This study presents the comparison of analytical fragility functions obtained from analyses result of spectrum matched to unmatched ground motions expressed in terms of percentage and ratio. Seven random seed earthquake ground motions were matched to United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC) specified design response spectrum to carry out time history analyses of a base-isolated nuclear power plant structure. Fragility functions were estimated using the maximum likelihood method from the obtained responses for the selected ground motions. As anticipated the seismic responses obtained using matched time series were higher than unmatched time series which finally led a higher mean. Standard deviation for both cases were compared and for spectrum matched case smaller result were noticed.

Recently, assessment of vulnerability of existing dam structures is a rising key issue in aspects of entire life year from design, construction to maintenance even in Korea due to more frequent earthquakes and effects of climate change. This study aims to develop a vulnerability assessment method for existing dam structures by using fragility analysis method based on 2-D FEM analyses, which can take into consideration various uncertainty information to dam structure safety assessment, and which may be incorporated into an integrated safety management platform under development by K-water.

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.

전통적인 구조물 안정성 평가는 안전율 개념에 바탕한 확정론적 평가를 하는 것이 일반적이나 세계적인 추세는 구조물에 발생할 수 있는 다양한 불확실성을 고려한 확률론적 안정성평가로 전환하고 있다. 국토진흥원의 “재난 시나리오(태풍, 호우, 지진) 기반 수변구조물 통합안전관리 기술 개발 연구단” 에서는 제방을 대상으로 지진에 대한 재난 시나리오를 개발하고, 시나리오에 대한 수변구조물의 안정성을 정량적으로 평가하기 위하여 실시간 개념으로 수변구조물의 안정성을 평가할 수 있는 시스템을 개발하고 있다. 한편, 실시간 개념의 안정성 해석은 슈퍼컴퓨터와 같이 대용량의 전산처리기기가 필요하여 그 실용성에 한계가 있다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 제방에 발생 가능한 시나리오에 대한 안정성 해석을 미리 수행하여, 확률론적인 개념을 도입한 취약도 곡선을 개발하고, 재난 발생시, 실시간으로 발생하는 계측정보와 해석결과를 이용하여 수변구조물의 통합적인 안전 모니터링을 수행할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

오늘날 국내에서는 지진이 발생했을 때, 이에 대한 대비책으로 지진재해대응시스템을 운영 중에 있으며, 지진재해대응시스템은 각 시설물 별 지진취약도 모델을 통해서 시설물의 파괴확률을 산정하고, 지진재해 정도를 평가하고 있다. 이에 따라서, 본 논문에서는 지진발생시 1차 시설물의 붕괴뿐만 아니라 재산상, 인명상의 2차 피해를 동반하는 도시기반 네트워크 시설물인 가스시설물 중 매설 가스배관에 대하여 지진취약도 분석을 수행하였고, 국내의 지반특성을 고려하여 매설가스배관의 비선형 시간이력 해석을 수행하였으며, 확률론적 접근해석방법인 최우도추정법을 이용하여 지진취약도 모델을 개발하였다. 매설가스배관의 해석모델은 국내의 대표도시인 서울지역에 매설된 고압관과 중압관으로 선정하였으며, 지반은 가스관의 매립심도 설계기준에 따라 서울시 GIS(Geographic Information System)포털시스템과 지반조사편람에서 제공하는 자료를 분석하여, 매립토층과 퇴적토층의 물성치를 적용한 Winkler foundation 모델을 이용하였다. 또한 추가적으로 개발된 매설가스배관 취약도 모델의 GIS(Geographic Information System) 지리정보시스템 적용방안을 제시하였다.

대표적인 라이프라인 시설물인 송전철탑은 내풍설계를 통해 부재단면의 크기를 결정해 왔으며, 일반적으로 풍하중이 지진하중의 영향을 초과하는 경향을 보였다. 이러한 이유로 국내 송전철탑에 대한 지진하중의 영향평가가 이루어지지 않고 있지만, 전력수요의 증가로 고용량 송전의 증가에 따라 송전철탑의 규모가 커지고, 중요도 또한 높아졌다. 본 연구에서는 송전철탑의 지진취약도를 분석하였다. 국내에서 운용 중인 송전철탑의 중요도 및사용성을 고려하여 154kV, 345kV, 765kV 용량의 송전철탑을 분석하여 이 중 4가지 단면형상을 대표단면으로 선정하였다. SAP2000을 이용하여 송전철탑의 구조해석모델을 3D로 구성하였고, 취약도 함수를 도출하기 위한 시간이력해석을 수행하였다. 해석에 사용된 지반가속도 시간이력은 해외 역사지진에서 계측된 실측지진파 20개를 선정하여 사용하였다. 각각의 지진파는 직교하는 두 방향의 수평성분과 수직성분을 모두 고려하여 해석하였다. 지진취약도의 개발을 위한 송전철탑의 한계상태는 철탑을 구성하는 개별 부재의 탄성좌굴응력과 항복응력으로 정의하였고, 지반가속도 시간이력의 가속도크기를 조정하여 다양한 최대지반가속도에 대한 시간이력해석을 수행하였다. 특정한 최대지반가속도별로 한계상태를 초과하거나 초과하지 않은 경우를 취합한 후, 최우도추정법을 통해 지진취약도 곡선을 도출하였다. 송전철탑의 지진영향 평가로부터 송전철탑은 지진하중에 의한 구조물의 국부적인 손상이 먼저 발생하며, 탄성좌굴에 의한 손상은 0.3g부터, 부재의 항복응력에 대한 손상은 0.6g의 지진가속도부터 나타났다. 운용처별로 단면 형상 및 규모, 목적이 다른 송전철탑의 지진하중에 대한 거동을 정량화 할 수는 없으나 규모와 단면 형상에 따른 구조물의 손상거동과 손상확률을 파악할 수 있다. 따라서 송전철탑의 지진취약도 분석은 라이프라인 중 전력시설물의 안전성 및 효율적 관리의 기초자료로 활용될 수 있다.

본 연구에서는 전력·통신 시설에 대한 화산재 취약도를 평가하였다. 해당 사회기반시설에 대한 한계상태는 전력시설의 섬락과 통신장애의 발생으로 설정하였다. 화산재 취약도를 평가하기 위하여 임의의 화산재 퇴적두께와 전력·통신 시설물 저항 성능의 통계치로부터 한계상태를 산정할 수 있는 몬테카를로 모사(Monte Carlo Simulation)모형이 개발되었다. 본 방법론을 적용하여 전력시설 3종과 통신시설 2종의 화산재 취약도가 평가되었으며, 평가된 화산재 취약도는 대수정규누적분포함수(Lognormal Cumulative Distribution Function)의 모수 형태로 데이터베이스화되었다. 본 연구에서 평가된 전력·통신 시설의 화산재 취약도는 향후 백두산 분화로 발생할 수 있는 화산재 퇴적피해를 대비한 국내 사회기반시설의 위험도 평가 시 활용될 계획이다.

본 연구에서는 풍수해 피해 예측에 적용하기 위하여 주거·산업·상업용 건축물이 포함된 도시 시설물에 대한 강풍취약도를 평가하였다. 강풍취약도를 평가하기 위하여 시설물 취약요소에 작용하는 풍하중과 저항성능의 통계치로부터 시설물의 한계상태를 산정할 수 있는 몬테카를로 모사모형이 개발되었다. 도시 시설물의 특성 및 지형적 영향을 고려하여 강풍취약도를 평가하기 위하여 시설물의 높이·폭, 형태 등이 상이한 시설물의 한계상태가 세 가지 지표면조도구분(B, C, D)에서 평가되었다. 본 연구에서 평가된 도시 시설물에 대한 모든 강풍취약도는 로그정규분포의 형태로 곡선 맞춤된 후 최종적으로 데이터베이스화 되었다. 본 연구방법론을 통하여 구축된 강풍취약도의 데이터베이스는 풍수해 피해 예상 지역에 건설된 도시 시설물의 잠재적 피해정도를 평가하기 위하여 사용될 예정이다.

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.

In this paper a computationally efficient methodology to establish the seismic fragility curve for underground tunnel structures is developed by integrating the response acceleration method and the maximum likelihood approach with a large set of artificial ground motion time-histories. It is elaborated with an illustrative numerical example.

화산재의 낙진에 의한 농업산업의 피해를 평가하기 위해서는 화산재에 대한 시설물 및 원예작물의 취약도 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 화산재 낙진에 대해 원예특작시설물의 구조적 취약도와 원예작물의 생산성 취약도를 평가하였다.<br> 원예특작시설물에 대한 화산재 취약도는 FOSM(First Order Second Moment) 방법을 기초로 한 해석적 접근방법을 이용하여 평가되었다. 이 FOSM 방법은 화산재 하중의 확률분포와 구초실험 및 분석을 통해 얻은 시설물의 저장성능 확률분포를 비교하여 취약도가 평가되었다. 원예작물에 대해서는 전문가의 판단과 경험적 접근방법이 조합된 혼합적 접근방법을 이용하여 화산재 취약도가 평가되었다. 또한 본 연구에서는 평가한 모든 취약도를 GEV(Generalized Extreme Value) 분포의 변수들을 이용하여 최적화하였다.본 연구에서 평가하고 구축한 화산재에 대한 원예특작시설물과 원예작물의 취약도는 향후 발생할 수 있는 백두산 화산분화 시나리오에 대한 농업산업의 피해예측을 위해서 사용될 것이다.

본 연구에서는 주요 사회기반시설물 중 하나인 매설가스배관의 지진 취약도 모델을 개발하였다. 취약도 모델 개발을 위해서는 대상시설물의 지진해석이 선행되어야 하며, 지진해석은 동적해석법인 시간이력해석과 실무에서 지중구조물의 지진해석에 많이 이용되는 방법인 응답변위법을 이용하였다. 동적해석법인 시간이력해석에서는 지반과 구조물의 상호작용을 고려할 수 있는 Winkler Foundation모델을 이용하여 모델링하였고, 동정평형방정식의 해를 구하는 수치해석기법은 Hilber-Hughes-Taylor방법을 이용하였다. 가스관의 지진 해석 결과는 확률론적인 해석방법인 최우도추정법을 이용하여 지반별 지진취약도 곡선을 작성 및 분석하였다.

최근 일본, 중국 등 주변 국가에서 대규모 지진발생에 따른 라이프라인 시설의 피해로 2차재해가 발생함에 따라 라이프라인 시설의 취약도 및 피해 예측기술 개발을 통해 대규모 지진재난에 대한 피해저감기술 확보가 절실히 요구 되고 있다. 일반적으로 송전철탑은 풍하중설계를 통해 부재단면의 크기를 결정해 왔으며, 풍하중 설계된 송전철탑에 대해 지진하중의 영향을 검토한 결과로부터 이를 입증한 바 있다. 이러한 이유로 국내 송전철탑에 대한 지진하중의 영향평가가 이루어지지 않고 있으며, 내진설계 또한 수행되지 않고 있다. 하지만 전력수요의 증가로 더 효율적인 고용량 송전의 증가에 따라 송전철탑의 규모가 커지고, 중요도 또한 높아졌다. 본 연구에서는 전력시설 중 송전선로의 가공선 지지물인 송전철탑의 지진취약도를 분석하였다. 국내에서 운용중인 송전철탑의 중요도 및 사용성을 고려하여 345kV용량의 송전철탑 중 가장 많이 사용되는 표준각도 철탑에서 두가지 단면형상을 대표단면으로 선정하였다. 강진지역에서 계측된 실측지진파 8개를 이용하여 선형 시간이력해석을 각각 수행하였다. 각각의 지진파는 일반적인 내진설계 기준에 부합되는 PGA값을 포함하여 다양한 PGA가 3축으로 적용되었다. 시간이력해석을 통한 송전철탑의 지진영향평가 결과는 좌굴응력과 항복응력 두 한계상태로 정의하였고, 최우도추정법을 사용하여 지진취약도곡선을 도출하였다. 따라서 송전철탑의 지진취약도 분석은 라이프라인 중 전력시설물의 안전성 및 효율적 관리의 기초자료로 활용될 수 있다.

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.

Seismic risk assessment of staggered wall system structures is presented using fragility curves which represent the probability of damage of structure. To obtain fragility curves, dynamic analysis were carried out using twenty two pairs of earthquake records. For the risk assessment, spectral accelerations are obtained for various return periods from the seismic hazard map of Korea, which enable to calculate the probability density function of spectral accelerations.

This study presents the seismic evaluation and prediction of post-retrofitted piloti-type reinforced concrete building with buckling-restrained braces (BRBs) under the successive earthquakes. For seismic assessment before and after retrofit of the BRBs, the fragility analysis is considered. The fragility relationships for the damaged building between ground shaking intensity and damage probability were derived under the successive earthquakes.

The main factor which makes RC structures weakening is corrosion of reinforced-bar that inserted in elements of the structure, and there are many researches that trying to figure out how to prevent degradation of strength of the re-bar. Because of that various factors effect on the deterioration of RC structures complexly, this paper suggest the indicator which can assess the failure probability of the structures.

교량구조물의 지진재해평가기술을 개발하기 위해서는 전체 교량에 대한 분류체계별 표준교량을 선정한 후, 간편한 정식화 방법을 통해 지진취약도를 분석하고, 이로부터 교량의 근사적인 지진위험도를 평가하는 것이 현실적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 HAZUS에서 사용 중인 간편하면서도 실용적인 방법을 미국과 국내의 내진설계수준 등을 고려하여 국내 PSC-I 거더교에 적용 가능하도록 ‘수정된 HAZUS 방법에 의한 한국형 지진취약도함수’를 개발하였다. 이를 위해 국내 표준교량 형식 중 하나인 PSC-I 거더교에 대해 수치해석적 방법을 적용하여 해석적 지진취약도함수를 구하고, 수정된 HAZUS 방법을 적용하여 지진취약도함수를 구한 후 그 결과를 비교‧분석하였다. 수정된 HAZUS 방법에서의 주요 계수는 수치해석적 방법에 의한 지진취약도함수와 가장 유사한 경향을 보이도록 하는 계수를 선택하는 방법으로 결정하였으며, 강도감소계수의 경우 HAZUS에서 제시한 값의 70% 수준을 사용할 때 해석적 결과와 유사한 지진취약도 함수를 구할 수 있음을 알 수 있었다.

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.