Based on the nonlinear static analysis and the approximate seismic evaluation method adopted in “Guidelines for seismic performance evaluation for existing buildings, two methods to calculate strength demand for retrofitting individual structural walls in unreinforced masonry buildings are proposed.” The displacement coefficient method to determine displacement demand from nonlinear static analysis results is used for the inverse calculation of overall strength demand required to reduce the displacement demand to a target value meeting the performance objective of the unreinforced masonry building to retrofit. A preliminary seismic evaluation method to screen out vulnerable buildings, of which detailed evaluation is necessary, is utilized to calculate overall strength demand without structural analysis based on the difference between the seismic demand and capacity. A system modification factor is introduced to the preliminary seismic evaluation method to reduce the strength demand considering inelastic deformation. The overall strength demand is distributed to the structural walls to retrofit based on the wall stiffness, including the remaining walls or otherwise. Four detached residential houses are modeled and analyzed using the nonlinear static and preliminary evaluation procedures to examine the proposed method.

In seismic design standards such as KDS 41 17 00 and ASCE 7, three procedures are provided to estimate seismic demands: equivalent lateral force (ELF), response spectrum analysis (RSA), and response history analysis (RHA). In this study, two steel special moment frames (SMFs) were designed with ELF and RSA, which have been commonly used in engineering practice. The collapse probabilities of the SMFs were evaluated according to FEMA P695 methodology. It was observed that collapse probabilities varied significantly in accordance with analysis procedures. SMFs designed with RSA (RSA-SMFs) had a higher probability of collapse than SMFs designed with ELF (ELFSMFs). Furthermore, RSA-SMFs did not satisfy the target collapse probability specified in ASCE 7-16 whereas ELF-SMFs met the target probability.

내진설계기준이 반영되지 않은 기존 구조물의 경우 내진보강에 의하여 구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있다. 내진보강의 수준을 합리적으로 결정하기 위해서는 구조물의 사용기간 동안에 예상되는 지진피해 관련 손실이 최소화되도록 하여야 하는데, 이를 위해서는 구조물이 위치한 지역에 대한 지진의 강도별 발생빈도, 지진에 의한 구조물의 기능상실 및 직접/간접 피해를 복합적으로 고려하여 구조물의 예상 손실비용을 산정하여야 하며 이는 구조물 손상에 대한 지진위험도 해석을 통해서 그 해석을 수행할 수 있다. 본 연구에서는 확률적 지진요구모델을 이용한 위험도 평가를 통하여 구조물의 지진에 대한 피해 손실을 정량적으로 산정하고 이를 바탕으로 초기비용과 예상손실비용을 포함한 총 손실비용을 최소화시킬 수 있도록 내진보강 수준을 최적화하는 절차를 제시하였다. 구조물과 관련된 지진피해 산정에 있어서 지진하중의 강도별 발생확률 및 구조물의 손상확률을 동시에 고려하여 구조물 생애주기에 대한 구조물의 지진손상 확률밀도함수 및 누적분포함수를 수식화하였으며 수식의 유효성을 유지하기 위한 확률변수의 유효범위를 정의하였다. 또한 여기에 사회적, 경제적 손실을 정량화하기 위한 손실함수를 결부시켜 구조물과 관련된 지진 피해 손실의 기댓값을 정량적으로 산정할 수 있도록 하였다. 제시된 해석기법은 기존의 시뮬레이션에 의한 손실산정법과 비교하여 해석의 정확도는 잃지 않으면서 구조해석의 반복횟수를 대폭 줄일 수 있다는 장점이 있으며 빌딩과 교량을 비롯한 구조물의 내진성능 평가 및 개선을 위한 의사결정 시에 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

에너지 설계법은 지진에 의해 누적된 손상과 구조물의 이력거동에 의한 영향을 직접적으로 고려할 수 있기 때문에 현행 내진설계 기준보다 더 합리적이다. 그러나 지반운동과 구조물 특성에 따른 에너지 응답에 대한 관련 연구자들의 합의가 아직 도출되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 에너지 요구에 대한 지진하중과 구조물 특성의 영향을 다른 지반조건에서 계측된 100개의 지진기록을 이용하여 평가하고 기존 연구결과와 비교하였다. 해석 결과에 따르면 연성비와 지반조건은 입력에너지에 상당한 영향을 주는 것으로 나타났다. 입력에너지에 대한 이력에너지비는 연성비, 감쇠비와 강한 지진파의 지속시간에 많은 영향을 받았지만 지반조건에 따른 변화는 작았다.

역량스펙트럼방법은 구조물의 내진성능을 평가하는 도구로서 점점 더 이용 빈도가 증가하고 있다. 강도감소계수는 역량스펙트럼방법에서 정의하는 비탄성요구스펙트럼을 생성하기 위해 사용되며 다양한 강도감소계수 공식들이 제안되고 있다. 이 연구는 강도감소계수의 공식이 비탄성요구스펙트럼의 형상에 미치는 영향과 아울러 교량의 지진응답변위에 미치는 영향을 평가하였다. 연구 목적에 따라, 기존에 제안된 몇 가지 강도감소계수 공식들이 조사되고, 예제연구를 통하여 분석되었다. 서로 다른 원호각을 갖는 곡선교를 선정하여 서로 다른 강도감소계수 공식을 적용하여 역량스펙트럼방법으로 교각의 변위를 평가하였다. 역량스펙트럼의 결과를 검증할 목적으로 비선형시간이력해석도 함께 수행되었다. 연구결과에 의하면, 역량스펙트럼방법은 더 큰 원호각을 갖는 교량일수록 실제보다 더 큰 교각의 변위를 산출한다. 비탄성요구스펙트럼을 작성하는 많은 방법이 제안되어 있음에도 불구하고, 각 방법들이 산출하는 교각의 비탄성변위응답은 큰 차이가 없다.