원자력발전소에 설치되는 안전관련 기기는 높은 수준의 내진성능을 확보하여야 한다. 본 연구에서는 대표적인 안전관련 기기 인 전기 캐비닛을 대상으로, 열반(multi-bay) 구성 및 콘크리트 기초 열화와 같은 실제 설치 조건을 고려하여 내진성능을 평가하였다. 실제 현장에서는 전기 캐비닛이 열반 형태로 설치되는 경우가 많으며, 지지부 열화의 대표적 형태로 앵커 위치에서의 콘크리트 균열이 자주 발견된다. 이러한 조건을 반영하기 위하여, 앵커 위치에 균열 폭 0.5 mm 및 1.0 mm를 모사한 균열 기초와 건전한 기초를 대상 으로 실험체를 제작하였다. 실험체는 단순화한 전기 캐비닛 모델로서 단독(single-bay) 및 2기 열반(two-bay) 구성을 적용하였으며, 선설치 앵커로 고정 후 진동대를 이용한 한계상태 내진성능 실험을 수행하였다. 실험 결과, 균열이 없는 조건에서는 2기 열반 구성이 단독 구성보다 높은 내진성능을 보였다. 그러나 균열 조건에서는 2기 열반 구성에서 내진성능이 저하되는 경향이 나타난 반면, 단독 구성은 유의미한 성능 저하가 관찰되지 않았다.

펄스형 지진이 비펄스형 지진보다 구조물에 보다 큰 손상을 유발하는 것으로 알려져 있다. 펄스형 지진으로부터 속도펄스를 추출 하면 펄스주기를 평가할 수 있는데, 55개의 펄스형 지진기록을 선정하여 펄스 주기를 평가하고 펄스 주기에 따라서 세 그룹으로 구분 하였다. 펄스 주기를 달리하는 따른 세 개의 지진그룹에 대하여 가속도, 속도, 변위에 대한 평균 응답스펙트럼을 비교한 결과, 펄스 주 기와 펄스주기에 대응하는 주기영역에서의 응답스펙트럼은 밀접한 연관성이 있음을 알 수 있었다. 펄스형 지진의 펄스주기가 교량 의 지진취약도에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 세 가지 지진그룹의 펄스주기와 유사한 고유주기를 가지는 세 가지 교량모델을 작 성하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 교량의 고유 주기와 펄스형 지진의 펄스 주기가 서로 유사할수록, 교량의지진취약도가 증가 함을 알 수 있다. 즉, 두 주기 간의 유사성이 증가할수록, 교량의 비탄성 응답이 증가하며 이에 따른 구조적 손상이 크게 증가한다고 할 수 있다.

본 논문에서는 진동대 실험 데이터를 활용하여 기존 지진취약도 곡선을 업데이트하기 위해 파티클 필터링(Particle Filtering, PF)의 적용 타당성을 분석하였다. PF는 비선형적이며, 비가우시안적인 문제를 다루는 데 적합하며, 기존 베이지안 업데이트 기법인 분산점 변환(Unscented Transformation, UT)과 마르코프 연쇄 몬테카를로(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)에 비해 지진취약도 곡선 업데 이트 과정에서 더 높은 정확성과 안정성을 제공하였다. 연구 결과, PF는 HAZUS, HRC, 변형률 기반(Strain-based) 손상 상태에서 기존 기법보다 더 보수적인 지진취약도 곡선을 도출하였으며, 불확실성이 큰 상황에서도 안정적인 결과를 제공하였다. 특히, PF는 재추출 (Resampling) 과정을 통해 불확실성을 효과적으로 감소시켜 더 신뢰할 수 있는 지진취약도 평가 결과를 제공하였다. 본 연구는 PF가 지진공학 분야에서 지진취약도의 정확성과 안정성을 높이는 데 유용한 도구임을 시사한다.

Piloti-type buildings are widely constructed in urban areas of South Korea. Due to stiffness irregularities, piloti-type buildings are vulnerable to lateral loads such as earthquakes. Although seismic retrofitting is necessary for piloti-type buildings, many of these structures are privately owned, and the extensive number of buildings creates significant challenges in terms of cost and time for regional seismic performance evaluation. This study proposes a methodology for determining the seismic performance of multiple piloti-type buildings within a region by utilizing structural parameters. Information on piloti-type buildings is classified into public building data and exterior building data, which are integrated to define structural parameters for estimating the first natural period of the buildings. Linear regression analysis was performed to develop a regression equation correlating structural parameters with the natural period. Additionally, the natural period and structural parameters are used to perform another linear regression analysis to estimate the yield and ultimate points of the capacity curve. The capacity curves derived from the regression equations facilitate seismic performance evaluation based on structural parameters.

This study presents a seismic fragility assessment methodology incorporating the cumulative damage effects of repeated seismic loading on structures. Conventional seismic fragility assessment methods typically focus on single earthquakes across multiple structures; however, seismic events often occur in sequences, with each event adding cumulative damage that can amplify the overall damage. Ignoring the effects of repeated earthquakes in fragility assessments may lead to underestimating seismic risk. This study proposes a simplified but efficient fragility assessment method that accounts for repeated earthquake effects using probabilistic combinations of each damage state. This procedure applied the capacity spectrum method to consider capacity degradation from displacement caused by prior earthquakes. Applying various earthquake scenarios, this study analyzes the effects of damage accumulation from earthquake occurrence sequences, structural behavior types, and seismic design levels on the fragility of structures under repeated earthquake events.

최근 국내 지진발생 빈도 및 규모가 증가하면서 원자력 발전소의 안전성 향상에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 국내 원 전 업계에서는 안전정지지진의 수준을 상승시키는 등 원자력 안전사고 대응능력을 향상시키기 위하여 노력하고 있다. 원자력 안전사고 에 대한 평가는 지진취약도 평가를 통해서 이루어질 수 있으며, 원자력기기의 정확한 내진성능평가를 위해서는 파괴한도실험이 필요하 다. 본 연구에서는 원전의 대표적인 안전기기 중 하나인 Motor Control Center에 대하여 초기 상태와 가속열화 상태에 대하여 파괴한도 실험을 수행하고 취약도를 분석하였다. 취약도 평가에 사용되는 요구응답스펙트럼은 설계용과 울진지역의 Uniform Hazard Spectrum을 이용하여 도출된 보수적인 요구응답스펙트럼이 사용되었다. 분석결과 MCC는 열화 상태에서 초기 상태에 비하여 내진성능이 미소하게 낮게 평가되었으며, 보다 정확한 내진성능평가를 위해서는 입력지진에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

펄스형 지진은 구조물에 손상을 크게 유발한다. 펄스지표의 계산에 의해 지진 가속도 기록에 대한 속도펄스의 존재 유무와 그 세기 의 평가가 가능하다. 입사각의 변화에 따른 펄스지표 값이 동일 지진에 대하여 대략 20 정도 차이가 난다. 지진파의 입사각의 변화에 따른 펄스지표를 평가하고, 5가지 펄스지표 백분위수(0, 25, 50, 75, 100 백분위수)에 따른 한 쌍의 40개 지진파를 사용하여 교량구조 물의 지진응답과 지진취약도 평가를 수행하였다. 펄스지표가 큰 지진파일수록 가속도응답스펙트럼 또한 이에 비례하여 증가하는 경 향을 나타냄을 알 수 있다. 지진파의 펄스지표(PI)가 증가할수록 교량의 지진응답을 증가시켜 지진취약도를 증가시키는 경향을 나타 냄을 알 수 있다. 최대 펄스지표의 지진파의 경우가 최소 펄스지표의 지진파의 경우에 비하여 교각의 지진취약도를 대략 평균적으로 25~27% 정도 증가시키는 경향이 있다.

Seismic fragility curves present the conditional probability of damage to target structures due to external seismic load and are widely used in various ways. When constructing such a seismic fragility curve, it is essential to consider various types and numbers of ground motions. In general, the earthquake occurrence characteristics of an area where the target structure of the seismic fragility curve exists are analyzed, and based on this, appropriate ground motions are selected to derive the seismic fragility curve. If the number of selected ground motions is large, the diversity of ground motions is considered, but a large amount of computational time is required. Conversely, if the number of ground motions is too small, the diversity of ground motions cannot be considered, which may distort the seismic fragility curve. Therefore, this study analyzed the relationship between the number of ground motions considered when deriving the seismic fragility curve and the parameters of the seismic fragility curve. Using two example structures, numerical analysis was performed by selecting a random number of ground motions from a total of two hundred, and a seismic fragility curve was derived based on the results. Analysis of the relationship of the parameter of the seismic fragility curve and the number of selected ground motions was performed. As the number of ground motions considered increases, uncertainty in ground motion selection decreases, and when deriving seismic fragility curves considering the same number of ground motions, uncertainty increases relatively as the degree of freedom of the target structure increases. However, considering a relatively large number of ground motions, uncertainty appeared insignificant regardless of increased degrees of freedom. Finally, it is possible that the increase in the number of ground motions could lower the epistemic uncertainty and thus improve the reliability of the results.

지반운동의 입사방향 변화에 따라 구조물의 지진응답도 그 방향에 따라 변화할 것이다. 지반운동의 입사되는 방향에 따른 예제교 량의 지진응답의 영향을 분석하기 위하여 다양한 입사각에 대하여 구한 1초 주기에 대응하는 가속도응답스펙트럼을 구하였다. 이를 이용하여 5가지 종류의 백분위수에 해당하는 1쌍의 직교하는 수평성분 지진파를 40세트 생성하였다. 지반운동의 입사방향에 따른 예 제교량의 지진응답을 구하여 교각에 대한 지진취약도 해석을 수행하였다. 5가지 종류의 백분위수에 대응하는 지진파에 대한 지진취 약도 해석을 분석하여 지진파의 입사방향에 따라서 지진취약도 곡선의 중앙값이 약 1.2~2.6배 정도 차이가 남을 알 수 있었다. 다시 말 하면 지진파의 입사방향에 따라서 교량 구조물의 손상정도가 약 1.2~2.6배 정도 차이가 날 수 있음을 의미한다.

일반적으로 속도 펄스를 가진 지반운동이 속도 펄스가 없는 지반운동에 비하여 구조물에 보다 큰 손상을 줄 수 있다고 알려져 있다. 지진가속도기록으로부터 속도 펄스의 유무의 판정과 이를 정량화하는 연구가 현재 많이 진행되어 오고 있다. 기존 지진기록들을 단 층으로 떨어진 거리를 기준으로 원거리 지진과 근거리 지진으로 구분하였다. 또한, 근거리 지진은 속도 펄스의 유무를 정량화하여 펄 스를 가진 지진과 펄스를 가지지 않은 지진으로 구분하였다. 최종적으로 각 지진그룹별로 40개의 원거리지진, 40개의 속도 펄스를 가 진 근거리 지진과 40개의 속도 펄스를 가지지 않은 근거리 지진을 선정하였으며, 총 120개 지진가속도 기록을 지진취약도 평가를 위 한 지진해석에 사용하였다. 세 그룹의 지진을 이용하여 납-고무받침과 탄성받침을 가진 두 종류의 예제교량에 대한 지진응답을 평가 하여 확률론적 지진요구도 모델을 작성하였다. 확률론적 지진요구도 모델을 이용하여 지진취약도 해석을 수행하여 속도 펄스의 유무 에 따른 지진취약도 영향을 분석하였다. 지진파의 속도 펄스 유무에 따른 지진취약도 곡선의 비교 결과로부터, 속도 펄스를 가진 지진 의 지진취약도가 속도 펄스가 없는 지진의 지진취약도가 약 3배~5배 정도 정도 크게 나타난다. 이는 속도 펄스를 가진 지진의 경우가 그렇지 않은 지진의 경우에 비하여 교량의 손상 피해가 크다는 것을 의미한다.

지진취약도를 산정하기 위해서는 목표 부지의 특성을 제대로 표현할 수 있는 입력 지진파의 산정이 중요하다. 본 논문에서는 국내 외 강진 및 중‧약진 지역에서의 입력 지진파에 대한 단자유도 모델의 지진취약도를 분석하였다. 분석을 위한 첫 번째 단계로, 국외 강 진 기록 중 근/원거리에서 측정한 2개의 입력 지진파 세트와 국내 중·약진 지역 특성에 적합한 입력 지진파 2개의 세트, 총 4개의 입력 지진파 세트를 선정하였다. 대상 구조물로는 3가지 고유주기에 대한 비선형 단자유도 모델을 적용하였고, 취약도 분석을 위해 증분동 적해석을 이용하였다. 또한, 4가지 손상 상태를 정의하고, 손상 상태 각각에 대해 4가지 입력 지진파 세트의 고유주기별 지진취약도 결과를 제시하였다.

Unlike other facilities, maintaining processes is essential in industrial facilities. Pipe racks, which support pipes of various diameters, are important structures used in industrial facilities. Since the transport process of pipes directly affects the operation of industrial facilities, a fragility curve should be derived based on considering not only the pipe racks' structural safety but also the pipes' transport process. There are several studies where the fragility curves have been determined based on the structural behavior of pipe racks. However, few studies consider the damage criteria of pipes to ensure the transportation process, such as local buckling and tensile failure with surface defects. In this study, an analysis model of a typical straight pipe rack used in domestic industrial facilities is constructed, and incremental dynamic analysis using nonlinear response history analysis is performed to estimate the parameters of the fragility curve by the maximum likelihood estimation. In addition, the pipe rack's structural behavior and the pipe's damage criteria are considered the limit state for the fragility curve. The limit states considered in this paper to evaluate fragility curves are more reasonable to ensure the transportation process of the pipe systems.

In general, the design response spectrum in seismic design codes is based on the mean-plus-one-standard deviation response spectrum to secure high safety. In this study, response spectrum analysis was performed using seismic wave records adopted in domestic horizontal design spectrum development studies, while three response spectra were calculated by combining the mean and standard deviation of the spectra. Seismic wave spectral matching generated seismic wave sets matching each response spectrum. Then, seismic fragility was performed by setting three damage levels using a single-degree-of-freedom system. A correlation analysis was performed using a comparative analysis of the change in the response spectrum and the seismic fragility concerning the three response spectra. Finally, in the case of the response spectrum considering the mean and standard deviation, like the design response spectrum, the earthquake load was relatively high, indicating that conservative design or high safety can be secured.

Seismic fragility curves play a crucial role in assessing potential seismic losses and predicting structural damage caused by earthquakes. This study compares non-sampling-based methods of seismic fragility curve derivation, particularly the probabilistic seismic demand model (PSDM) and finite element reliability analysis (FERA), both of which require employing sophisticated finite element analysis to evaluate and predict structural damage caused by earthquakes. In this study, a three-dimensional finite element model of API 5L X65, a buried gas pipeline widely used in Korea, is constructed to derive seismic fragility curves. Its seismic vulnerability is assessed using nonlinear time-history analysis. PSDM and a FERA are employed to derive seismic fragility curves for comparison purposes, and the results are verified through a comparison with those from the Monte Carlo Simulation (MCS). It is observed that the fragility curves obtained from PSDM are relatively conservative, which is attributed to the assumption introduced to consider the uncertainty factors. In addition, this study provides a comprehensive comparison of seismic fragility curve derivation methods based on sophisticated finite element analysis, which may contribute to developing more accurate and efficient seismic fragility analysis.

강진에 대한 다양한 비선형 거동을 하는 부재요소들로 이루어진 교량시스템의 현재까지의 일반적인 지진취약도 평가방법은 부재- 수준에서 평가하는 것이다. 본 연구의 목적 부재-수준의 지진취약도 평가결과로부터 구조시스템을 대표하는 시스템-수준의 지진취 약도 평가방법을 개발하는 것이다. 교량의 지진 거동을 일반적으로 교축방향과 교축직각방향으로 구분하기 때문에 본 연구에서도 시 스템-수준 지진취약도를 두 방향에 대하여 구분해 평가하였다. 길이 방향에 대한 부재-수준의 지진취약도평가는 교각, 교량받침, 충 돌, 교대, 낙교에 대하여 수행하였다. 교축직각 방향에 대해서는 충돌, 교대, 낙교의 손상이 영향을 주지 않으므로 부재-수준의 지진취 약도평가는 교각과 교량받침에 대하여만 수행하였다. 다양한 구조부재의 비선형모델을 이용한 지진해석은 OpenSEES 프로그램을 사용하여 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 부재-수준 사이의 손상이 직렬연결이라고 가정하고 평가하였다. 교각의 손상이 다른 부재-수준의 손상보다 시스템-수준의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 다시 말하면 가장 취약한 부재-수 준의 지진취약도가 시스템-수준의 지진취약도에 가장 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.

Structural vibration induced by earthquake hazards is one of the most significant concerns in structure performance-based design. Structural hazards evoked from seismic events must be properly identified to make buildings resilient enough to withstand extreme earthquake loadings. To investigate the effects of combined earthquake-resistant systems, shear walls and five types of dampers are incorporated in nineteen structural models by altering their arrangements. All the building models were developed as per ACI 318-14 and ASCE 7-16. Seismic fragility curves were developed from the incremental dynamic analyses (IDA) performed by using seven sets of ground motions, and eventually, by following FEMA P695 provisions, the collapse margin ratio (CMR) was computed from the collapse curves. It is evident from the results that the seismic performance of the proposed combined shear wall-damper system is significantly better than the models equipped with shear walls only. The scrutinized dual seismic resisting system is expected to be applied practically to ensure a multi-level shield for tall structures in high seismic risk zones.

The recent increase in earthquake activities has highlighted the importance of seismic performance evaluation for civil infrastructures. In particular, the container crane essential to maintaining the national logistics system with port operation requires an exact evaluation of its seismic response. Thus, this study aims to assess the seismic vulnerability of container cranes considering their seismic characteristics. The seismic response of the container crane should account for the structural members’ yielding and buckling, as well as the crane wheel’s uplifting derailment in operation. The crane’s yielding and buckling limit states were defined using the stress of crane members based on the load and displacement curve obtained from nonlinear static analysis. The derailment limit state was based on the height of the rail, and nonlinear dynamic analysis was performed to obtain the seismic fragility curves considering defined limit states and seismic characteristics. The yield and derailment probabilities of the crane in the near-fault ground motion were approximately 1.5 to 4.7 and 2.8 to 6.8 times higher, respectively, than those in the far-fault ground motion.

In Korea, most nuclear power plants were designed based on the design response spectrum of Regulatory Guide 1.60 of the NRC. However, in the case of earthquakes occurring in the country, the characteristics of seismic motions in Korea and the design response spectrum differed. The seismic motion in Korea had a higher spectral acceleration in the high-frequency range compared to the design response spectrum. The seismic capacity may be reduced when evaluating the seismic performance of the equipment with high-frequency earthquakes compared with what is evaluated by the design response spectrum for the equipment with a high natural frequency. Therefore, EPRI proposed the inelastic energy absorption factor for the equipment anchorage. In this study, the seismic performance of welding anchorage was evaluated by considering domestic seismic characteristics and EPRI's inelastic energy absorption factor. In order to reflect the characteristics of domestic earthquakes, the uniform hazard response spectrum (UHRS) of Uljin was used. Moreover, the seismic performance of the equipment was evaluated with a design response spectrum of R.G.1.60 and a uniform hazard response spectrum (UHRS) as seismic inputs. As a result, it was confirmed that the seismic performance of the weld anchorage could be increased when the inelastic energy absorption factor is used. Also, a comparative analysis was performed on the seismic capacity of the anchorage of equipment by the welding and the extended bolt.

교량은 사용년한이 증가함에 따라 노후화로 인해 역학적인 성질과 구조적인 성능이 저하되고, 이로 인해서 강진 시에 내진성능이 저하된다. 교각과 교량받침에 대한 노후화를 몇 가지 단계로 정량화하여 해석모델에 반영하였고, 노후화된 교각과 교량받침에 대하 여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였다. 교량 시스템의 파괴 메카니즘을 직렬시스템으로 가정하여, 부재-수준의 지진취약도 해석 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도를 평가하는 방법을 제안하였다. 노후도에 취약한 부재인 교각과 교량받침에 대하여 5가지 정 량적인 노후도(0, 5, 10, 25, 40%)를 가정하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였고, 이 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도 평가 를 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 교량받침 보다는 교각이 지배적인 영향을 줌을 알 수 있었다. 이는 보다 취약한 구조부재 의 지진취약도가 전체 교량시스템의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.