댐 내진설계기준 개정 및 내진성능평가 고도화

조성배 ( Seong-bae Jo ),김남룡 ( Nam-ryong Kim ),김태민 ( Tae Min Kim ),박동순 ( Dongsoon Park ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

2016년 경주지진(M5.8), 2017년 포항지진(M5.4)이 연이어 발생하면서 지진에 대한 국민들의 관심이 높아졌다. 특히 댐, 교량 등과 같은 SOC 시설물의 경우 내진설계 및 성능평가의 중요성이 더욱 대두되고 있는 실정이다. 소방방재청(현행정안전부)은 2017년 「지진·화산재해대책법」 및 동법 시행령에 따른 ‘시설별 내진설계기준’의 일관성유지를 위하여 「내진설계기준 공통적용사항」을 제정하였고 이에 따라 2018년 각 시설물의 내진설계기준을 개정하도록 하였다. 이로 인하여 댐내진설계기준(KDS 54 17 00)이 2019년 개정되었으며, 개정사항에 따라 댐의 내진성능평가에 얼마나 영향을 미치는지 확인하기 위해 일반적인 댐에 대하여 내진성능평가를 수행하였다. 약 45m 높이의 댐에 대하여 기존 Newmark 변위법으로 수행한 내진성능평가 결과와 금번 개정된 내진설계기준에 의한 성능평가 결과를 비교한 결과 Newmark 변위법은 지진파 선정에 따라 결과에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 내진설계기준 개정(표준설계응답스펙트럼)에 따른 댐체의 지진시 침하량 변화는 미비한 것으로 나타났으며 4,800년 재현주기에 따른 침하량 증가는 급격히 증가하는 것으로 평가되었다. 이번 댐내진설계기준 개정은 동역학적 설계방법이 기존 ‘보조적 수단’에서 정식 ‘설계방법’으로 채택되어 설계방법을 다변화 하였으나 기존 Newmark 방법을 기본으로 선택하여 동적소성해석법을 활성화 하는데에는 한계가 있다. 또한, 동역학적 설계방법이 정식으로 채택됨에 따라 내진성능평가시 정역학적 해석법 보다는 보다 고도화된 동역학적 해석법을 활용한 성능평가절차가 마련되는 것이 필요하다. 기존 내진성능평가절차에서는 진도법으로 성능평가를 수행한 결과가 기준안전율 미달 시 동역학적 해석법으로 안전이 확인되었을 때 시설물의 등급을 한단계 향상시켰으나 동역학적 설계방법으로 내진성능평가를 수행하도록 하여 동적소성해석법을 화성화할 필요가 있다.

소화전 함의 내진설계 최적화 방법에 관한 연구

오흥규(Oh, Heunggyoo),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.2

최근 행정안전부의 ‘내진설계기준 공통 적용사항’에 따른 개정된 ‘건축구조기준’과 ‘소방시설의 내진설계기준’으로 비구조요소인 소방시설의 지진하중과 구조안전성에 대한 중요성이 대두되고 있다. 경주(2016)와 포항(2017)에서 발생한 리히터 규모 5.0 이상의 지진 피해사례에서는 벽체와 소화전 함이 파손 또는 변형되어 문을 열 수 없는 문제가 발생하였고, 이로 인해 내진설계가 되지 않은 소화전 함과 내부기기들의 파손, 변형, 이탈로 오작동을 일으켜 화재 위험성이 증가하였다. 본 연구는 소화전 함의 내진설계 규정에 맞도록 지진하중을 산정하고, 성능은 3D Modeling과 구조해석 시뮬레이션 및 구조부재와 정착을 검토하여 구조안전성을 확인하였다. 또한, 소화전 함의 내진설계 성능 영향인자에 따라 시뮬레이션 결과를 분석·비교하여 최적화된 내진설계 방안을 제안하였다. As per the revisions to the Korean Building Code and the Seismic Design Code for fire protection systems in accordance with the Common Applications of the Seismic Design Code by the Ministry of the Interior and Safety, earthquake load and structural safety of a non-structural element are considered as important parameters for a fire protection system. In Richter scale 5.0 or higher earthquake damage cases occurring in Gyeongju (2016) and Pohang (2017), walls and hydrant boxes were broken or deformed such that their doors could not be opened. Therefore, the breakage, deformation, and detachment of hydrants and internal devices without the seismic design caused malfunction and increased the fire risk. In this study, the earthquake load was calculated according to the seismic design regulation on the hydrant box and the structural stability was verified by 3D model review, structural analysis simulation, the structural member, and the anchorage for performance. Moreover, an optimized seismic design plan was proposed by analyzing and comparing the simulation result for the factors governing the seismic design performance of a fire hydrant box.

일반교량의 내진성능 확보를 위한 기본설계

국승규,Kook, Seung-Kyu 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.1

일반교량은 상부구조, 연결부분, 하부구조 및 기초로 구성되어 있고 내진성능은 하부구조와 연결부분의 파괴메카니즘에 의해 결정된다. 그러므로 내진설계는 구조부재의 설계강도, 즉 설계단면을 결정하는 기본설계단계에서 수행되어야 한다. 도로교설계기준 내진설계편은 두 가지 기본설계 방식을 제시하고 있다. 첫째는 기존 설계방식으로 내진설계편이 제시한 응답수정계수를 적용하는 방식이고 둘째는 새로 도입된 연성도 내진설계 방식으로 설계자가 응답수정계수를 결정하는 방식이다. 이 연구에서는 일반교량을 대상으로 두 설계방식을 같이 적용하는 기본설계를 수행하고 내진성능 확보의 관점에서 요구되는 보완사항을 제시하였다. Structural elements of typical bridges are superstructure, connections, substuctures and foundations and earthquake resistance is decided with the failure mechanism formed by substuctures and connections. Therefore earthquake resistant design should be carried out in the basic design step where design strengths, e.g. design sections for structural elements are determined. The Earthquake Resistant Design Part of Korean Roadway Bridge Design Code provides two basic design procedures. The first conventional procedure applies the Code-provided response modification factors. The second new procedure is the ductility-based earthquake resistant design, where designer can determine the response modification factors. In this study, basic designs including the two design processes are carried out for a typical bridge and supplements are identified in view of providing earthquake resistance.

기계설비 국내외 내진설계기준 분석

허석민(Suk Min Her),박종준(Jong Jun Park),홍화영(Hwa Young Hong) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

국내외 내진설계 기준을 비교해보면, 한국과 미국의 내진설계 기준은 유사하며, 일본에서는 일본에 특화한 내진설계를 적용하고 있다고 볼 수 있겠다. 기계 장비는 내진 시 주로 내진앵커, 스토퍼 또는 지진완충기, 내진성능이 있는 방진기를 적용하여 전도 및 이탈 방지의 내진설계를 적용하고 있다. 이 내진 고정장치는 ASHRAE 핸드북에서는 인증을 요구하고 있으나 국내에는 장비 자체의 내진성능 인증서나 기초의 구조 안전성 검증 등의 기준이 없기에 장비 자체의 내진 성능의 여부에 상관없이 장비 외면의 이탈 및 전도 방지를 하고 있다. 따라서 국내 실정에 맞게 고정장치의 성능을 검증하는 상세 지침과 인증에 대한 요구가 있어야 하겠다.

기계설비 국내외 내진설계기준 분석

허석민(Suk Min Her),박종준(Jong Jun Park),홍화영(Hwa Young Hong) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

국내외 내진설계 기준을 비교해보면, 한국과 미국의 내진설계 기준은 유사하며, 일본에서는 일본에 특화한 내진설계를 적용하고 있다고 볼 수 있겠다. 기계 장비는 내진 시 주로 내진앵커, 스토퍼 또는 지진완충기, 내진성능이 있는 방진기를 적용하여 전도 및 이탈 방지의 내진설계를 적용하고 있다. 이 내진 고정장치는 ASHRAE 핸드북에서는 인증을 요구하고 있으나 국내에는 장비 자체의 내진성능 인증서나 기초의 구조 안전성 검증 등의 기준이 없기에 장비 자체의 내진 성능의 여부에 상관없이 장비 외면의 이탈 및 전도 방지를 하고 있다. 따라서 국내 실정에 맞게 고정장치의 성능을 검증하는 상세 지침과 인증에 대한 요구가 있어야 하겠다.

지진격리교량과 강재받침교량의 연성파괴메커니즘에 의한 비교내진설계

국승규(Kook Seung Kyu) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.1A

지진격리교량은 내진설계가 도입된 이후 실무에서 많이 설계, 시공되고 있으나 현재 실무에서 제시하고 있는 설계결괴는 불필요하게 높은 기능수행수준과 취성파괴메커니즘으로 내진설계개념에 부합하는 설계라 할 수 없다. 이는 기존의 설계관행인 하부구조의 과다한 강성과 내진설계방식의 인식부족에 기인한 것이다. 이 연구에서는 기존의 설계관행에 의해 설계된 지진격리교량을 선정하고, 통일한 교량에 격리받침 대신 강재받침을 사용한 강재받침교량을 설정하여 비교내진설계를 수행하였으며, 이로부터 내진설계에서 요구되는 성능수준을 확보하기 위한 각 교량의 내진설계절차를 제시하였다. 강재받침교량에 비해 지진격리교량은 시산법과 반복해석을 적용해야 하는 복잡한 설계절차가 요구되는 반면 상대적으로 높은 기능수행수준을 제공한다는 것을 확인하였다. 그러나 강재받침교량도 하부구조 강성을 조정하면 요구되는 기능수행수준을 만족할 수 있으므로, 연성파괴메커니즘의 확보가 불가능한 경우 지진격리교량을 대안설계로 고려하는 것이 합리적인 내진설계과정이라는 것을 제시하였다. Many isolated bridges are designed and constructed after the introduction of the seismic design. However those bridges designed in engineering fields have unnecessarily high serviceability limit and brittle failure mechanism, which do not satisfy the seismic design concept. Such design results are due to the excessive substructure stiffness of the conventional design method as well as the misunderstanding of the seismic design method. In this study an isolated bridge designed with the conventional design method is selected and the same bridge with steel bearings is modelled for the comparative seismic design. From the comparison, the seismic design procedures satisfying the required performance levels are provided for the two bridges. It is confirmed that the isolated bridge requires more complicated design procedure with trial and error methods and reanalyses but provides higher serviceability limit compared to the bridge with steel bearings. However, because the required serviceability limit can also be obtained by adjusting substructure stiffness, it is a resonable seismic design process that an isolated bridge is to be considered as an alternative design when the ductile failure mechanism is not obtained with a bridge with steel bearings.

기계설비 국내외 내진설계기준 분석

허석민(Suk Min Her),박종준(Jong Jun Park),홍화영(Hwa Young Hong) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

국내외 내진설계 기준을 비교해보면, 한국과 미국의 내진설계 기준은 유사하며, 일본에서는 일본에 특화한 내진설계를 적용하고 있다고 볼 수 있겠다. 기계 장비는 내진 시 주로 내진앵커, 스토퍼 또는 지진완충기, 내진성능이 있는 방진기를 적용하여 전도 및 이탈 방지의 내진설계를 적용하고 있다. 이 내진 고정장치는 ASHRAE 핸드북에서는 인증을 요구하고 있으나 국내에는 장비 자체의 내진성능 인증서나 기초의 구조 안전성 검증 등의 기준이 없기에 장비 자체의 내진 성능의 여부에 상관없이 장비 외면의 이탈 및 전도 방지를 하고 있다. 따라서 국내 실정에 맞게 고정장치의 성능을 검증하는 상세 지침과 인증에 대한 요구가 있어야 하겠다.

지진에 대비한 경기도 내진대책과 정책개선

남지현,이양주,민병길,염유경,선창국,김한샘,엄태성,고동희,조희은,이세연 경기연구원 2017 정책연구 Vol.- No.-

최근 들어 지구 온난화가 심화됨에 따라 지진, 폭풍, 홍수 등 자연재해가 빈번하게 발생하고 있으며 피해 규모도 증가하고 있다. 큰 규모의 인명 피해와 도시 기반 시설의 파괴로 도시의 기능을 상실하게 되는 부정적인 파급 효과를 야기하고, 그 결과 도시를 개간하고 재작동 되기 위한 시간과 비용이 막대하게 소요된다. 자연재해는 상당한 경제적 피해를 야기한다. 자연재해 중 지진은 그 인명피해와 피해액의 규모가 폭풍 다음으로 큰 막대한 자연재해이다. 자연재해는 인간이 통제할 수 없기 때문에 면밀히 조사하여 최대한 예방하고 대응 구축이 필요하다. 우리나라의 지진관측횟수는 지진관측망의 증가와 더불어 지진관측기술이 현대화되기 시작한 1990년대 중반 이후 급격한 증가추세를 보이고 있다. 2016년 9월 12일 경주에서 5.8규모인 역대 최대 규모의 지진이 발생하여 큰 충격을 주었다. 경주지진은 인명피해 부상 26명, 재산피해(5,368건) 약 110억 원, 공공시설 피해(182건) 약 58억 원, 문화재 피해(59건) 약 50억 원의 피해가 발생하였다. 이후 2017년 11월 15일 포항에서 5.4규모의 지진이 발생하였으며, 인명피해 부상 92명, 이재민 1,797명, 공공시설 피해(404건) 532억 원, 사유시설 피해(30,878건) 439억 원 등 사상 최대 피해를 발생시켰다. 경주 지진과 포항지진으로 우리나라는 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 것을 알 수 있다. 또한, 지진은 지진 자체의 파괴력 뿐 만 아니라 쓰나미와 같은 2차 자연 재해를 발생시킬 수 있으며, 이러한 재앙은 단시간 안에 일어날 수 있다. 우리나라 건축물 내진성능은 88년 내진설계 의무화로부터 적용되고 있으나 이를 검증하는 절차나 건축행정시스템이 불완전하다는 측면에서 내진 기준 뿐 아니라 실제적 건축물 내진성능 확보를 위한 제도, 정책, 관리의 체계적 검토가 필요하다. 경기도 건축 및 도시운영 시스템의 지진대책에 대한 종합적 지진대비 목표설정과 현황 점검, 경기도 건축물 내진안전을 위한 근본적인 대책이 필요한 시기이다. 본 연구에서는 국내외 지진방재 정책과 건축물의 내진현황을 검토하고 경기도 내 지진취약지역을 도출하여 경기도 지진 현장대응 및 사후대책수립을 위한 정책제언을 도출하였다. 현재 지진발생 현황 및 지진관련 정책의 변화를 살펴보기 위해 단층현황, 국내외 지진발생 피해현황, 지진으로 인한 사회·경제적 피해현황, 국내 및 경기도의 지진방재 정책 및 주요 사업들을 조사하였다. 일본, 미국 등 국외 지진방재정책과 내진설계 기준에 대한 사례조사를 통해 현재 국내 및 경기도와의 차이점을 도출하고 경기도에 필요한 부분을 파악하였으며, 시추자료를 토대로 지반을 분석하여 경기도 지진취약지역을 도출하였고, 내진설계 현황파악을 통해 경기도의 현재 취약점과 문제점을 도출하였다. 또한, 기술적으로 고려해야 할 부분을 도출하기 위해 건축물 내진설계, 교통 및 도시기반시설의 지진대응 방안에 대해 살펴보았다. 이러한 조사내용들을 바탕으로 경기도 지진현장 대응 및 사후대책 수립을 위한 정책제언을 도출하였다. 첫 번째로, 내진현황에 따른 실태조사 및 내진정책 수립을 위해서는 경기도 내진현황에 대한 실태조사 및 지진대응 매뉴얼 개발, 기존시설 내진성능 평가방법 및 평가기준 필요, 기존의 피해상황을 고려한 주요 건축물별 내진보강 시범사업 마련, 지진 취약 건축물 유형(용도, 규모, 구조 등)에 맞는 내진보강 시범 사업, 내진적용 현황에 대한 구체적인 내진건축정보시스템 마련이 필요하다. 두 번째로, 경기도형 통합방재대책수립 및 정책개선을 위해서는 경기도 내진 및 지진재난 대응 관련 조례체계 개선, 용도별·시도별 피난시스템 구축 및 방재시설 확충, 긴급상황 대응체계 매뉴얼 마련, 지진취약지역 우선도출을 통한 피해 시뮬레이션 구축 및 재해지도 제작, 도시계획 통합형 방재대책 수립 등이 필요하다. 마지막으로, 긴급 상황에 대한 조직대응시스템 구축 및 사후대책 수립을 위해서는 긴급재난 시 중앙과 광역시도의 역할분담 및 관계기관간의 협조체계 구축, 시군 연계형 도시 및 기반시설의 통합적 재난대응 모니터링 시스템 구축, 지진방재 조직 및 지휘체계의 개선, 골든타임내 지진현장대응 및 사후대책 수립, 취약 지역의 주민중심 비상대응팀 구축과 안전문화활동 활성화 등을 도모해야 한다. 제시된 정책들은 체계적인 시행이 가능하도록 단중장기로 분류하였으며, 실태조사, 대책수립, 사후대응 등 각 시기에 맞게 정책들을 분류함으로써 경기도 전체의 지진대비 및 지진발생 시 원활한 사후대응이 가능할 것이다. Natural disasters cause critical economic damage and negatively impact human life and urban infrastructure. Chief among these disasters, the earthquake stands as one of the most potentially deadly and damaging events, along with severe thunderstorms. Since we cannot yet neither control nor predict these disasters, prudence dictates their thorough investigation for the implementation of required preparedness policies. Since 1990, with advances in seismographic detection technology and station networks, detection numbers more accurately indicate increases in earthquake risk in certain regions. Indeed, it was shocking to Koreans to witness large, successive earthquakes in the Gyeongju and Pohang regions in 2016 and 2017. In Gyeongju, an earthquake with magnitude 5.4 on the Richter scale damaged 182 public facilities buildings causing damage in the amount of ￦5,800,000,000, along with 59 cases of cultural asset damage totaling another ￦5,000,000,000. The Nov. 15, 2017 Pohang earthquake was responsible for 26 injuries caused by falling building debris, along with permanently displacing 1,797 people from homes that were totally destroyed. In addition, the Pohang event caused damage to 30,878 private facilities totaling ￦43,900,000,000. 404 public facilities suffered damage totaling ￦53,200,000,000, and there were 5,368 cases of personal asset damage reported totaling another ￦11,000,000,000. The combination of these 2 major events demonstrates that Korea is not impervious to the dangers brought by earthquakes. Earthquakes are responsible for several secondary disaster threats, including: landslides, sinkholes, and long-term structural damage. Compounding the threat, submarine earthquakes are the leading cause of tsunamis. Since the application of 1988’s architectural laws governing aseismic design, earthquake resistant protections have been applied, however, the systemic examination of the policies and management indicates the inevitability of imperfections in the process of actual implementation. These indicate weaknesses in the procedural and administrative systems allowing designs to slip through the cracks. The investigation of the current situation of buildings demonstrates the need for overall policy improvement for earthquake-proof architecture. The research examined the advanced policies of earthquake-proof architecture from abroad; the current situation of said policies in Gyeonggi-do based on statistical data, and also extrapolated districts vulnerable to the earthquake threat as grounds for adaptable policy development for further preparedness. Research included earthquake fault lines, the current state of economical and social damage, and the earthquake disaster prevention policies in Korea and abroad, along with Gyeonggi-do’s primary policies and ongoing projects. Through analysis of drilling material and statistic data was conducted with relation to vulnerable land. The overall value and amount of properties with vulnerable architectures with the current situation of seismic design through the application of incremental changes to architectural regulation laws was considered. Through this, a suitable technical approach to architectural policy and improvement therein can be realized. The recommendations based on this research can be divided into three categories; Large-scale, seismic design and reinforcement policy, Integrated disaster prevention policy, Systemic response organization in urgent situations. Each proposed recommendation implemented into detailed projects, which can serve as alternatives for the practical preparation of Gyeonggi-do earthquake policy, and implemented in short-term, mid-term, and long-term phases.

지하 구조물 외벽에 적용되는 방수재료의 구조체 거동 및 진동 대응 성능 설계 제안 연구

김수연,김명지,오상근 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.1

본 연구에서는 건설 구조물에 사용되는 건설 자재 중 콘크리트 구조체에 전면 부착 시공되어 건축물의 내외부로부터 스며들거나 넘쳐흐르는 물을 막을 수 있는 차단마감재인 방수재료에 있어 가속 환경 조건 속의 지하 외벽에서의 방수 성능 설계의 일환으로 내진 성능 설계 가능성을 제안하고 그 품질검증 시험방법에 대해 검토하였다. 국내외 건설자재 내진설계 현황을 살펴보았을 때, 국내의 경우 아직까지 현행법상 건축 과정에서의 내진설계 규제는 있지만 자재에 대한 규제는 없어 내진용 제품군이 드물고 대부분 시공법에 의존하고 있는 상황이다. 국외의 경우 일본, 캐나다, 독일과 같이 비구조재에 내진성능을 부여한 다양한 건축자재가 개발되고 있음을 확일 할 수 있었고, 이러한 내진설계 개념은 앞장에서 살펴본 바와 같이, 지하 콘크리트 구조체에 전면접착 혹은 부분 부착되어 시공되는 선행 외방수재료에 있어 지진에 대한 보완 대응력을 가질 수 있다면 내진 설계된 구조체와 함께 누수 예방 및 방지 기술로서 그 적용성을 기대할 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the possibility of seismic performance design was proposed and the quality verification test method was reviewed as part of the design of waterproof performance in underground walls under accelerated environment conditions for waterproofing materials, which are barrier and finishing material that can prevent ingress or overflowing water from inside and outside of a building by attaching all of the construction materials used in construction structures. Considering the current state of earthquake-resistant design of construction materials in Korea and abroad, seismic product groups are rare and mostly dependent on construction methods because there are no regulations on materials, although there are still regulations on earthquake-resistant design in the building process under the current law. Overseas, it was possible to confirm that various building materials that gave seismic performance to non-structural materials, such as Japan, Canada, and Germany, are being developed. If it is possible to have a complementary response to earthquakes in the advanced external waterproofing materials, it can be expected to be applicable as leak prevention and prevention technology along with the seismic designed structure.

고속철도 토목구조물의 내진 설계 개선에 관한 연구

이승원 경복대학 1999 京福論叢 Vol.3 No.-

본 연구에서는 고속철도 토목구조물의 설계시 사용되는 내진설계기준의 개선을 위하여 상위개념의 성능기준과 하위개념의 기술기준으로 이원화하여 먼저 상위개념의 내진설계기준에 대하여 연구하였다. 본 연구결과 작성된 고속철도 구조물의 상위개념의 내진설계기준은 다단계의 지진재해수준과 이에 따른 설계목표를 규정하고 있는 다단계 성능수준을 만족하도록 하는 미래 지향적인 내진설계기준으로, 구조물의 안전성외에 열차의 운행에 따른 안전성을 동시에 확보하고 기술자의 선택의 다양성을 확대시킨 것이다. 이는 현재 사용되고 있는 고속철도 내진설계 시방기준을 수정하고 개선점을 반영한 것으로 보다 합리적이고 실용적인 내진설계 기준으로 판단된다. 또한 좀 더 정확한 내진설계를 위하여 추가적인 연구가 지속되어야 할 것이다. In this study, performance criterion of high level concept is studied for high-speed railway substructure seismic design. This developed high level seismic design criterion is developed based on both multi-level performance level and safety of high-speed train running. This developed criterion is improved present seismic criterion for various point, and more efficient seismic criterion than present high-speed railway substructure seismic design criterion. Therefore this results may be efficient and useful seismic design criterion. Further additional numorous study is required for more accurate seismic design.