In this paper a computationally efficient methodology to establish the seismic fragility curve for underground tunnel structures is developed by integrating the response acceleration method and the maximum likelihood approach with a large set of artificial ground motion time-histories. It is elaborated with an illustrative numerical example.

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.

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.