상⋅하수도 관로 시설은 대표적인 국가기반 시설물로서 국민생활에 있어서 매우 중요한 라이프 라인이다. 지진으로 인한 관로시설의 손상은 급수의 차단을 유발하여 심각한 피해를 초래할 가능성이 매우 크다. 그러므로 상⋅하수도 관로 시설은 지진으로부터 반듯이 안전하게 보호되어야 할 필요가 있다. 지진 및 지반침하로 인한 설계변위를 초과하는 상대변위는 구조물과 연결되는 배관의 이음부에서 손상을 발생시킨다. 벨로우즈형 신축이음관은 온도차에 의한 배관의 팽창 및 변형을 흡수하고 기계진동에 의한 배관의 손상을 막기 위한 장치이다. 본 연구에서는 매설된 상⋅하수도 관로를 보호하고자 지진변위와 지반침하 대응을 목적으로 벨로우즈를 적용하였다. 적층형 하이드로포밍 메탈 벨로우즈는 기존의 벨로우즈와 달리 지진과 같은 저주 기피로하중에 대한 내구성이 우수하다. 따라서 3ply 벨로우즈형 신축이음관을 대상으로 반복가력 굽힘시험을 수행하고 지진안전성과 내침하성능을 평가하였다. 그 결과, 3ply 벨로우즈형 신축이음관은 8.8°이상의 횡방향 변형각에 대응할 수 있는 것으로 나타났다.

사회기반시설물인 교량은 인적/물적 자원의 신속하고 원활한 이동을 위해 지장물을 극복하도록 설계/시공되는 구조물이다. 그러므로 교량의 교축방향으로 배열되는 교각의 형상과 규모는 지형의 제약을 받을 수밖에 없다. 이러한 교각의 형상과 규모는 지진하중의 전달경로를 결정하는 연결부분 배열과 함께 연결부분과 교각에 발생하는 작용력을 좌우하게 된다. 이 연구에서는 강재받침과 철근콘크리트 기둥을 연결부분과 교각으로 하는 일반교량을 대상으로 교각 및 강재받침 배열이 다른 해석모델을 설정하여 지진해석을 수행하였다. 해석결과로 구한 교각기둥과 강재받침의 강도/작용력 비로부터 각 해석모델의 연성파괴메카니즘을 구성하고 연결부분 및 교각 배열이 일반교량의 내진성능에 미치는 영향을 연성파괴메카니즘 구성 측면에서 제시하였다.

본 연구에서는 기존 철근콘크리트건물 보-기둥 접합부의 내진 성능을 개선하기 위하여 탄소섬유를 사용하여 구조물을 보강한 후 실험을 수행하였다. 이를 위하여 6개의 철근콘크리트 보-기둥 접합부를 제작하였으며, 지진하중과 같은 반복하중이 작용할 때 보강재료 및 보강영역 등을 변수로 하여 실험을 수행하여 각 보강변수에 따른 보강효과를 평가하였다. 본 실험을 통하여 구조물의 내진 성능 및 연성능력을 증진시킬 목적으로 새로운 보강재료(탄소섬유판, 탄소섬유봉, 탄소섬유쉬트)로 설계된 보강 실험체(RPC-CP2, RPC-CR, RJC-CP, RJC-CR)들은 내력증진은 물론이고 안정적인 이력거동을 확보할 수 있었다.

일반설계에서 요구하는 구조물의 안전성은 탄성영역에서 일정수준의 안전계수를 확보하여 만족된다. 그러나 내진설계에서의 안전성은 소성영역에서 구조물의 형상에 따라 특정한 연성파괴메카니즘을 유도하여 확보하도록 요구하고 있다. 그러므로 이러한 안전성은 구조물의 기본설계단계에서 여러 개의 대안을 가지고 비교, 검토를 수행하여 확보되어야 하며 실시설계단계에서 이를 확인하는 작업이 이루어져야 한다. 이 연구에서는 일반도로교량을 대상으로 하여 기본설계와 실시설계에 사용하는 모델을 설정하였으며 양 모델의 동적거동특성인 주기와 모드형상을 비교하고 다중모드스펙트럼해석을 적용하여 파괴메카니즘을 규명하였다. 기본설계와 실시설계에 사용하는 모델로 각각 확인한 파괴메카니즘을 비교하여 기본설계모델의 타당성을 입증하고 실무에 적용할 수 있는 내진해석모델로 제시하였다.

구조물 내진설계의 개념은 기존요구조건이라는 조항으로 시방서에 규정되어 있으며 구조물이 지진발생시에 안전성과 경제성을 최대한 확보할 수 있으며 비선형시간 이력해석을 수행하여 자진시의 동적거동을 기술함으로써 확인할 수 있다. 내진설계에 보편적으로 적용하는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형동적거동의 영향을 거동계수로 반영하므로 파괴메카니즘 및 기본 요구조건의 만족여부를 거동계수를 구하는 과정으로 결정할 수 있다. 이 연구에서는 내진설계방식에 의해 설계된 약진지역에 의한 화학공장건물의 모델인 3차원 철골뼈대구조물을 선정하고 거동계수를 결정하는 과정을 수행하여 지진시의 동적거동을 확인하였다. 이 연구의 결과, 현 시방서의 응답스펙트럼해석법에 적용되는 거동계수는 강진지역의 구조물의 경우 기능성 및 안정성 한계를 제시하지만 약진지역 구조물의 경우는 실제 동적거동과 무관하다는것과 약진 지역에 위치한 구조물의 내진설계에는 시방서가 제시한 내진설계방식을 적용하는 것이 주요한 사항임을 확인하였다.

구조물에 내진설계를 적용하는 목적은 지진에 노출되는 구조물에 안전성과 경제성을 고려한 파괴메카니즘을 부여하는 것이다. 내진설계에 보편적으로 적용하고 있는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형 동적거동에 의한 영향은 특정 계수로 반영한다. 그러나 기존의 내진설계시방서들이 강진지역에 있는 나라들에 의해 제정 및 개정되어 왔기 때문에 응답스펙트럼 해석법 뿐만 아니라 기타의 적용규정이 강진지역에 위치한 구조물의 상황만을 고려하여 제시되었다. 따라서 중약진지역에 위치한 구조물의 내진설계에 대한 별도의 연구가 요구되고 있다. 이 연구에서는 중약진지역에 위치한 콘크리트 교량을 선정하여 비선형 동적거동을 반영하는 계수를 결정하고 응답스펙트럼 해석법을 적용하였다. 연구 결과 바탕으로 중약진지역의 교량에 대해 내진설계의 목적을 만족하는 개선된 내진설계 절차를 제시하였다.

본 논문에서는 부지특성을 고려한 설계지반운동의 산정방법을 연구하였으며 그 해석결과를 지반 구조물의 내진설계에 적용하는 방법을 제안하였다 지진응답 해석시 사용되는 설계응답스펙트럼과 설계시간 이력등의 입력운동의 통제점 위치가 지반구조물 내진설동 지층내 암반운동 그리고 노두운동을 사용하는 방법으로 나눌 수 있고 이에 따라 작용 설계지진운동이 변화하므로 지반구조물의 경계조건에 적합한 방법을 사용하여야 한다.

건물과 교량의 내진설계기준 제정작업이 활발하게 진행되고 있는 반면 탱크구조물에 대한 내진설계기준 제정작업은 아직 초기단계에 머무르고 있는 실정이다 탱크구조물이 지진에 의해 붕괴되는 경우 탱크자체의 파손 및 저장물의 손실에 의한 직접피해보다 저장물의 유출에 의한 피해파급이 더욱 심각한 상황을 초래할 수 있다 따라서 탱크구조물의 내진설계기준에는 탱크구조물의 동적 거동에 대한 해석 및 검토방법은 물론 이러한 피해파급을 최소할 수 잇는 조치가 포함되어야 한다 이논문에서는 원통형 액체저장 강탱크에 대한 내진설계기준의 제정에 필수적으로 고려해야 하는 설계개념과 원칙 해석방법 검토사항 및 피해파급 차단초치를 제시하였다.

본 논문의 목적은 탄소성 지진 응답해석을 수행하여 고층 벽식 아파트의 내진성능을 평가하는 것이다 먼저 구조물을 3차원 입체 모델화 하여 정적 탄소성 해석을 수행하고 층강성 및 항복 충전단력을 평가한 후 그 결과를 이용하여 집준 질량계 모델을 사용한 시간 이력 지진 응답해석을 수행한다 탄소성 이력 모델로는 bi-linear 모델 및 Clough 모델을 입력 지진동파형으로는 4종류의 기록 지진동 띠 Centro 1940 NS, Taft 1952 EW Hachinohe 1968 NSm Kobe 1995 NS를 사용하고 입력 지진동의 강도는 최대 지반속도치 12Kine이 되도록 크기를 조절하여 입력한다 탄소성 지진응답 해석결과 고층 벽식 아파트는 진도 5정도의 지진동 크기에서 전층에소성 변형이 발생하여 취약한 내진성능을 보여준다.

액체저장탱크 구조물은 지진에 의해 붕괴되는 경우 구조물의 파손 및 저장물의 손실에 의한 직접피해보다 파급효과(유독물질이나 오염물질의 유출로 지속적인 재산피해 및 환경파괴를 초래함)가 더욱 심각하므로 이러한 직, 간접적 피해를 최소화하기 위한 내진설계기준의 제정이 시급한 과제이다. 본 논문에서는 원통형 액체저장탱크의 내진설계기준을 마련하기 위한 기초작업으로 뉴질랜드지침과 오스트리아지침의 해석방법을 고찰하고, 수치해석 예의 결과를 비교하여 두 지침의 적용타당성 및 문제점을 제시하였다.

본 연구에서는 지진에 대한 고층건물의 응답특성, 그리고 지진응답에 미치는 중력하중의 영향과 중력하중의 영향이 내진설계에 미치는 중요성을 산정하였다. 이를 위해서 예제 구조물에 대한 정적해석 및 지진하중에 대한 동적해석을 하였다. 지진에 대한 고층건물의 지진응답 특성을 파악하기 위하여 비탄성 변형의 건물 높이에 따른 분포를 알아보았다. 지진이 발생하면 휨모멘트 요구도가 건물의 상부층보다 하부층에서 상대적으로 더 많이 증가해서 설계모멘트와의 차이가 건물의 하부층으로 갈수록 더 커진다. 그 결과 현재 쓰이는 내진설계방법에 따라 설계된 예제 건물들은 지진에 대하여 비탄성 응답이 건물의 각 층마다 서로 다르게 발생하는데 주로 건물의 하부층에서 큰 비탄성 응답이 발생한다. 또한 설계시에 고려된 중력하중 때문에 구조적 손상이 건물의 꼭대기 층에서 아래로 갈수록 크게 증가한다. 구조물의 지진응답에 관하여 중력하중은 보의 항복시간을 앞당기며, 보의 양단의 소성힌지에 각기 다른 비탄성 거동을 유발시킨다. 그러나 중력하중에 의한 초기 휨모멘트의 영향은 보가 비탄성 거동을 계속함에 따라 재분배되어 보의 양단에서 그 영향이 감소되며 비탄성 변형이 계속되면 크게 감소한다. 중력하중에 의한 초기 휨모멘트의 영향이 감소는 고층건물의 내진설계에 있어서 중력하중의 영향이 주는 의미는 기둥과 보의 휨강도를 결정할 때 현재의 방법보다 중력하중의 영향을 줄이고 지진하중의 영향을 증가시켜야 한다는 것이다.

우리나라의 연평균 지진발생 횟수는 꾸준히 증가하는 추세이다. 최근경주와 포항에서 규모 5를 초과하는 지진이 발생하여 상수도관의 피해가 다수 보고된 바 있다. 따라서 국내에서도 상수도관의 지진에 대한 대비가 필요 할 것으로 판단된다. 상수도관은 상수도 공급시스템에 있어 혈관과도 같은 중요한 시설로서 다양한 규격과 재질의 배관으로 구성된다. 그러므로 지진에 의한 상수도관의 손상은 식수공급, 화 재진압 등의 문제를 일으키게 되며, 인명 및 재산피해를 유발하게 된다. 하지만 국내에서는 시험 검증 및 경험에 의해 매립상수도관의 내진 성능이 평가된 예를 찾아보기 어렵다. 지진에 의한 상수도관의 손상은 액상화와 단층과 같은 지반의 변위지배적인 거동으로 인하여 발생한다. 지진에 의한 상수도관의 주된 파손은 배관 이음부에 집중되며 특히 직경 200mm 이하 배관이 위험한 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 호칭 150mm의 클램프로 고정된 이음을 가지는 iPVC 매립 상수도관에 대하여 시험적인 접근으로 내진 성능 및 내침하 성능을 평가 하였다.

The object of this study is to review hysteretic characteristics of RC column that increase seismic performance by attaching CFT(Concrete Filled Steel Tube). For the attainment of this purpose, Static test and FE- Analysis for column under lateral cyclic loading and constant axial load were conducted. Push over curve obtained from FE-analysis using ATENA 3D corresponds with hysteretic curve of experimental data. And then structural stability and superiority for retrofitted RC members in terms of strength enhancement is verified