Interest in seismic performance evaluation is increased due to various earthquake in the world. Many studies about fragility analysis of structure are performing which is based on probability analysis of failure for infrastructures maintenance. In this study, probability of failure for a numerical model of prototype square-shape reinforced concrete column was calculated in accordance with amplitude of seismic ground motion. The numerical model was updated based on results from shake table tests. The probability of failure will be used for comparing with that for scaled models. The difference of fragilities from prototype and scaled model can be confirmed by the comparing in a further study.

Bayesian Approach for efficient collapse response assessment of structure is used in this study. The approach facilitates integration preliminary information of risk assessment with numerical analysis results to get more efficient fragility assessment. We can get the preliminary information from different sources, including professional experience, information on the building design criteria, experimental results and simplified linear dynamic analysis. The combination of prior collapse risk information with nonlinear analysis simulations aims to improve computational and statistical efficiency. In this study, we considered a 62m cantilever and independent intake tower to assess its seismic fragility. The approach provides significant improve the statistical and computational efficiency of seismic fragility as well as precise confidence band of fragility curve compared to alternative method.

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.

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.

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.

시간이력해석은 구조물의 내진성능을 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있지만 해석 시간에 걸리는 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 역량스펙트럼 방법은 많은 수의 지진데이터에 대해 빠른 데이터 해석이 가능하지만 그 정확성에 대해서 아직 검증이 필요하다.본 연구는 가상의 PSC 박스교량에 대하여 역량스펙트럼 방법을 이용한 지진취약도 분석과 시간이력해석을 이용한 지진취약도 해석을 하고 이 두 방식에 대해서 비교하고자 한다.

지상구조물에 대한 내진설계는 체계가 갖추어져 있으나, 지중구조물은 지반과 구조물의 상호 작용과 과거 지진데이터를 검토한 결과 지진의 영향이 적기 때문에 내진설계 중점을 두고 있지 않다. 하지만 공동구는 일상 생활에 필수적인 상수도, 전력 케이블, 통신케이블 등을 지하에 수용함으로써 유지관리의 편리를 도모하고 화재나 홍수에 대한 침수 등을 예방하여 도시 생활을 윤택하게하고 있다. 만약 지진으로 공동구가 파괴되었을 시 생활에 필수적인 lifeline이 차단되어 1차 및 2차 피해를 야기할 수 있다. <br> 국내의 경우, lifeline 시설의 규모에 비하여 연구 투자가 미약할 뿐만 아니라 각 관리주체 별로 부분적인 연구가 수행되고 있어 그 중요성에 비하여 종합적인 연구는 부족한 실정이다. 그래서 사회 주요 시설물의 지진취약도 평가가 요구된다. 본 연구에서는 라이프라인 시설물중 공동구에 대한 지진 취약도 평가를 했다.

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.

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.

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.

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.

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.