보고서 정보
주관연구기관 |
한국교원대학교 Korea National Universityof Education |
연구책임자 |
경재복
|
참여연구자 |
김아영
,
김유경
,
김진미
,
김민주
,
이민정
,
이상준
,
윤창환
,
황경란
,
정기현
,
Abegaz Ruth Ali
,
최성현
,
이혜인
,
송정은
,
정석환
,
조성준
,
김기용
,
배성준
,
박재성
,
김종서
,
오정훈
,
반미선
,
이광철
,
김민채
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2016-04 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
국민안전처 Ministry of Public Safety and Security |
등록번호 |
TRKO201900016280 |
과제고유번호 |
1741000131 |
사업명 |
자연재해예측및저감연구개발 |
DB 구축일자 |
2019-10-26
|
키워드 |
국가지진위험지도.스펙트럴 가속도.성능기반 지진공학.내진성능평가.구조물 붕괴 메커니즘.지진피해예측.지진취약도.national seismic hazard map.spectral acceleration.performance-based earthquake engineering.seismic performance assessment.structural collapse mechanism.seismic loss estimation.seismic fragility.
|
DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201900016280 |
초록
▼
연구목적
○ 지진위험도 평가를 위한 다양한 국가지진위험지도(최대지반가속도 및 주파수별 스펙트럴 가속도) 작성 및 웹서비스 시스템 구축
○ 우리나라 구조물의 지진취약도를 고려한 국가 내진성능 목표 설정 및 이에 상응하는 시설물별 내진설계기준 정비안 제시
연구내용
< 1차년도 >
○ 기존 지진위험지도의 불확실성 등 관련자료 분석
○ 국내외 지진위험지도 최신 분석 방법론 조사․분석
○ 국가내진성능목표 설정 방법론 마련
○ 구조물 붕괴메커니즘 및 한계상태 조사․분석
○ 주요 구조부재에
연구목적
○ 지진위험도 평가를 위한 다양한 국가지진위험지도(최대지반가속도 및 주파수별 스펙트럴 가속도) 작성 및 웹서비스 시스템 구축
○ 우리나라 구조물의 지진취약도를 고려한 국가 내진성능 목표 설정 및 이에 상응하는 시설물별 내진설계기준 정비안 제시
연구내용
< 1차년도 >
○ 기존 지진위험지도의 불확실성 등 관련자료 분석
○ 국내외 지진위험지도 최신 분석 방법론 조사․분석
○ 국가내진성능목표 설정 방법론 마련
○ 구조물 붕괴메커니즘 및 한계상태 조사․분석
○ 주요 구조부재에 대한 손상예측 해석모델 및 지진취약도 분석
< 2차년도 >
○ 최대지반가속도 (PGA) 기반의 지진위험지도 작성
○ 스펙트럴가속도 기반의 지도 작성 방법론 도출
○ 현행 내진 설계 기준에 따른 대상 구조물의 설계 및 모델링
○ 지진취약도 분석을 통한 주요구조물의 확률론적 내진성능 평가
○ 지진취약성-피해지표 상관관계를 고려한 내진설계에 따른 구조물 지진피해의 경제적 비용 평가
○ 시설물 중요도에 따른 내진 설계 수준 제안
○ 국가 내진 성능목표 설정
< 3차년도 >
○ 스펙트럴 가속도 기반의 지진위험지도 분석 및 작성
○ 국가 지진위험지도 웹서비스 시스템 구축 및 매뉴얼 작성
○ 제안 내진설계 수준에 따른 대상구조물의 모델링 및 검증
○ 발생가능한 지진에 따른 최종 국가 내진성능목표 설정
○ 국가 내진성능목표에 부합하는 설계지진(안) 제시
기대효과 및 활용방안
○ 국가지진위험지도 제작 등을 통한 지진방재기준 공통사항 정비 활용 (분야 : 국민안전처, 연구기관, 지방자치단체, 방재관련 민간기업 및 단체)
○ 지진위험지도를 통한 국가 지진재해 및 내진 분야에 활용 (지진화산 재해 대책법 제6장23조: 활성단층 조사, 연구 및 지도 작성)
○ 국내 등재해도 스펙트럼 개발을 통한 성능기반 내진설계 기술 발전에 큰 기여
○ 웹브라우저를 통한 GIS 기반 동적 지진위험도 조회서비스를 제공함으로써 사용자에게 유용한 정보 및 편의 제공 - 행정구역별 지진위험도 조회가능
○ 붕괴메커니즘, 한계상태 및 지진취약도 분석 연구동향 작성 -국내외 구조물의 내진특성, 특히 국내 고층 공동주택의 내진특성 파악
○ 구조물 구조 시스템 및 부지별 붕괴메커니즘과 지진응답 데이터베이스 구축
○ 지진취약도 분석을 통한 내진설계수준에 따른 구조물의 내진성능검증
○ 국가내진성능목표는 지진·화산재해대책법과 시행령에 국가내진성능목표로 고시되어, 우리나라 시설물의 내진등급 및 설계지진하중 수립 시 활용
○ 국가지진방재기준 선진화 및 법 개정 등 각종 제도정비에 활용 및 선진국과의 기술수준 격차를 해소할 수 있는 근간으로 활용
(출처 : 초록 4p)
Abstract
▼
Conclusions
1. Development of the national probabilistic seismic hazard map for PGA for the return period of 50, 100, 200, 500, 1000, 2400, and 4800 years
2. Development of the national probabilistic seismic hazard map for spectral acceleration, corresponding to 0.5Hz, 1Hz, 2Hz, 5Hz, and 1
Conclusions
1. Development of the national probabilistic seismic hazard map for PGA for the return period of 50, 100, 200, 500, 1000, 2400, and 4800 years
2. Development of the national probabilistic seismic hazard map for spectral acceleration, corresponding to 0.5Hz, 1Hz, 2Hz, 5Hz, and 10 Hz, with return period of 100, 200, 500, 1,000, 2400, and 4,800 years, which are specific to domestic seismic activity environment,
3. Develope a Web service system for the national seismic hazard map and make a manual for the seismic hazard map
4. The collapse mechanisms and limit states
1) For residential building in Korea having the structural system unique in the world, the collapse mechanism and the limit states are verified by nonlinear seismic analysis based on the results of shake-table test.
2) For bridges in Korea, fragility curves were developed, and the probability of failure for bridges were evaluated.
5. Economic loss estimation of major facilities
1) High-rise RC box-type residential buildings and bridges were selected as major facilities of Korea.
2) Under the maximum considered earthquake in Korea, the major portion of residential buildings were slightly damaged with almost no probability for collapse. The corresponding economic loss and repair time were estimated to be 18% of the replacement cost and 150 days, respectively. The losses in bridge are shown to be significant.
6. Economic loss estimation in Seoul metropolitan region the scenario earthquake simulation
1) The direct economic losses of buildings in Gangnam district in Seoul are shown to be approximately 8 trillion won, 19 trillion won, 9.7 trillion won under the scenario earthquakes, Mw 6.0 - R 10km, Mw 6.5 - R 10km, and Mw 6.5 - R 15km, respectively.
2) This results imply that tremendous loss in properties may be probable under Mw 6.5 earthquake close to Seoul, and that to reduce such loss, a more reasonable national protective system should be developed.
7. Establishment of the national target seismic performance levels
1) The national target seismic performance levels are set as a goal at least to protect the public safety and the facility collapse under a rare earthquake having the return period of 500 years
2) For facilities that may cause a significant number of human casualties, or great economic, social or environmental losses, and that are essential to maintain the nation's functioning even right after earthquake, higher target seismic performance level shall be assigned with the higher importance grades.
8. Changes of seismic design loads due to changes in the design earthquakes
1) The national target seismic performance levels for infrastructures are the same as those given in the current codes.
2) The design earthquake loads for an RC moment-resisting frame building according to current KBC2009 with importance factor, 1.5 (special), 1.2 (I), and 1.0 (II) corresponding to 2/3 of the intensity of the earthquake with return period 2400 year appear to be 10% and 20% larger in maximum for seismic importance grade I and II, respectively, than the loads corresponding to the proposed national target performance levels. That is, the seismic loads by the current Korean Building Code exceed the loads required according to the proposed national target seismic performance levels.
(출처 : SUMMARY 13p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 보고서 초록 ... 4
- 요 약 문 ... 7
- SUMMARY ... 11
- 목차 ... 16
- 그림목차 ... 24
- 표목차 ... 46
- 제 1 장 서론 ... 53
- 1.1 연구의 필요성 ... 53
- 1.2 연구 목적 ... 54
- 1.3 연구범위 ... 55
- 제 2 장 확률론적 지진위험지도(최대지반가속도: PGA) 작성 및 분석 (주관연구기관: 한국교원대학교) ... 58
- 2.1 연구 배경 및 연구 목표 ... 58
- 2.2 확률론적 지진위험지도 ... 60
- 2.3 지진위험지도 산출에 활용된 지진기록 ... 62
- 2.4 지진위험지도 입력자료 ... 65
- 2.4.1 입력 파라메타 도출 ... 65
- 2.4.2 지진원 모델 ... 66
- 2.4.3 지진활동 변수(a, b) 값 ... 67
- 2.4.4 최대지진 규모(Mmax) 및 최소지진 규모(Mmin) ... 70
- 2.4.5 지진동 감쇠식 ... 71
- 2.4.6 전문가별 지진입력 파라메타 ... 73
- 2.5. 지진위험지도 입력자료의 민감도 분석 ... 87
- 2.5.1 지진활동 변수(a, b) 값 ... 87
- 2.5.2 최대지진 규모(Mmax) ... 89
- 2.5.3. 지진동 감쇠식 ... 91
- 2.5.4. 지진원(지지체구조구) 모델 ... 93
- 2.6 한반도 PGA 지진위험지도 ... 96
- 2.6.1 전문가별 PGA (Peak Ground Acceleration) 분포 ... 96
- 2.6.2 한반도 PGA 지진위험지도 결과 ... 106
- 2.7 지진위험지도(PGA)의 비교 평가 ... 115
- 2.7.1. 해외 PGA 지진위험지도와 비교 검토 ... 115
- 2.7.2 국내 PGA 지진위험지도와 비교 검토 ... 129
- 2.8 결론 ... 138
- 제 3 장 확률론적 지진위험지도 (Spectral Acc.) 방법 분석 및 지도 작성 (공동연구기관: 세명대학교) ... 140
- 3.1 연구 목표 ... 140
- 3.1.1 최종 목표 및 연차별 연구개발 추진체계 ... 140
- 3.1.2 당해연도 연구 목표 ... 141
- 3.2 내진관련 산업계에서의 확률론적 지진위험도 최신 동향 분석 ... 141
- 3.2.1 개 요 ... 141
- 3.2.2 최근 확률론적 지진위험도 평가 절차 ... 142
- 3.2.3 미국 원자력위원회 (US NRC)의 SSHAC에 의한 위험도 평가 절차 ... 147
- 3.2.4 국내 지진위험도 평가 사례 ... 153
- 3.3 국내외 주파수별 지진위험지도 최신 분석 방법론 조사・분석 ... 161
- 3.3.1 이론적 배경 ... 163
- 3.4 지진위험도 분석 입력자료 및 수행절차 ... 166
- 3.4.1 전문가 의견 도출 ... 167
- 3.5 지진원 특성 ... 168
- 3.5.1 지진원 특성 분석 ... 168
- 3.5.2 지진활동성 분석 ... 169
- 3.6 지진동 감쇠식 특성 ... 170
- 3.6.1 지진동 감쇠 특성 ... 170
- 3.6.2 국내 부지 증폭 특성 분석 ... 172
- 3.7 지진위험도 논리수목 및 불확실성 ... 176
- 3.7.1 논리수목 ... 176
- 3.7.2 팀별 위험도 곡선 및 불확실성 ... 176
- 3.7.3 최종 지진위험도 곡선 ... 177
- 3.8 지진위험도 분석을 위한 지진동 감쇠식 특성 변수에 대한 조사 및 분석 ... 177
- 3.8.1 CEUS, South Korea Groound Motion Atte. Model ... 177
- 3.8.2 CEUS GMPE 모델 설명 ... 178
- 3.8.3 Key Data Selection Differences ... 182
- 3.8.4 국내 GMPE 모델 ... 183
- 3.8.5 국내 전문가 10인 제시 GMPE 모델 요약 ... 186
- 3.8.6 국외 규모별 GMPE 모델 비교 ... 187
- 3.8.7 Spectral PSHA 예제(기존연구) ... 189
- 3.9 Spectral PSHA 결과 ... 192
- 3.9.1 분석을 효과적으로 수행하기 위한 전제 조건(기본 가정) ... 192
- 3.9.2 일부(6 인) 전문가에 대한 분석 결과 예시 ... 193
- 3.10 민감도 분석(1차 분석) ... 211
- 3.10.1 지진원에 의한 지진위험도 민감도 분석 ... 211
- 3.10.2 감쇠공식에 의한 지진위험도 민감도 분석 ... 214
- 3.10.3 구조물 고유주기(고유진동수) 별 지진위험 민감도 분석 ... 218
- 3.11 민감도 분석(2차 분석) ... 222
- 3.11.1 지진위험값 민감도 분석 ... 222
- 3.11.2 지진원 모델에 의한 지진위험값 민감도 분석 (x ... Hz yi
- 3.11.3 지반진동 감쇠식 모델(GMPE) 변화에 의한 지진위험값 민감도 분석 (x ... Hz yi
- 3.11.4 지반진동 감쇠식 모델(GMPE) 변화에 의한 지진위험값 민감도 분석 (x ... GMPE yi
- 3.11.5 최대지진규모(Mmax) 변화에 의한 영향 민감도 분석 ... 231
- 3.12 고유 진동수별 재래주기에 의한 지진위험도 분석 ... 236
- 3.12.1 10Hz(=0.1sec) Spectral Seismic Hazard ... 236
- 3.12.2 10인 전문가별 10Hz(=0.1sec) Spectral Seismic Hazard ... 239
- 3.13 고유 진동수별 재래주기 지진위험도(안) ... 245
- 3.13.1 10Hz (=0.1sec) Spectral Seismic Hazard ... 245
- 3.13.2 5Hz (=0.2sec) Spectral Seismic Hazard ... 247
- 3.13.3 2Hz (=0.5 sec) Spectral Seismic Hazard ... 248
- 3.13.4 1 Hz (=1.0 sec) Spectral Seismic Hazard ... 250
- 3.13.5 0.5 Hz (=2.0 sec) Spectral Seismic Hazard ... 251
- 3.14 등지진위험도(Uniform Hazard Spectrum) 분석 ... 253
- 3.14.1 등지진위험도 분석 ... 255
- 3.15 결론 ... 259
- 제 4 장 국가지진위험지도 웹서비스 개발 및 매뉴얼 작성 (케이아이티밸리(주)) ... 261
- 4.1 서론 ... 261
- 4.2 지진재해대응시스템 GIS MAP 구축 현황 ... 262
- 4.2.1 검토사항 ... 262
- 4.2.2 국가지진위험지도 및 지진구역·지진구역계수 적용 내용 ... 262
- 4.3 국가지진위험지도 구축 ... 264
- 4.3.1 개요 ... 264
- 4.3.2 자료 수집 및 주제도별 GIS MAP 작성 ... 264
- 4.3.3 GIS MAP 배경데이터 구축 ... 265
- 4.3.4 국가지진위험도 GIS 구축 ... 269
- 4.3.5 국가지진위험도 GIS 표출 및 검색 기능 개발 ... 273
- 4.4 국가지진위험지도 ... 277
- 4.4.1 국가지진위험지도 100년 주기(PGA) ... 277
- 4.4.2 국가지진위험지도 200년 주기(PGA) ... 278
- 4.4.3 국가지진위험지도 500년 주기(PGA) ... 279
- 4.4.4 국가지진위험지도 1000년 주기(PGA) ... 280
- 4.4.5 국가지진위험지도 2400년 주기(PGA) ... 281
- 4.4.6 국가지진위험지도 4800년 주기(PGA) ... 282
- 4.4.7 국가지진위험지도 100년 주기 0.5HZ ... 283
- 4.4.8 국가지진위험지도 200년 주기 0.5HZ ... 284
- 4.4.9 국가지진위험지도 500년 주기 0.5HZ ... 285
- 4.4.10 국가지진위험지도 1000년 주기 0.5HZ ... 286
- 4.4.11 국가지진위험지도 2400년 주기 0.5HZ ... 287
- 4.4.12 국가지진위험지도 4800년 주기 0.5HZ ... 288
- 4.4.13 국가지진위험지도 100년 주기 1HZ ... 289
- 4.4.14 국가지진위험지도 200년 주기 1HZ ... 290
- 4.4.15 국가지진위험지도 500년 주기 1HZ ... 291
- 4.4.16 국가지진위험지도 1000년 주기 1HZ ... 292
- 4.4.17 국가지진위험지도 2400년 주기 1HZ ... 293
- 4.4.18 국가지진위험지도 4800년 주기 1HZ ... 294
- 4.4.19 국가지진위험지도 100년 주기 2HZ ... 295
- 4.4.20 국가지진위험지도 200년 주기 2HZ ... 296
- 4.4.21 국가지진위험지도 500년 주기 2HZ ... 297
- 4.4.22 국가지진위험지도 1000년 주기 2HZ ... 298
- 4.4.23 국가지진위험지도 2400년 주기 2HZ ... 299
- 4.4.24 국가지진위험지도 4800년 주기 2HZ ... 300
- 4.4.25 국가지진위험지도 100년 주기 5HZ ... 301
- 4.4.26 국가지진위험지도 200년 주기 5HZ ... 302
- 4.4.27 국가지진위험지도 500년 주기 5HZ ... 303
- 4.4.28 국가지진위험지도 1000년 주기 5HZ ... 304
- 4.4.29 국가지진위험지도 2400년 주기 5HZ ... 305
- 4.4.30 국가지진위험지도 4800년 주기 5HZ ... 306
- 4.4.31 국가지진위험지도 100년 주기 10HZ ... 307
- 4.4.32 국가지진위험지도 200년 주기 10HZ ... 308
- 4.4.33 국가지진위험지도 500년 주기 10HZ ... 309
- 4.4.34 국가지진위험지도 1000년 주기 10HZ ... 310
- 4.4.35 국가지진위험지도 2400년 주기 10HZ ... 311
- 4.4.36 국가지진위험지도 4800년 주기 10HZ ... 312
- 4.5 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 작성 ... 313
- 4.5.1 개요 ... 313
- 4.5.2 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 - 표출기능(1) ... 314
- 4.5.3 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 - 표출기능(2) ... 315
- 4.5.4 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 - 표출기능(3) ... 316
- 4.5.5 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 - 검색기능(1) ... 317
- 4.5.6 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 - 검색기능(5) ... 318
- 4.5.7 국가지진위험지도 시스템 사용자 매뉴얼 - 검색기능(6) ... 319
- 제 5 장 우리나라 구조물의 지진취약도를 고려한 국가 내진성능 목표 설정 (협동연구기관: 고려대학교) ... 320
- 5.1 연구 배경 및 목표 ... 320
- 5.1.1 연구 배경 및 필요성 ... 320
- 5.1.2 최종 목표 ... 322
- 5.2 연차별 주요 연구 내용 ... 323
- 5.2.1 1차년도 주요 연구 내용 (2013.05. ~ 2014.04.) ... 323
- 5.2.2 2차년도 주요 연구 내용 (2014.05. ~ 2015.04.) ... 324
- 5.2.3 3차년도 주요 연구 내용 (2015.05. ~ 2016.04.) ... 325
- 5.3 국내외 내진성능목표 및 설계기준의 현황 ... 327
- 5.3.1 국내 내진성능목표 및 설계기준의 현황 ... 327
- 5.3.2 국외 내진성능목표 및 내진설계기준 현황 ... 336
- 5.3.3 국내외 내진성능목표 및 설계기준의 비교 분석을 통한 추진전략 수립 ... 388
- 5.4 구조물의 붕괴메커니즘 분석 ... 394
- 5.4.1 과거 지진에 의한 피해 사례 ... 396
- 5.4.2 지진 시 시설물별 파괴 및 붕괴 유형 분석 ... 397
- 5.5 지진 취약도 분석 및 지진 시나리오 분석을 통한 사회·경제적 피해 예측 ... 441
- 5.5.1 선행연구분석 ... 441
- 5.5.2 건축물 지진 취약도 분석 및 시나리오 분석 ... 454
- 5.5.3 도로교의 취약도 분석 및 지진피해 분석 ... 505
- 5.5.4 지진 시나리오 연구의 결과 및 활용 ... 515
- 5.6 국가내진성능목표 (안) ... 516
- 5.6.1 국가내진성능목표 설정의 필요성 ... 516
- 5.6.2 국가내진성능목표(안) 제안 배경 및 최초안 ... 521
- 5.6.3 국가내진성능목표 최종안 도출을 위한 전문가 의견수렴 과정 ... 543
- 5.6.4 토론회(16.03.18) 이후의 최종 자문내용 ... 567
- 5.6.5 최종 결론 ... 599
- 5.6.6 국가내진성능목표(안) 적용 시 건축물의 내진성능 변화 ... 606
- 5.6.7 부록 ... 630
- 참고문헌 ... 751
- 끝페이지 ... 766
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