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부지응답해석을 이용한 지역별 대표 진도 산출 연구
Typical Seismic Intensity Calculation for Each Region Using Site Response Analysis 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.21 no.1, 2020년, pp.5 - 12  

안재광 (Earthquake and Volcano Research Div. Korea Meteorological Administration) ,  손수원 (Seismic Simulation Test Center, Pusan National University)

초록
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지진원으로부터 전파되는 진동은 거리에 따른 감쇠와 지형 혹은 지질구조에 따라 지역마다 다른 증·감폭 특성을 가진다. 지진원에서 기반암까지의 전파되는 진동은 이격거리에 따른 감쇠의 영향이 크며, 이는 감쇠식을 통해 쉽게 추정할 수 있다. 하지만 지표면에 전달되는 진동 추정은 기반암 상부에 위치한 토층 고유주기의 영향을 받기에 위치별 지질정보 파악이 중요하다. 지질정보 기반 진도 추정을 위해 지반조사 자료가 필요하며, Vs 주상도가 없을 경우 표준관입시험을 통해 대상지반의 강도 및 특성 파악에 주로 사용된다. 국토지반정보 포털시스템에서는 국내 지반에서 수행된 지반조사자료를 통합하여 관리하고 있으며, 표준관입시험 정보가 약 40만공을 구축되어 있다. 본 연구에서는 지반정보를 기반으로 체감형 진도정보 산출을 위해 권역별로 증폭계수 정량화 가능성을 검토하였다. 이때 SPT-N치를 자료를 통해 전단파 주상도를 생성하고, 대상지역에 지반응답해석을 수행하였다. 권역별 증폭계수와 지진파의 주기별 진도 분포는 해석방법 및 권역설정에 따라 큰 차이를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Vibration propagated from seismic sources has damping according to distance and amplification and reduction characteristic in different regions according to topography and geological structure. The vibration propagated from the seismic source to the bedrock is largely affected by the damping accordi...

주제어

표/그림 (14)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 국토지반정보 통합DB센터에 가장 많이 확보된 표준관입시험 자료를 활용하여 권역분류에 따른 부지 응답특성을 분석하였다. 이때 입력지진파는 설계응답스펙트럼을 기준으로 하지 않고 다양한 지진기록을 사용하여 등가선형해석과 비선형해석을 수행하였다.
  • 그러나 도심지외의 경우 도로, 철도 등 인프라 시설물이 위치한 곳의 정보만 획득이 가능하기 때문에 전 국토에서 활용하는 것은 어려움이 있다. 본 연구에서는 국토지반정보 통합DB센터 자료의 활용가능성을 검토하고자 신뢰도가 높은 지반조사 자료만을 추출한 후 권역별 무작위로 대표 주상도를 선별하였다. Table 3은 선별을 통해 사용된 자료 수를 정리하였다.
  • 지진에 대한 관심은 지자체별로 차이가 있고, 이에 따라 지역별 지진재해대응책 마련되고 있다. 본 연구에서는 내진설계 공동기준으로 사용되는 증폭계수와 특정 대상구간에 대한 증폭계수차이를 확인하였다. 행정구역 단위의 지진피해 추정을 위해서는 권역에 따른 분류가 필요하다고 판단된다.

가설 설정

  • 여기서, RS=스펙트럼 가속도(g)이고, R=진원에서 부터의거리(m), T=주기(sec)이다. 본 연구에서는 Rsoil/Rrock은 진원과의 거리가 충분히 멀다고 가정하여 1.0으로 계산하였다.
  • 5g로 스케일링하여 적용하였다. 이때 대상구간에 전달된 기반암 운동은 이격거리에 따른 감쇠를 고려하지 않고 전 구간에 동일한 크기가 도달한다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
부지효과(Site effect)란? 지진으로 유발된 지표면의 진동은 지질구조, 기하학적 지형, 상부지층의 토사특성에 따라 크게 달라지는데 이를 부지효과(Site effect)라고 한다. 계기 진도는 지표면에 전달되는 진동의 특성을 기반으로 산출되며 신뢰성 있는 진도평가를 위해서 부지효과에 대한 고려는 필수적이다.
지진원으로부터 전파되는 진동의 특징은? 지진원으로부터 전파되는 진동은 거리에 따른 감쇠와 지형 혹은 지질구조에 따라 지역마다 다른 증·감폭 특성을 가진다. 지진원에서 기반암까지의 전파되는 진동은 이격거리에 따른 감쇠의 영향이 크며, 이는 감쇠식을 통해 쉽게 추정할 수 있다.
전단파 주상도 확보 시, 지반응답해석 수행을 통해 대상구간의 증폭계수를 산정할 수 있는 이유는? 이와 같은 해석을 통한 지진동 모사의 기술은 이미 높은 수준까지올라와 있으며 상용화된 프로그램이 세계적으로 널리 사용되고 있다. 1차원 지반응답해석은 해석영역에 따라 주파수영역과 시간영역해석으로 구분된다. 국내에서 사용빈도 수가 높은 대표 프로그램은 SHAKE91(Idriss & Sun, 1993)을 개선한 PROSHAKE(PSU, 1996), SHAKE2000(Ordonez, 2012)등이 있으며 이는 주파수영역 해석으로 사용된다. DEEPSOIL(Hashash et al., 2015)의 경우 주파수와 시간영역해석이 모두 가능하여 등가선형, 비선형 및 유효응력해석에 사용된다. 따라서 전단파 주상도가 확보된다면 지반응답해석을 수행하여 대상구간의 증폭계수를 산정할 수 있다.
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참고문헌 (23)

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  22. Wald, D. J. and Allen, T. I. (2007), Topographic slope as a proxy for seismic site conditions and amplification. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 97, No. 5, pp. 1379-1395. 

  23. Wald, D. J., Worden, B. C., Quitoriano, V. and Pankow, K. L. (2006), ShakeMap(R) manual. Technical Manual, users guide and software guide Version. 

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