The purpose of this study is to determine the force and deformation of the ceiling system according to the characteristics seismic wave and damping through the seismic response analysis. Assuming the ceiling system to Single Degree of Freedom(SDF) uses the CANNY in an analysis program. Period divided by the range based on the predominant period of seismic analysis is performed. Variables are seismic wave and damping. If the seismic wave in predominant period of less than 1 second is getting longer than predominant period of more than 1 second response acceleration was significantly reduced. Also, the larger the damping was found that the response acceleration and the displacement decreases.

Damage states of an underground tunnel structure need to be defined in the estimation of its seismic fragility. They are identified in this paper by applying pushover analyses of an typical tunnel structure. Latin Hypercube sampling (LHS) technique is used to explicitly consider uncertainties in the associated design variables.

과거 1983년에 발생한 동해 중부 지진해일과 1993년 북해도 남서외해 지진해일에 의해 임원항 지역에 인명피해 및 재산피해가 발생하였다. 최근에는 2011년 동일본 지진해일이 발생하였으며, 일본지역에 많은 피해를 일으켰다. 이러한 일본의 피해를 통해 우리나라도 지진해일에 대한 관심이 한층 더 높아졌다. 지진해일이 발생하여 육지로 진행하면서 제일 먼저 마주치는 것이 방파제이다. 방파제는 지진해일의 에너지를 분산시켜 지진해일에 의한 재산피해 및 인명피해를 줄이는 역할을 한다. 따라서 지진해일이 발생했을 때 방파제 주변의 세굴 깊이를 예상하여 방파제 주변 변화를 예측하는 것은 매우 중요하다. 원해에서 발생하여 전파해오는 지진해일을 수치모의할 경우에는 분산효과를 고려하여 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였고, 근해의 경우 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 이에 본 연구에서는 울진원자력발전소 주변의 방파제를 대상으로 지진해일에 의한 유사가 발생하는 영역을 소류사에 의해 구성되는 소류층과 부유사의 거동이 주가되는 부유층으로 분리하여 고려하는 방법으로 방파제 주변 변화를 예측하는 수치모의를 수행하였다.

일반적으로 건축물의 손상도평가 및 성능평가시 비선형 등가정적해석(Push-over Analysis)이 사용된다. 등가정적해석법은 지진하중을 등가의 정적하중으로 환산하여 정적해석을 수행하는 방법으로 각층을 변위제어로 가력하여 각층의 강성에 의한 복원력만이 산출하기 때문에 지진파와 같은 동적하중에 대한 건축물의 동적거동을 평가하기에는 곤란하다. 지진하중에 의한 건축물의 거동은 주기 및 강성의 변화에 따라 동적거동이 달라지며 반복적인 거동으로 같은 변위에서의 내력저하 현상도 발생하게 된다. 따라서 건축물의 동특성이 반영된 손상도평가 및 성능평가를 위한 역량스펙트럼은 동적거동을 평가할 수 있는 비선형 지진응답해석을 통하여 산출되어야한다. 본 연구에서는 질점계 비선형 지진응답해석을 수행하여 역량스펙트럼을 도출한다. 도출된 역량스펙트럼을 등가정적해석과 비교하여 질점계 비선형 지진응답해석이 고차모드 및 층별 동특성의 영향을 고려하고 있음을 확인하고자 한다. 또한, 질점계 비선형 지진응답해석과 등가정적해석을 3차원 해석에 의한 결과와 비교·검토하여 질점계 비선형 지진응답해석과 등가정적해석의 정밀도를 비교·분석하고자 한다.

지진해일은 구조물의 전도, 붕괴, 유실 등 다양한 피해를 발생시킨다. 2011년 발생한 동일본 지진해일 피해사례에 의해 다양한 연구들이 내륙으로 범람한 지진해일과 구조물의 상호작용 관계에 대해 분석하는 방향으로 연구가 집중되고 있고, 정확한 지진해일 하중산정을 통해 구조물의 피해를 최소화하기 위해 노력하고 있다. 본 연구에서는 과거 발생한 1983년 동해 중부 지진해일을 바탕으로 하여 축척 1/100 축소 제작한 임원항 지역에 대하여 실험을 실시하였다. 1983년 발생하였던 지진해일(M7.7)을 적용하려 했으나 현실성이 부족하여 대한민국 소방방재청(National Emergency Management Agency)에서 설정한 발생가능 지진규모(M9.0)을 적용하여 실험을 실시하였다. 실험의 목적으로는 임원항 내 건축물에 작용하는 파압 계측, 임원항 내 범람구역의 유속 측정, 지진해일에 따른 범람구역 및 구조물별 침수심 측정 등이 목적이다. 따라서 본 연구의 실험에서는 지진해일의 특성을 잘 나타내는 고립파를 이용하여 연직구조물에 작용하는 파압, 범람구역 유속, 구조물별 침수심을 3차원 수리실험을 통해 제시한다. 3차원 수리실험 시험장의 시설규모는 가로 50m, 길이 50m, 높이 1.0m로 구성되어 있으며 주요장비로는 유압식 조파 피스톤 6기, 파워팩 3기(20마력), 디지털 파고계, 3차원 유속계, 파압계 등이 있다. 수리실험으로부터 측정된 데이터는 이전에 실시된 수치모의와 비교 검증 자료가 될 뿐만 아니라 향 후 대한민국 동해안에 적합한 지진해일 파력산정계수(α)를 도출 하는데 기초가 될 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

지진해일 내습시 국내 동해안 지역의 연안 구조물에 미치는 파력 추정을 위한 연구로서 국내 임원항 지역을 대상으로 한 3차원 전산유체해석을 수행하였다. 일본열도 서쪽 지역에서 발생하는 지진에 따른 국내 동해안 지역에의 지진해일 내습시의 침수심, 범람영역 등과 관련한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 지진해일이 육지에 내습하여 연안 구조물에 미치는 직접적인 피해와 관련한 연구는 체계적으로 진행된 바 없으며, 그 피해정도에 대한 예측이 미비한 상황이다. 지진해일이 동해안 지역에 내습할 경우의 대상 구조물 주변부 범람 정도와 그 파압에 대한 분석을 실시하여 파력을 추정, 파력의 크기를 침수심에 대한 간단한 배수로 정리하면 피해 예측에 유용하게 사용할 수 있다. 본 연구에서는 지진해일 피해 사례가 있었던 동해안의 임원항 일대를 대상으로 3차원 전산유체해석을 수행하여 육상의 침수심 대비 파력의 계수를 도출하고 이를 수리실험 결과와 비교 검증 하였다. 또한, 고립파의 파고 조건 및 조위 조건별로 수치해석을 수행하여 육지 범람 양상과 구조물에 미치는 파압을 실험 결과와 비교 분석하였으며, 방파제 유무에 따른 범람 양상 변화 및 구조물 주편 차폐물 존재시의 파력 변화를 검토하였다.

The objectives of this research are to compute performance point using capacity spectrum analysis, and to use structural damage states classification and damage state criteria through interstory drift angle presented in HAZUS. Seismic fragility curve is drawn by seismic fragility parameter and predict damage probability about non seismic reinforced concrete buildings according to building shapes.

최근 일본 등을 비롯한 세계 각국에서의 지진 등의 자연재해로 인한 구조물의 내진성능평가에 대한 관심이 고조되고 있다. 우리나라에서도 규모3이상 중급지진의 잦은 발생과 규모5이상 지진의 출현으로 규모6이상의 지진발생 가능성을 염두에 두어 사회 인프라시설의 피해 예측 기술과 대규모 지진재난에 대한 피해 저감기술의 개발이 필요한 시점이다. 인간의 삶과 생활에 밀접한 관련이 있는 라이프라인은 지진에 대하여 취약성을 띄고 있으며, 거대도시일수록 지진발생에 따른 재해위험은 증대되고 도시의 현대화 및 고도화에 따라 구조물의 파손에 의한 직접 손실 보다는 가스, 전기, 통신망 등의 라이프라인을 비롯하여 상수도, 도로등의 도시기반 인프라 네트워크 시설물 파괴에 의한 1차 및 차후 2차 피해까지 고려한다면 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 특히 상·하수도관이나 천연가스관등과 같은 매설배관은 지진하중에 대해 심각한 취약성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 지진취약도 해석은 교량, 빌딩 구조물 등은 널리 연구하고 있지만 매설배관에 대한 취약도해석의 연구는 미흡한 것이 사실이다.<br> 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 사용되는 상수도관의 대표단면을 선정하여 모델링하고 비선형 Winkler Foundation 모델을 이용하여 지진취약도를 평가하였다. 지진취약도 평가는 선정된 대표단면의 여러 가지 특징을 고려하여 시뮬레이션 모델과 최우도법을 통해 산정하였으며, 다양한 진동수 대역을 이용하여 평가하였다.

국내 교량에 대한 내진설계기준에서는 곡선교 및 비정형성 교량에 대한 상세한 언급이 되어 있지 않다. 곡선교는 곡선반경이 어느 정도 작아지면 직교와는 다른 진동특성을 보이며, 같은 해석모델의 작성방법 또는 지진력의 작용방향에 따라 지진하중에 대한 교량거동의 차이를 보인다. 본 논문에서는 다양한 기하형상을 포함하는 비정형성과 SRC 교각 특성을 갖는 교량의 지진취약도를 해석하였다. 교량 전체 구간 중 램프 및 곡률이 비교적 작아 비정형성이 큰 구간을 해석단면으로 선정하였으며, 구조해석방법으로는 구조해석 프로그램을 이용한 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 시간이력해석에 필요한 지진파는 강진지역에서 계측된 실측지진파 30개를 사용하였으며, 수직성분을 포함한 3축방향을 고려하였다. SRC교각의 경우 단면해석을 통해 비선형 단면모델(모멘트-곡률모델)을 구성함으로써 교량전체 모델링을 단순화 하는 작업을 통해 반복적인 비선형 시간이력 해석과정에 소요되는 시간적 효율을 높였다. 비선형 시간이력 해석을 통해 본 교량의 지진영향평가 결과로 부터 ductility ratio를 활용하여 구조물의 손상상태를 정의하였고, 손상단계별 지진취약도 곡선으로 도출하기 위해 최우도추정법을 활용하였다.

본 연구에서는 지진해일에 의한 국내 연안구조물의 피해 정도를 예측하기 위한 기초연구로서 고립파가 구조물에 미치는 파압과 관련한 전산유체해석을 수행하였다. 우리나라에서는 일본에서 발생하는 지진에 따른 동해안의 지진해일 내습과 관련하여, 전파속도와 내습시의 침수심, 범람영역 등과 관련한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 지진해일이 육지에 내습하여 연안 구조물에 미치는 직접적인 피해와 관한 연구는 거의 없으며, 지진해일에 따른 연안 구조물의 피해정도나 그 규모에 대한 예측이 미비한 상황이다. 지진해일을 대표하는 고립파를 사용하여 연안 구조물에 미치는 파압과 관련하여 전산유체해석S/W인 Flow-3D를 이용하여 고립파의 파고에 따른 구조물에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 수치수조 내에 고립파를 조파하여 단순 구조물에 미치는 파압을 분석하였으며, 구조물의 형상 및 개구부 유무에 따른 구조물 항력의 차이를 비교하였다.

지진해일이 육지로 진행하면서 제일 먼저 마주치는 것이 방파제이다. 방파제는 지진해일에 의한 에너지를 분산시켜 재산피해 및 인명피해를 줄이는 역할을 한다.이러한 지진해일모델의 수치모의를 실행으로 구한 방파제 주변의 유속, 방파제 반원부분의 지름 및 지진해일의 주기를 이용해 방파제 주변의 세굴깊이를 예상한다.

본 연구에서는 가상의 PSC 박스 예제 교량 대해 역량스펙트럼방법을 이용한 지진취약도 분석과 시간이력해석을 이용한 지진취약도 분석을 하고 이 두 방식에 대해서 비교하였다. 지지취약도 해석은 지진하중이 발생하였을 때 구조물의 손상 확률을 표현하여 구조물의 보수·보강 시 발생하는 비용을 최소화 할 수 있다. 본 연구에서는 수치 해석적 방법으로 해단 구조물의 지진취약도를 분석하였으며 취약도 곡선 평가를 위해 Shinozuka의 제안식(2001)을 사용하였다. 특히 역량스펙트럼 방법은 비탄성 정적해석과 응답스펙트럼 방법의 조합에 의해 구조물의 비탄성 응답을 계산하는 방법으로 성능-기반 방법에서 가장 많이 이용하는 방법이다. 이 방법은 하나의 그래프에 역량곡선과 요구도곡선을 합께 나타내어 구조물의 부과되는 지진하중에 의한 구조물의 변위응답 즉 성능수준을 직접적으로 나타내는 그래픽적인 장점이 우수하며 기존 시간이력해석에 비해 그 해석시간이 빠르다는 장점을 가지고 있지만 아직 정확성에 대한 문제가 있다. 시간이력해석을 이용한 지진취약도 해석과 역량스펙트럼방법을 이용한 지진취약도해석 비교해 본 결과 변위응답에서 역량스펙트럼방법을 이용한 경우 과소평가되는 것을 확인하였다. 앞으로 역량스펙트럼 방법의 보다 나은 정확성을 위해 역량스펙트럼 방법에 영향을 미치는 다자유도 구조계의 비탄성 지진응답들로부터 시스템을 대표하는 하나의 지진응답을 산정하는 등가단자유도 방법에 관한 연구와 이선형 곡선변환 방법 그리고 등가감쇠방법에 대한 연구가 더욱 필요할 것으로 보인다.

For the reliable design of an offshore platform, it is very important to reduce the effects of wave forces as well as to increase the safety of structure. In order to reduce the wave forces on structures, the partial porous cylinder, which is composed of a porous part located near free surface and a rigid part bounded top and bottom by impermeable end caps, is newly suggested. Using the Eigen-function expansion method the wave force on partial porous cylinders are calculated. Applying the wave forces and seismic forces, the dynamic response evaluations of the platform are carried out through the modal analysis and the substructure method based on the effect of soil-structure interaction. The displacement and bending stress are computed using the various input parameters, such as the shear-wave velocity of soil and the porosity rate.

The difference in phase and amplitude of ground motions recorded in different locations is generally known as spatial variation of seismic ground motions. This study focuses on the effects of spatial variation of earthquake ground motion on responses of adjacent buildings. The adjacent frame buildings are modeled considering soil-structure interaction (SSI) so that all the buildings can have interaction with each other under non-uniform ground motions. Based on Fast Fourier Transformation, spatially correlated non-uniform ground motions are generated compatible with known spectrum density function at different locations. Numerical analyses are carried out and the results are presented in terms of related parameters affecting the structural response using three different types of soil site classes. The results show that the effects of ground motion spatial variation are different for different site classes. The effect is more significant on rock site rather than clay site.

교량 건설에 있어서 사용 재료의 품질 개발과 새로운 구조 형식을 개발하는 기술이 지속적으로 발달되어져 왔으며, 현재는 성능 향상 및 재료비 절감 등을 이유로 다양한 중공식 교각이 개발되고 있다. 이러한 중공식 교각은 단면 형상에 따라 사각단면, 원형단면 등으로 나눌 수 있으며, 제작 기술에 따라 중공 RC 교각, 중공 CFT 교각 등으로 세분화할 수 있다. 현재까지는 중공 사각형 RC 교각이 고교각 건설에 주로 이용되고 있는 실정이다. 중공 교각을 사용하는 주된 이유는 사용 재료의 절감을 통한 경제성 확보 및 같은 양의 재료로 유리한 단면상수를 가진 교각 단면을 만들 수 있으며, 교각의 중공부에 의한 교각의 자중을 감소로 인하여, 교각의 질량이 줄어듦으로써, 지진 하중에 대한 응답을 줄일 수 있기 때문이다. 이에 본 연구에서는 중공식 기둥의 한 종류로 선행 연구자들에 의해 개발된 내부 구속 중공 CFT 기둥을 교량의 하부 구조로 적용하여, 응답스펙트럼해석을 이용한 교각의 내진 성능을 평가를 수행하였다. 본 연구에서의 매개변수는 내부 구속 중공 CFT교각의 중공비이다. 기존 중실교각대비 질량저감 효과를 고려하기 위하여, 중공비는 0.7, 0.8, 0.9를 각각 선정하여, 중공비에 따른 단면을 설계하였다. 축강도 기준, 모멘트 성능 기준, 경제성 기준, 동일단면의 설계를 통하여, 교각의 중공비에 따른 내진 응답을 산출하였으며, 중실기둥대비 성능향상 효과를 도출하였다.

지질지반 조건의 공간적 분포와 관련된 부지효과는 지진 시 지반운동의 증폭에 지대한 영향을 미친다. 즉, 지표부근 지질지반의 층상구조와 물성뿐만 아니라 지표면 지형 및 분지 형상이 부지효과의 영향 요인이다. 이러한 부지효과 관련 영향 요소들 중에서 단지 지표부근 지질지반 조건에 따른 증폭 정도만이 미국 서부지역 기준을 근간으로 하는 국내 현행 내진설계 지침에 반영되어 있다. 그럼에도 불구하고, 최근까지의 전 세계 지진 발생 사례들로부터 지표지형 변화에 따른 광범위하고 심각한 피해들을 확인해 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다각적 해석이 가능한 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 인공 절성토 지반을 모사하여 일차원과 이차원 해석을 수행하였다. 일차원 해석 결과는 지형효과의 영향이 반영되지 않았으므로 일차원과 이차원 수치 모델 해석 결과의 지표면 최대가속도 분포의 비교를 통해 각각의 변수가 지형효과에 미치는 영향을 평가하였고 궁극적으로 국내 내진설계기준에 지형효과에 대한 고려 방안을 제시하고자 하였다.

지진해일은 대표적인 자연재해 중 하나로 빠른 속도로 해안에 전파되어 심각한 인명 및 재산 피해를 초래한다. 또한, 지진해일은 큰 에너지를 가지고 있어 유사와 각종 부유물 등 많은 물질을 이동시켜 해안 지형 변형, 구조물 피해 등을 발생시킨다. 따라서 지진해일에 의해 발생되는 유사이송을 예측하는 것은 범람으로 인한 피해지역 예측과 더불어 매우 중요하다. 본 연구에서는 지진해일에 의한 유사이송으로 해저지형이 변화하는 것을 예측하기 위해 수치모의실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용한 유사이송모델은 유사가 발생하는 영역을 소류사에 의해 구성되는 소류층과 부유사의 거동이 주가 되는 부유층으로 분리하여 고려하는 방법으로 유도되었다. 해안으로부터 먼 거리에서 발생하여 전파해오는 지진해일을 수치모의할 경우에는 분산효과를 고려하는 것이 중요하기 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하여 차분하였을 때 발생하는 수치분산항을 통해 보정하였고, 근해의 경우 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 지진해일 전파와 유사이송을 결합해 울진 원자력발전소에 대하여 1983년 동해 중부 지진해일에 의한 유사이송 수치모의를 수행하였다.

유사정적해석에서 토사비탈면에 작용하는 지진관성력을 유사정적하중으로 대체하기 위해 지진계수가 적용되고 있다. 대부분의 지진계수에 관련된 선행 연구는 지진관성력의 작용방향을(수평, 수직)제한하여 지진계수 크기를 산정하는 데 목적을 두고 제안되었다. 또한, 비탈면 안정해석 프로그램의 입력방법에 따라 지진관성력의 방향을 수직·수평방향으로 구분하여 제한적으로 적용되고 있는 실정이다. 일반적으로, 지진시 토사비탈면의 안정해석에는 위험측면 안정해석을 목적으로 수평방향의 지진관성력만을 고려한다. 그러나 수직방향의 지진관성력과 동시에 적용하는 경우에는 비탈면의 형상(β, H), 지반강도정수(c, Φ), 흙의 단위중량(γ)에 따라 수직방향의 지진관성력 작용방향(상향, 하향)이 비탈면을 안정 또는 불안정하게 만든다. 그리고 비탈면 안정해석에 의해 산정된 안전율에 따라 파괴면의 크기와 유형(사면파괴, 지반파괴)이 달라지기 때문에 위험측면의 지진관성력의 방향 또한 달라진다. 따라서, 수직방향의 지진관성력을 고려할 경우에는 위험측면의 비탈면 안정해석을 하기 위해서 지진관성력 방향을 결정하는 예비해석을 수행하고 비탈면 안정성 평가를 해야 한다. 본 연구는 한계상태 지진관성력의 방향을 결정하기 위해서 수평·수직방향의 지진관성력을 구분하지 않고 합력으로 표현되는 복합지진계수를 이용하여 복합지진관성력의 방향각을 산정할 수 있는 하계해석 프로그램을 수정·개발하였다. 그 결과를 지반범용 해석프로그램(Slope/W)을 이용하여 한계평형해석법(Ordinary법, Bishop법, Spencer법)에 따른 복합항복지진계수의 크기와 방향을 비교·검증하였다. 또한, 한계상태 복합항복지진계수와 방향각을 도출하기 위해서 비탈면의 기울기(β), 안정수(Nc), 마찰계수(tanΦ)와 복합지진계수의 방향각(α)을 매개변수로 하는 한계상태 복합항복지진계수 산정도표를 제안하였다.

지진에 대한 구조물의 위험도를 해석하는 경우, 여러 위험 단계에 대한 구조물의 취약도 또는 손상도를 확인할 필요가 있다. 그리고, 교량과 같은 구조물은 지진에 저항하는 능력을 가져야하므로, 지진 격리장치가 있는 경우와 없는 경우에 대해 지진에 대한 손상 해석을 할 필요가 있다. 본 논문에서는 지진의 영향으로 최대지반가속도(PGA), 최대지반속도(PGV), 스펙트럼가속도(SA), 스펙트럼속도(SV), 스펙트럼강도(SI) 등의 특성을 고려하여, 납면진 받침을 갖는 교량의 손상도 곡선을 구하고, 입력 지진의 변화에 따른 이들 손상도 곡선의 안정성을 평가하였다.

지진에 대한 구조물의 위험도를 해석하는 경우, 여러 위험 단계에 대한 구조물의 취약도를 확인할 필요가 있다. 그리고, 교량과 같은 구조물은 지진에 저항하는 능력을 가져야하므로, 지진 격리장치가 있는 경우와 없는 경우에 대해 지진에 대한 손상 해석을 할 필요가 있다. 본 논문에서는 지진의 영향으로 최대지반가속도(PGA), 최대지반속도(PGV), 스펙트럼가속도(SA), 스펙트럼속도(SV), 스펙트럼강도(SI) 등의 특성을 고려하여, 내진 능력을 확보하기 위하여 납면진 받침을 갖는 교량의 손상도 곡선을 구하고, 탄성계수의 변화에 따른 이들 손상도 곡선의 안정성을 평가하였다.