확률론적 지진취약도 평가는 구조물 혹은 기기의 손상확률을 각 취약도 변수별 조합을 통해 이루어진다. 지진취약도로부터 구해지는 2개 이상 기기의 동시손상확률 계산은 기존에는 각 기기의 손상확률을 독립으로 가정해왔다. 하지만 기기별 손상확률에 상관성이 있으며, 이를 평가한 결과 상관성에 따라 동시손상확률이 변화할 수 있는 결과를 보였다. 이 지진상관성을 무시하면 비보수적인 결과가 나오고 따라서 이를 고려해서 계산되어야 한다. 이 연구에서는 지진상관계수를 해석적으로 평가하기 위해 몇 가지 확률 변수를 선정하여 각 변수별로 혹은 통합하여 평가하고 그 차이를 비교했다. 그리고 단순화된 모델과, 복잡한 모델에 대한 상관계수 차이도 비교 하였다. 이들 방법에 따른 상관계수의 결과와 차이를 분석했다. 그 결과 각 변수별로 평가하는 것과 통합하여 평가할 때 변수별 영향의 차이에 따라 상관성이 변화함을 확인하였고, 모델이 단순할수록 상관성이 높아짐을 확인하였다.

Seismic fragility was assessed for non-seismic reinforced concrete shear walls in Korean high-rise apartment buildings in order to implement an earthquake damage prediction system. Seismic hazard was defined with an earthquake scenario, in which ground motion intensity was varied with respect to prescribed seismic center distances given an earthquake magnitude. Ground motion response spectra were computed using Korean ground motion attenuation equations to match accelerograms. Seismic fragility functions were developed using nonlinear static and dynamic analysis for comparison. Differences in seismic fragility between damage state criteria including inter-story drifts and the performance of individual structural members were investigated. The analyzed building had an exceptionally long period for the fundamental mode in the longitudinal direction and corresponding contribution of higher modes because of a prominently insufficient wall quantity in such direction. The results showed that nonlinear static analyses based on a single mode tend to underestimate structural damage. Moreover, detailed assessments of structural members are recommended for seismic fragility assessment of a relatively low performance level such as collapse prevention. On the other hand, inter-story drift is a more appropriate criterion for a relatively high performance level such as immediate occupancy.

The methodology classifying structural types of concrete buildings in the existing seismic fragility functions is too simple to estimate the fragility of existing residential buildings and neighborhood living facilities, especially those below five stories. Their structural types are dependent on information contained in the building register such as main use, total floor area, story, permission date, and first story floor area of the individual building. All of this information is not considered for classifying types in the existing functions; therefore, the goal of this study was to suggest a methodology that classifies structural types of concrete buildings by utilizing such information. The results of this study showed that the suggested methodology can classify structural types better than the existing methodology. Nevertheless, there is still a need to simplify the methodology because fragility estimation demands quickness rather than accuracy.

지진 하중에 의해 피해를 받는 교각의 보강을 위한 방법론과 다양성에 대한 연구가 활발히 진행되었지만, 단자유도에 대한 비선형 정적 분석에 대한 연구가 주로 수행되었으며, 교각을 구성하는 재료적 특성만이 변수로 간주되었다. 그러나, 교 각의 기하학적 요소와 보강 수단의 관계성에 관한 연구는 수행되지 않았다. 이에 본 연구에서는 CFRP 재킷을 사용하여 캘리포 니아에 존재하는 비 내진 상세 콘크리트 교량 교각을 보강하고 형상 변화에 따라 (교각 직경, 전단 경간 비, 보강 재킷의 길이) 교량 교각의 지진 취약성 곡선 도출하고 내진 성능을 평가하였다. 상기의 목표를 달성하기 위해 Opensees 프로그램를 사용하여 문헌에서 인용할 수 있는 실험체를 모델링하고 반복 하중을 가하여 결과 비교를 통해 해석방법의 적절성을 결정하였다.

For the important safety system, two or more units of identical equipment or redundant components with similar function were installed to prevent abnormal failure. If the failure probability of such equipment is independent, this redundancy could increase the system safety remarkably. However, if the failure of each component is highly correlated by installing in a structure or experiencing an earthquake event, the expected redundancy effect will decrease. Therefore, the seismic correlation of the equipment should be evaluated quantitatively for the seismic probabilistic safety assessment. The correlation effect can be explained in the procedure of constructing fragility curves. In this study, several methodologies to quantify the seismic correlation in the failure probability calculation for multiple components were reviewed and two possible ways considering the realistic situation were selected. Simple examples were tested to check the applicability of these methods. The conversion method between these two methods was suggested to render the evaluation using the advantages of each method possible.

본 논문에서는 풍하중에 노출된 강재 및 CFRP로 구성된 비닐하우스에 대한 확률론적 성능비교를 하였다. 풍하중에 대한 취약성은 강풍에 노출된 온실의 파괴확률을 추정하기 위해 사용되었으며 단동 비닐하우스의 유한요소 모델링은 한국농촌 경제연구원에서 발간한 설계도를 적용하였다. 해석결과를 구조물의 한계상태와 비교함으로써 비닐하우스의 파괴상태를 결정할 수 있다. 기본적으로 몬테카를로 시뮬레이션은 풍속에 따른 파괴확률을 도출하기 위해 가상의 풍하중에 대하여 적용하지만 본 논문에서는 전체에 대한 수직 및 수평 변형한계상태를 고려하였다. 그 결과, 강재 비닐하우스가 가장 높은 성능을 보였으며 수평 변형 한계상태가 하중조건에 대한 단동비닐하우스의 파괴원인임을 확인하였다.

본 논문에서는 OpenSees 프로그램을 이용한 콘크리트 교량의 지진취약성 분석 방법에 대한 고찰을 제시한다. 교각 및 휨 부재 분산 비선형(distributed plasticity) 요소를 적용한 해석모델을 활용하여 지진에 대한 응답을 구하고 이를 통계적으로 처리하여 확률론적 지진취약성 분석을 수행한다. 응답 통계는 세기가 같은 지진파의 집단을 단계별로 scaling하는 stripe 방 법과 다양한 세기를 가진 지진파 집단을 선정하는 cloud방법을 적용하고 이 두 방법에 의한 분석결과의 차이를 비교한다. 한계 상태에는 교각의 휨변형과 교좌장치의 변위를 기준으로 산정한 다단계 한계상태를 적용하고, 여러 가지 한계상태를 취합한 시스템 취약성을 도출한다. 지진응답의 통계적 처리 방법과 교량의 손상 정의가 지진취약성 곡선에 주는 영향을 고찰한다.

최근 발생한 경주 및 포항 지진은 고주파 영역의 성분이 많이 포함된 지진파로 구조적 요소 뿐만아니라 비구조적 요소에 피해가 많이 발생하였다. 비구조적 요소 중 전기 캐비닛은 발전소의 발전 시스템 컨트롤러를 보관하는 함으로써 전기 캐 비닛의 피해는 안정적인 에너지 공급의 중단과 화재 등의 2차적인 피해로 확장될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전기 캐비닛- 앵커 시스템의 유한요소 모델을 구축하고 검증하여 세계 각지에서 발생한 지진파 적용을 통한 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다. 전기 캐비닛의 유한요소 모델의 경우 공진탐색 결과의 타겟 주파수와 약 1%의 오차가 발생하였으며 선설치 앵커의 유한 요소 모델은 실험결과와 비교하였을 때 초기 강성 및 최대 하중점이 잘 일치하는 것으로 나타났다. 0.2g, 0.5g, 0.8g, 1.2g로 스케 일을 변화시켜 시간이력해석을 수행하였으며 해석결과를 바탕으로 확률론적 안전성 평가인 지진 취약도 평가를 수행하였다. 0.2g 스케일의 시간이력 해석결과 경주 지진을 적용하였을 때 앵커에서 발생한 응력은 280.15MPa로 가장 크게 발생하였으며 고 주파 지진에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 앵커의 응력을 한계상태로 지진취약도 분석 시 0.2g와 0.5g 사이에서 기울기 가 급격히 변하였으며 캐비닛 최상단의 변위를 한계상태로 지진 취약도 분석 시 Z축 변위 보다 X축 변위에 대해 민감하게 반응하는 것으로 나타났다

A methodology to assess seismic fragility of a nuclear power plant (NPP) using a conditional mean spectrum is proposed as an alternative to using a uniform hazard response spectrum. Rather than the single-scenario conditional mean spectrum, which is the conventional conditional mean spectrum based on a single scenario, a multi-scenario conditional mean spectrum is proposed for the case in which no single scenario is dominant. The multi-scenario conditional mean spectrum is defined as the weighted average of different conditional mean spectra, each one of which corresponds to an individual scenario. The weighting factors for scenarios are obtained from a deaggregation of seismic hazards. As a validation example, a seismic fragility assessment of an NPP containment structure is performed using a uniform hazard response spectrum and different single-scenario conditional mean spectra and multi-scenario conditional mean spectra. In the example, the number of scenarios primarily influences the median capacity of the evaluated structure. Meanwhile, the control frequency, a key parameter of a conditional mean spectrum, plays an important role in reducing logarithmic standard deviation of the corresponding fragility curves and corresponding high confidence of low probability of failure (HCLPF) capacity.

화력발전소 구조물 중 하나인 보일러 강구조물은 물탱크가 올라가게 되는 중요한 설비지만 그 중요성이 비해 지진에 대한 안전성 평가에 대한 연구가 미비하다. 본 연구에서는 취약도 곡선을 도출하고자 16개의 지진파에 12개의 PGA값을 선정하고 포 항지진을 포함해 총 200회의 동적 비선형 해석을 수행하였다. 강재의 인장, 압축응력과 강구조물의 상대변위를 측정하였다. 강재 재료적 특성의 경우 변형은 발생하였으나 파괴는 발생하지 않았고, 상대변위의 경우 한계점에 못 미치는 변위가 발생하였다. 취약도 곡선 도출결과 국내의 지진구역 구분 및 지역계수를 기준으로 강재의 재료적 변형(400MPa)에서는 인장이 38%, 압축이 62.5%로 변형이 발생하였고, 상대변위는 0%의 확률로 한계점을 넘었다. 이러한 보일러 강구조물에 대한 취약도 곡선은 대상구조물에 대한 한 계상태를 판별하는 정량적 근거와 지진에 대한 안전설계시 활용될 수 있다.

Seismic performance of ordinary reinforced concrete shear wall systems commonly used in high-rise residential buildings is evaluated. Three types of shear walls exceeding 60m in height are designed by performance-based seismic design. Then, incremental dynamic analysis is performed collapse probability is assessed in accordance with the procedure of FEMA P695. As a result, story drift, plastic rotation, and compressive strain are observed to be major failure modes, but shear failure occur little. Collapse probability and collapse margin ratio of performance groups do not meet requirement of FEMA P695. It is observed that critical wall elements fail due to excessive compressive strain. Therefore, the compressive strain of concrete at the boundary area of the shear wall needs to be evaluated with more conservative acceptance criteria.

Diagonally reinforced concrete coupling beams (DRCBs) have been widely adopted in reinforced concrete (RC) bearing wall systems. DRCBs are known to act as a fuse element dissipating most of seismic energies imparted to the bearing wall systems during earthquakes. Despite such importance of DRCBs, the damage estimation of such components and the corresponding consequences within the knowledge of performance based seismic design framework is not well understood. In this paper, drift-based fragility functions are developed for in-plane loaded DRCBs. Fragility functions are developed to predict the damage and to decide the repair method required for DRCBs subjected to earthquake loading. Thirty-seven experimental results are collected from seventeen published literatures for this effort. Drift-based fragility functions are developed for four damage states of DRCBs subjected to cyclic and monotonic loading associated with minor cracking, severe cracking, onset of strength loss, and significant strength loss. Damage states are defined in a consistent manner. Cumulative distribution functions are fit to the empirical data and evaluated using standard statistical methods.

In order to increase the seismic safety of nuclear power plant (NPP) structures, a technique to reduce the seismic load transmitted to the NPP structure by using a seismic isolation device such as a lead-rubber bearing has recently been actively researched. In seismic design of NPP structures, three directional (two horizontal and one vertical directions) artificial synthetic earthquakes (G0 group) corresponding to the standard design spectrum are generally used. In this study, seismic analysis was performed by using three directional artificial synthetic earthquakes (M0 group) corresponding to the maximum-minimum spectrum reflecting uncertainty of incident direction of earthquake load. The design basis earthquake (DBE) and the beyond design basis earthquakes (BDBEs are equal to 150%, 167%, and 200% DBE) of G0 and M0 earthquake groups were respectively generated for 30 sets and used for the seismic analysis. The purpose of this study is to compare seismic responses and seismic fragility curves of seismically isolated NPP structures subjected to DBE and BDBE. From the seismic fragility curves, the probability of failure of the seismic isolation system when the peak ground acceleration (PGA) is 0.5 g is about 5% for the M0 earthquake group and about 3% for the G0 earthquake group.

본 연구에서는 옹벽 구조물의 내진성능 평가를 위해 2차원 유한요소 해석을 수행하였다. 2차원 유한요소 모델은 실제로 시공된 옹벽 구조를 기반으로 2차원 평면변형 요소로 모델링되었으며, 지반은 각각 유한요소와 무한요소로 모델링 하였다. 지진하중은 총 38개의 인공 지진을 생성하여 사용하였고, 생성된 인공 지진파를 11개의 PGA로 나누어 총 418회의 시간이력해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 바탕으로 옹벽 구조물의 지진에 대한 취약도를 분석하였다. 취약도 분석 결과 콘크리트 및 철근의 취약도 곡선이 낮은 PGA 수준에서 급격히 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 유한요소 해석 결과를 바탕으로 실제 현장의 옹벽 구조에서 상대적으로 낮은 수준의 지진파가 발생하더라도 높은 파괴확률로 인해 지진에 상대적으로 취약함을 확인하였다.

This paper presents a framework for developing aftershock fragility curves for reinforced concrete bridges initially damaged by mainshocks. The presented aftershock fragility is a damage-dependent fragility function, which is conditioned on an initial damage state resulting from mainshocks. The presented framework can capture the cumulative damage of as-built bridges due to mainshock-aftershock sequences as well as the reduced vulnerability of bridges repaired with CFRP pier jackets. To achieve this goal, the numerical model of column jackets is firstly presented and then validated using existing experimental data available in literature. A four-span concrete boxgirder bridge is selected as a case study to examine the application of the presented framework. The aftershock fragility curves are derived using response data from back-to-back nonlinear dynamic analyses under mainshock-aftershock sequences. The aftershock fragility curves for as-built bridge columns are firstly compared with different levels of initial damage state, and then the post-repair effect of FRP pier jacket is examined through the comparison of aftershock fragility curves for as-built and repaired piers.

Recently, damage to domestic facilities due to strong winds and typhoons is increasing. This study focused on sign structures among various vulnerable facilities. The evaluation of wind fragility was performed considering the destruction of the anchor for fixing, which is one of the failure modes of the sign structures. The performance evaluation of the anchor for fixing was carried out to derive the wind fragility. Three parameters were set and twelve anchor types were selected to perform the pull-out and shear tests. The resistance performance was estimated based on the experimental results. Wind loads were estimated using the Monte Carlo simulation method. Based on this, we derive the wind fragility according to the wind exposure category. Finally, the change of the wind exposure category and the evaluation of the wind fragility according to the experimental parameter were performed.