도를 요하는 반면, 11.15 포항지진의 경우 상대적으로 낮은 4.11 수준의 연성도를 요하는 것으로 나타났다.
- 주기가 0.1초인 구조물의 경우 9.12 경주지진이 건물중량 대비 50%(μ = 2)에서 최대 100%(μ = 1)에 이르는 횡력을 유발한 반면, 11.15 포항지진의 경우 건물 자중 대비 20%에 미치지 못하는 횡력이 유발되는 것으로 나타났다.
후속연구
- 6초를 중심으로 발생하는 증폭현상을 적절히 모사할 수 있었으며, 해당 관측소의 지반조건은 SD 지반으로 추정되었다. 거리감쇠를 고려하여 수정된 입력 암반기록을 토대로 검토 시 장/단주기에서 유효지반 가속도의 차이가 크므로 향후 단일 유효지반가속도에 근거한 지진하중 산정방식의 개선이 필요하다.
- 따라서 초과강도계수를 적용하여 소요강도를 산정할 뿐만 아니라 역량설계 법에 의해 충분한 전단강도를 확보할 필요가 있다. 다만 이상의 해석결과는 탄성해석에 기초한 것으로서 추후 비선형해석을 통해 보다 엄밀하게 필로티 기둥의 요구강도를 분석할 필요가 있다.
- 그러나 극단주기를 제외한 나머지 주기 구간에서는 전체적으로 El Centro 지진의 요구량이 가장 큰 것으로 나타났다. 따라서 경주지진을 통하여 단주기 영역에서의 국내 지진 특성이 부각되고 저층 건축물의 내진설계가 확대된 바 있으나 향후 지반의 특성을 고려하여 중간 주기 구간에 속한 구조물의 지진피해 저감을 위한 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다.
- 이러한 피해 주기대역은 지진 당시 극심한 피해를 입은 필로티 다세대주택의 기본주기와 매우 근접했을 것으로 보이며, 이 건물들은 편심과 연약층으로 인한 추가적인 변형 요구량에도 불구하고 연성거동을 위한 내진상세가 확보되지 않아 치명적 손상을 입은 것으로 추정된다. 향후 연성능력이 결여된 중저층 구조물의 손상 포텐셜을 줄이기 위한 노력이 필요하며, 이를 위해 연성 혹은 강도를 보강하기 위한 대책이 마련되어야 할 것으로 보인다.
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