본 논문에서는 질점계 비선형 지진응답해석을 통한 역량스펙트럼 도출방법을 소개한다. 일반적인 건축물의 손상도 평가는 비선형 등가정적해석(Push-over Analysis)을 통하여 건축물의 역량스펙트럼을 도출하고, 역량스펙트럼과 요구스펙트럼의 교차점을 성능점으로 평가하고 있다. 등가정적해석은 지진의 영향을 등가의 정적하중으로 환산한 후 이를 이용하여 정적해석을 수행함으로써 구조물의 지진에 의한 거동을 예측하는 방법이다. 이 방법은 고차모드 및 층별 동특성의 영향을 고려할 수 없다. 따라서 건축물의 동특성이 반영된 역량스펙트럼을 산출하기 위하여 질점계 비선형 지진응답해석을 진행하여 건축물의 역량 스펙트럼을 제안하고자 한다.

The seismic damage of non-structural components, such as communication facilities, causes direct economic losses as well as indirect losses which result from social chaos occurring with downtime of communication and financial management network systems. The current Korean seismic code, KBC2009, prescribes the design criteria and requirements of non-structural components based on their elastic response. However, it is difficult for KBC to reflect the dynamic characteristics of structures where non-structural components exist. In this study, both linear and nonlinear time history analyses of structures with various analysis parameters were carried out and floor acceleration spectra obtained from analyses were compared with both ground acceleration spectra used for input records of the analyses and the design floor acceleration spectrum proposed by National Radio Research Agency. Also, this study investigates to find out the influence of structural dynamic characteristics on the floor acceleration spectra. The analysis results show that the acceleration amplification is observed due to the resonance phenomenon and such amplification increases with the increase of building heights and with the decrease of structure’s energy dissipation capacities.

This study was made to examine the motion characteristics according to the reinforcement of the reinforcement length and stiffener reinforcement for shear reinforcement to the foundation structure reinforced with shear reinforcement steel plate. Experimental study was made after specimen was installed on the ground as the same as in the practical site. Reinforcement lengths of the steel for shear reinforcement are divided into 1,000 mm, 1,200 mm and 1,400 mm in the specimen and as for reinforcement method of the stiffener, 4 stiffeners with interval of 100mm reinforced with the same materials as the shear reinforcement were manufactured for the experiment. Considering result of the experiment, it is expressed that no effect of the stiffener reinforcement was found and regarding the reinforcement length of shear reinforcement material the crossed point of the two converted lines of the value that the shear force is expressed in the bearing power in the expanded dangerous section and the value that the shear capacity receivable by the reinforcement materials in the dangerous section is proposed as effective reinforcement length.

지진해일에 의해 건축물에 작용하는 하중은 물의 흐름 및 부유물에 따라 정수역학에 의한 하중, 부력에 의한 하중, 유체역학에 의한 하중, 충격에 의한 하중 등으로 구분된다. 정수역학에 의한 하중(정수압)은 유속이 느리고 정체되어있을 때의 침수단계에서의 건축물에 작용하는 삼각형 분포의 하중, 부력에 의한 하중은 건축물 내부에 공기층이 형성되어 수직으로 작용하는 하중, 유체역학에 의한 하중은 해일이 내습하는 초기단계에서의 유속에 의해 작용하는 하중(동수압)으로 유속에 따라 파력의 크기가 달라진다. 충격에 의한 하중은 해일 내습시 부유물이 건축물에 충돌할 때 발생하는 하중으로 부유물의 무게 및 크기에 따라 달라진다. 이상과 같이 건축물에 영향을 미치는 해일하중은 유속 및 침수심 깊이, 하중을 받는 건축물의 입면면적 및 형태에 따라 달라진다. 그러나 해일 내습시의 유속은 계측이 불가능하므로 일반적으로 건축물에 작용하는 해일하중 산정시에는 동수압을 침수심계수를 사용하여 정수압으로 환산하여 산정한다. 본 연구에서는 이상과 같이 건축물에 작용하는 해일하중 평가시 중요한 척도가 되는 침수심 계수의 산정방법 및 크기에 따라 건축물에 작용하는 하중의 변화량에 대해서 검토하고자 한다.

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.

In this study, as well as natural disasters, disasters caused by human factors, even disasters can consider integrated regional risk assessment aims at the development of techniques. Facility of one of its elements a disaster risk factor deriving method are described.

The purpose of this study is to evaluate the collapse probability of structural member in building. Probability of material strength and live load were collected. By evaluating the probability distribution for design strength and required strength, the probability on the collapse of a column were evaluated.

In this study, as well as natural disasters, disasters caused by human factors, even disasters can consider integrated regional risk assessment aims at the development of techniques. Facility of one of its elements a disaster risk factor deriving method are described.

최근 8년간(‘03-’10년)의 인적재난사고현황에 의하면 화재사고, 폭발사고, 가스사고, 공단내시설사고, 전기감전사고, 보일러사고, 붕괴사고에 의한 연평균 발생건수가 40,022건, 사망자수가 554명, 부상자수가 2,511명에 달한다. 사고 유형별 발생건수 및 사망자수의 비율을 보면 화재사고가 각각 98.4% 및 85.4%, 기타 폭발, 가스, 공단내시설, 전기감전, 보일러, 붕괴사고에 의한 비율이 1.6% 및 14.6%를 차지한다. 이상과 같이 사고 유형별 발생빈도 및 피해규모는 상이하지만 크고 작은 인적재난사고에 의해 해마다 인적ㆍ물적 자원의 손실이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 인적재난에 의한 피해율 최소화를 위하여 재난유형에 대한 발생빈도 및 해당 지역의 재난유형별 위험도지수를 도출하여 지역특성을 고려한 위험도평가기법을 개발하고자 한다.

최근 전 세계적으로 지진의 발생빈도가 증가하는 경향을 보이며 일부는 지진해일을 동반한 대규모 피해가 발생하고 있다. 2004년 12월 26일 인도네시아 수마트라 지진해일은 약 30만명의 인명피해와 100억 달러 이상의 재산피해가 발생하였으며, 2011년 3월 11일 일본 동북지방 태평양 연안 지진해일은 15,800여명의 인명피해와 25조엔 이상의 재산피해가 발생했다. 또한 국내에서도 일본의 서해 해역에서 발생한 아키타지진(1983년 5월, M7.7)과 오쿠시리지진(1993년 7월, M7.8)의 영향으로 국내 동해안 일대에 피해가 발생한 사례가 있다. 이러한 추세에도 불구하고 국내에서는 지진해일에 대한 국내 건축물의 대비책은 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 건축물에 80%이상을 차지하고 있는 연안가 조적조 건축물에 대한 안전성을 예상 침수심 깊이에 따라 평가하였다.

백두산은 2002년 이후 화산활동 재개 가능성에 대해 주목받고 있는 화산으로서, 지리적으로는 중국과 북한령에 해당하나 실제 화산분화가 이루어질 경우 우리나라는 물론 아시아 지역의 여러 국가에 피해가 있을 것으로 예측되고 있다. 그러나 국내에는 화산 전문가가 부족한 실정이며, 국제적인 활동 및 국제적 네트워크 구축 또한 미비한 상황이지만, 화산재해에 관련된 자료를 확보하여, 백두산이 분화했을 때 국내뿐만 아니라 국제적 공동 대응에 필요한 인접 국가 및 주요 화산중심국들과의 국제협력 체계가 구축되어야 한다.본 연구에서는 화산재해 국제전문가 참여연구 기반, 국제전문가들이 이용할 수 있는 온라인 네트워크 시스템, 화산재해 국제전문가 네트워크 등의 구축을 위해 참여 연구방안을 수립하고 국제 전문가 참여 연구 체계를 구축한다.본 연구의 기대효과로는 선진 화산재해 대응 기술을 조기 도입할 수 있게 되며, 화산재해 대응기술 분야의 국제적 협력 능력을 높이게 되고, 온라인 네트워크를 통한 해당 분야의 국제 전문가 네트워크를 확보할 수 있다.

최근 전 세계적으로 이상 기후현상으로 인한 자연재해 발생빈도가 증가하고 있으며, 그 피해규모도 기록을 갱신하고 있다. 이중 강풍에 의한 피해는 해수면 온도의 증가로 인한 태풍, 따뜻하고 습기찬 대기와 차고 빠른 대기와의 상호작용으로 발생하는 토네이도(회오리바람) 및 국지성 강풍피해도 크게 증가하고 있는 추세이다. 이러한 강풍피해의 증가추세에 비해 건축물에서의 대비책을 미약한 상황이다. 현행 건축 구조물에 대한 설계시 강풍에 대한 고려는 풍하중과 지진하중을 비교하여 풍하중이 지배적일 때 풍하중의 대한 설계가 반영되며, 이러한 반영은 건축물의 붕괴여부를 결정하는 구조체에 대한 설계로 실제 강풍피해사례에서의 비구조체에 대한 피해와는 거리감이 있다. 건축물의 강풍에 의한 피해는 주로 지붕구조물 및 외장재, 개구부 등 건축물의 구조체와는 상관없는 비구조체에서 발생하기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 태풍 등의 강풍발생시 건축물의 용도 및 구조형식별 강풍피해 유형을 분류하여 강풍에 의한 건축물의 피해패턴을 분류하고자 한다.

재해나 재난으로 인하여 건축물에 발생하는 경제적인 피해규모는 건축물에 내재된 현존가치의 손실분과 재사용이 가능할 만큼의 성능회복을 위한 복구비를 포함하는 것이 일반적이다. 건축물의 현존가치는 경과연수와 성능의 관계로부터 정의될 수 있다. 그런데 만일 지진피해를 입은 상태에서 건축물의 성능상태는 현지조사를 통해 쉽게 파악되겠지만, 지진으로 인하여 건축성능이 얼마큼 손상되었는지를 명확히 파악하는 것은 건축물의 성능상태를 사전에 알고 있지 않고서는 현실적으로 쉽지 않은 일이다. 그런데 통계에 따르면, 국내 건축물 동수 현황은 718만여 동이고, 이 중에서 각종의 법 규정에 따라 건축물의 상태나 안전성에 대하여 관리되는 건축물은 145천여 동으로 전체의 약 2%에 불과하고, 나머지 약 98%에 달하는 건축물에 대한 성능상태는 전혀 알 수 없다. 그래서 지진으로 인한 건축물의 경제적 피해를 정상적으로 예측하는 데는 한계가 있다. 이번 연구에서는 대다수의 건축물에 대해서는 현행법 규정에 따라 시행되는 “시설물 안전점검 및 정밀안전진단 지침과 같은 세부지침”에서 정한 정성적인 평가방법인 안전등급 판정을 준용해 성능을 정량적으로 평가하고, 모든 건축물에 대해 현장조사를 통하여 성능을 평가할 수 없음으로 경과연수에 따라 그 성능이 자연적인 감소되는 경향에 대하여 건축물의 성능곡선 모델을 통해 일반화하여 이들의 결과로부터 건축물의 현존가치 곡선 모델을 도출하고자 한다. 따라서 이번 연구에서는 경과연수에 따른 건축물의 성능지표와 현존가치 곡선 모델을 제안함으로써 ‘지진으로 인한 건축물의 피해예측 모델 개발’에 기여하는데 그 목적이 있다.

조적조 건축물이 지진에 취약하다는 것은 이미 널리 알려져 있는 사실이다. 그에 따른 보강공법의 개발 또한 활발히 진행되어왔다. 그러나 대부분의 보강공법이 외벽보다는 내벽 위주로 개발되어져왔다. 이는 국내의 경우 외벽은 공간쌓기 방식으로 조적되어 외측에는 소성벽돌을 내측에는 시멘트벽돌을 사용하기 때문에 외측의 보강으로 인한 미관손상 및 중간에 단열층으로 인하여 보강이 수월하지 않기 때문이다. 그러나 국내외의 조적조 건출물의 피해상황을 분석해 보면 외벽의 면외거동으로 인한 붕괴가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 외벽체의 보강공법을 제안하고 제안된 보강공법의 내진성능을 실험을 통하여 검증한다. 시험체는 전면벽체와 개구부 있는 벽체를 대상으로 보강의 유무를 변수로 설정하여 총 4개의 시험체를 대상으로 한다. 실험 결과 무보강 전면벽체와 개구부 있는 시험체는 최종변위에서 면외거동이 발생하였으나, 본 연구에서 제안한 보강방법에 의해 보강된 시험체는 내력의 상승은 없었지만 면외로의 거동이 발생하기 않았으며 누적에너지 소산량이 큰 것으로 나타났다.