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표제지
목차
제출문 2
보고서 초록 3
요약문 4
Summary 7
Contents 11
제1장 서론 18
제1절 연구배경 및 필요성 18
1. 지진피해 가능성 증가 18
2. 현행 내진설계의 적용 한계 및 문제점 18
3. 경제·산업적 측면 19
4. 사회·문화적 측면 19
제2절 연구목표 21
제3절 연구내용 및 범위 22
1. 1차년도 연구내용 및 범위 23
2. 2차년도 연구내용 및 범위 24
제2장 국내·외 기술개발 현황 25
제1절 국외 성능기반 내진관련 연구동향 25
1. 미국 25
2. 일본 29
제2절 국내외 내진기술 현황 32
1. 지진분석 분야 32
2. 건축물 분야 35
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 89
제1절 국가내진성능목표 설정의 필요성 89
1. 현행기준의 내진설계의 개념 89
제2절 내진성능목표 설정 관련 설문 91
1. 일반인 대상 설문조사 결과 99
2. 전문가 대상 설문조사 결과 139
제3절 내진설계 대상 시설물 160
1. 우리나라 법정 내진설계 시설물 160
2. 내진설계 대상시설물의 검토 163
제4절 주요시설물의 내진등급 및 내진성능 170
1. 시설물의 내진등급 및 내진성능 170
2. 주요시설물의 내진등급 및 내진성능목표 설정 182
제5절 지진피해도 분석방법 191
1. 확률론적 지진피해도 분석방법 191
2. 부지응답특성 평가방법 212
3. 액상화 평가방법 220
4. 항만시설 평가방법 234
5. 내진성능 평가를 위한 해석방법 235
6. 우리나라 지진재해도 245
제6절 대상지역 지진피해도 평가 기반 구축 248
1. 서울지역 248
2. 울산지역 301
제7절 결론 및 향후 연구내용 325
(1) 국가내진성능 목표 설정 325
(2) 시설물별 내진성능 설정 326
(3) 지진도 분석 326
(4) 내진설계 대상시설물 검토 327
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 328
제5장 연구개발의 활용계획 329
제1절 연구개발의 기대성과 329
1. 기술적 측면 329
2. 경제적 측면 329
제2절 연구개발의 활용계획 330
제3절 연구개발의 향후전망 330
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보 332
제7장 참고문헌 333
별첨 : 국가내진성능기준(안) 337
목차 338
제1절 내진성능목표와 설계지반운동 340
제2절 건축물의 내진설계성능기준 357
제3절 배수갑문의 내진설계성능기준 364
제4절 공항시설의 내진설계성능기준 366
제5절 국가하천 수문의 내진설계성능기준 371
제6절 농업생산기반시설의 내진설계성능기준 373
제7절 다목적댐의 내진설계성능기준 378
제8절 댐의 내진설계성능기준 380
제9절 도로시설물의 내진설계성능기준 384
제10절 가스공급시설의 내진설계성능기준 389
제11절 고압가스저장소의 내진설계성능기준 392
제12절 액화석유가스 저장시설의 내진설계성능기준 396
제13절 도시철도의 내진설계성능기준 398
제14절 압력용기의 내진설계성능기준 403
제15절 크레인 및 리프트의 내진설계성능기준 407
제16절 석유 정제·비축·저장시설의 내진설계성능기준 409
제17절 송유관의 내진설계성능기준 412
제18절 산업단지폐수종말처리시설 내진설계성능기준 415
제19절 수도시설의 내진설계성능기준 417
제20절 어항시설의 내진설계성능기준 421
제21절 원자로 및 관계시설의 내진설계성능기준 423
제22절 발전용설비 및 송전·배전·변전설비의 내진설계성능기준 424
제23절 철도시설의 내진설계성능기준 428
제24절 폐기물 매립시설의 내진설계성능기준 433
제25절 하수종말처리시설의 내진설계성능기준 437
제26절 고속철도의 내진설계성능기준 440
제27절 항만시설의 내진설계성능기준 445
제28절 공동구의 내진설계성능기준 453
제29절 학교시설의 내진설계성능기준 456
제30절 궤도의 내진설계성능기준 462
제31절 유기시설의 내진설계성능기준 467
제32절 종합병원, 병원 및 요양시설의 내진설계성능기준 469
제33절 전기통신설비의 내진설계성능기준 476
표 1.1.1. 기 발생 대형지진에 의한 경제적 손실 19
표 2.1.1. 단락된 성능수준을 연속화하는 성능수준 27
표 2.2.1. 기본 안전 성능 목표 38
표 2.2.2. Seismic Performance Criteria 40
표 2.2.3. 설계지진동과 교량의 목표내진성능 40
표 2.2.4. 내진상세 규정의 비교 42
표 2.2.5. Code별 설계지반운동과 목표성능 비교 44
표 2.2.6. 고속철도 내진등급 45
표 2.2.7. 고속철도의 내진성능 수준 46
표 2.2.8. 지진에 의한 열차 피해 예(일본) 47
표 2.2.9. 대표적 지진 62
표 2.2.10. 주요시설물의 내진설계적용 현황(2005.10 기준) 65
표 2.2.11. 국제표준기구(ISO)의 기술동향 71
표 3.1.1. 내진성능 목표 90
표 3.3.1. 내진설계 대상시설물의 검토 169
표 3.4.1. 도로교의 내진등급과 설계지진 172
표 3.4.2. 공항시설의 내진등급 및 해당 시설물 173
표 3.4.3. 댐 시설물의 내진성능등급 및 설계지진 174
표 3.4.4. 송·변전설비의 내진성능등급 175
표 3.4.5. 폐기물 매립시설의 내진성능등급 175
표 3.4.6. 우리나라 주요시설물의 내진설계 기준 177
표 3.4.7. 내진성능 목표 190
표 3.5.1. 중진 설계(moderate-code) 수준의 건축물에 대한 취약도 함수의 매개변수 201
표 3.5.2. 약진 설계(low-code) 수준의 건축물에 대한 취약도 함수의 매개변수 202
표 3.5.3. 내진설계이전(pre-code) 수준의 건축물에 대한 취약도 함수의 매개변수 203
표 3.5.4. 강진설계(high-code) 수준의 건축물에 대한 등가 PGA의 취약도 함수 204
표 3.5.5. 중진설계(moderate-code) 수준의 건축물에 대한 등가 PGA 변수의 취약도 함수 205
표 3.5.6. 약진설계(low-code) 수준의 건축물에 대한 등가 PGA 변수의 취약도 함수 206
표 3.5.7. 내진설계이전(pre-code) 수준의 건축물에 대한 등가 PGA 변수의 취약도 함수 207
표 3.5.8. Highway System Classification 209
표 3.5.9. Damage Algorithms for Bridges 211
표 3.5.10. 부지응답특성 평가를 위한 지반조사 항목 213
표 3.5.11. 건축구조설계기준의 내진등급 및 중요도 계수 220
표 3.5.12. 지진규모별 등가진동재하횟수 (Seed et al, 1983) 230
표 3.5.13. 진동삼축시험결과 보정 (PHRI, 1997) 231
표 3.5.14. 항만시설의 분류(HAZUS) 236
표 3.5.15. INA기준의 항만구조물 분류 237
표 3.5.16. 파괴수준에 대한 분류(Degree I, II, III, IV) 238
표 3.5.17. 중력식 안벽의 파괴 기준 (INA, 2001) 240
표 3.5.18. 널말뚝 안벽의 파괴기준 (INA, 2001, 앵커의 경우 일반벽체 보다 복구가 더 어려움) 241
표 3.5.19. 말뚝지지 상판의 파괴기준 242
표 3.5.20. 셀형 안벽의 파괴기준 243
표 3.5.21. 화물운송장비의 파괴기준 244
표 3.6.1. 지반분류 방법 (건설교통부, 1997) 255
표 3.6.2. 지진계수 Ca (건설교통부, 1997)(이미지참조) 257
표 3.6.3. 지진계수 Cv (건설교통부, 1997)(이미지참조) 257
표 3.6.4. 위험도 계수 (건설교통부, 1997) 257
표 3.6.5. 행정동별 교량형식(서울시) 259
표 6.1.4.1. 지반특성별 지반가속도 증폭 계수 277
표 3.6.7. 경파 피해를 입을 건물의 추정 개체 수 280
표 3.6.8. 중파 피해를 입을 건물의 추정 개체 수 282
표 3.6.9. 대파 피해를 입을 건물의 추정 개체 수 284
표 3.6.10. 완파 피해를 입을 건물의 추정 개체 수 286
표 3.6.11. PL의 범위에 따른 액상화 피해정도 297
표 3.6.12. 행정동별 교량형식(울산시) 306
그림 1.1.1. 지진(2004.5.29, M=5.2) 18
그림 1.1.2. 일본 남서부 및 한반도 지진활동의 연계성 18
그림 2.2.1. 지진시의 열차 피해 건수 47
그림 2.2.2. 미국 Shake Map 사례 68
그림 3.1.1. 내진설계 기준 체계 89
그림 3.4.1. 국가지진위험지도 189
그림 3.5.1. 4가지 손상상태에 따른 취약도 함수의 예 200
그림 3.5.2. 교량의 취약도곡선 예 212
그림 3.5.3. 지진응답해석 수행 과정 218
그림 3.5.4. Seed와 Idriss의 액상화 평가법 개요 (Kim, 2003) 222
그림 3.5.4. Seed와 Idriss의 등가전단응력개념의 개요(Seed and Idriss, 1975) 222
그림 3.5.6. Eurocode 규정의 액상화 평가방법의 순서도 (Eurocode8, 1998) 223
그림 3.5.7. 액상화 평가 흐름도 (항만 및 어항 설계기준, 1999) 224
그림 3.5.8. 수정 Seed와 Idriss의 액상화 간이평가법 개요 (Kim, 2003) 226
그림 3.5.9. Seed와 Idriss의 액상화 저항응력비 곡선 (Seed et al., 1984) 227
그림 3.5.10. 상세평가법에 따른 액상화 평가방법의 순서도(항만 및 어항 설계기준, 1999) 228
그림 3.5.11. 지진기록과 등가진동재하횟수 (Seed et al, 1984) 230
그림 3.5.12. 진동삼축시험에 기초한 액상화 저항응력비 산정예(PHRI, 1997) 231
그림 3.5.13. 지진규모 보정계수의 추천범위 (Kim, 2003) 233
그림 3.5.14. 본 연구에서의 액상화 사례연구 개요도 233
그림 3.5.15. 중력식 안벽의 파괴기준 정의를 위해 고려해야할 거동 (INA2001) 239
그림 3.5.16. 널말뚝 안벽의 파괴기준 정의를 위한 매개변수 (INA 2001) 240
그림 3.5.17. 말뚝지지 부두의 파괴기준 정의를 위한 파라미터 (INA,2001) 242
그림 3.5.18. 셀형 안벽의 파괴기준 정의를 위한 매개변수. (INA, 2001) 243
그림 3.5.19. 크레인의 파괴 기준정의를 위한 파라미터 244
그림 3.5.20. 크레인의 전도 평가를 위한 파라미터 244
그림 3.6.1. 한반도 주변 주요 지체구조적 요소 및 응력분포 248
그림 3.6.2. 1518년 서울부근지역 발생지진의 진앙위치 및 등진도도 249
그림 3.6.3. SPT-N값과 전단파 속도사이의 경험적 상관관계식 252
그림 3.6.4. 전단파 속도 주상도 도출 과정 253
그림 3.6.5. 대표 기반암 깊이 결정 254
그림 3.6.6. 각 행정동별로 선정된 대표 시추공의 위치 254
그림 3.6.7. 서울시 행정동에 대한 지반분류 현황 256
그림 3.6.8. 내진설계기준연구II의 지표면 표준 설계응답스펙트럼 257
그림 3.6.9. 교량의 분포도(서울시) 258
그림 3.6.10. HWB3 268
그림 3.6.11. HWB4 268
그림 3.6.12. HWB5 269
그림 3.6.13. HWB7 269
그림 3.6.14. HWB10 270
그림 3.6.15. HWB11 270
그림 3.6.16. HWB12 271
그림 3.6.17. HWB14 271
그림 3.6.18. HWB15 272
그림 3.6.19. HWB16 272
그림 3.6.20. HWB17 273
그림 3.6.21. HWB19 273
그림 3.6.22. HWB22 274
그림 3.6.23. HWB23 274
그림 3.6.24. HWB26 275
그림 3.6.25. HWB28 275
그림 3.6.26. 지반특성 분포 입력자료 276
그림 3.6.27. 행정동 별 건물의 바닥면적 276
그림 3.6.28. 시나리오지진의 최대가속도(PGA) 277
그림 3.6.29. 경파 이상 피해 건물 비율 277
그림 3.6.30. 경파피해 건물 합계 278
그림 3.6.31. 고층건물에 대한 경파피해 278
그림 3.6.32. 중층건물에 대한 경파피해 279
그림 3.6.33. 저층건물에 대한 경파피해 279
그림 3.6.34. 중파피해 건물 합계 281
그림 3.6.35. 고층건물에 대한 중파피해 281
그림 3.6.36. 중층건물에 대한 중파피해 281
그림 3.6.37. 저층건물에 대한 중파피해 281
그림 3.6.38. 대파피해 건물 합계 283
그림 3.6.39. 고층건물에 대한 대파피해 283
그림 3.6.40. 중층건물에 대한 대파피해 283
그림 3.6.41. 저층건물에 대한 대파피해 283
그림 3.6.42. 완파피해 건물 합계 285
그림 3.6.43. 고층건물에 대한 완파피해 285
그림 3.6.44. 중층건물에 대한 완파피해 285
그림 3.6.45. 저층건물에 대한 완파피해 285
그림 3.6.46. 인구 100명당 사상자 비율 287
그림 3.6.47. 직접적인 경제적 손실액 287
그림 3.6.48. 서울 강동구 액상화 평가결과 289
그림 3.6.49. 서울 강서구 액상화 평가결과 291
그림 3.6.50. 서울 강남구 액상화 평가결과 293
그림 3.6.51. 서울 강남구 액상화 평가결과 295
그림 3.6.52. 서울시 액상화 재해도 298
그림 3.6.53. 1643년 울산부근지역 발생지진의 진앙위치 및 등진도도 301
그림 3.6.54. 울산지역 부근의 단층분포도 302
그림 3.6.55. 양산단층계 부근의 진앙분포 303
그림 3.6.55. 울산광역시의 행정구역도 304
그림 3.6.56. 보유된 데이터에 대한 시추공의 위치 304
그림 3.6.57. 교량의 분포도(울산시) 305
그림 3.6.58. HWB3 308
그림 3.6.59. HWB4 308
그림 3.6.60. HWB5 309
그림 3.6.61. HWB7 309
그림 3.6.62. HWB10 310
그림 3.6.63. HWB11 310
그림 3.6.64. HWB14 311
그림 3.6.65. HWB16 311
그림 3.6.66. HWB22 312
그림 3.6.67. HWB23 312
그림 3.6.68. HWB28 313
그림 3.6.69. 울산지역 지반특성 분포 314
그림 3.6.70. 가상지진에 대한 최대가속도 314
그림 3.6.71. 울산시 남구 신정3동 부근 지역의 하수관 분포 (하수관 길이 따라 색깔로 구분하여 도시함) 315
그림 3.6.72. 하수관의 피해 : 하수관 100m 당 보수 건수 316
그림 3.6.73. 하수관의 피해 : 하수관 보수 건수 비율 (그림 3.6.72의 사각형부분의 확대) 316
그림 3.6.74. 울산남구 액상화 평가결과 319
그림 3.6.75. 울산 북구/중구/울주 액상화 평가결과 321
그림 3.6.76. 울산시 액상화 재해도 323
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I. 제목
국가내진성능 목표설정 연구개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 연구개발의 목적
본 연구는 사회구성원이 공감하는 국가내진성능 목표를 설정하고 이에 부합되도록 개별시설물의 내진등급 및 내진성능을 정의하는 것을 목표로 한다.
2. 연구개발의 필요성
1) 기술적 측면
① 대규모 피해 지진 빈발
② 우리나라의 대규모 지진피해 가능성 증가
③ 현행 내진설계의 적용 한계 및 문제점
- 1997년 자연재해대책법의 제정에 따라 20개 시설에 대해 내진설계가 법제화 되고 2004년 확대 적용되었으나, 지진피해에 따른 조속한 사회기능을 회복하기 위해서는 대상시설물에 대한 충분한 검토가 요구됨
- 지진에 대한 시설물의 위험도를 예측하기 위해서는 시설물이 지탱해야할 기준지진과 시설물이 겪는 손상 및 취약점을 고려해야 하나 우리나라의 내진설계기준은 과거 역사지진이나, 자료지진을 통계 및 확률적으로 분석하고, 시설물의 궁극적인 목표를 인명안전에 주안을 두고 있음.
- 따라서, 지진 발생시 그에 대한 시설물의 손상, 인적 피해, 사용 정지에 의한 경제적 손실을 예측하지 못해 국가전체적인 손실의 측면에서 볼 때 가장 효과적인 방법으로 그 손실을 최소화시키기 위한 국가내진성능 목표 설정이 요구됨.
2) 경제·산업적 측면
① 과거 30년간 많은 인명피해를 동반한 대형지진이 빈번하게 발생하고 있으며 특히, 내진설계의 잘 수행된 국가의 경우에는 지진에 의한 인명피해가 적어도 시설물의 손상에 따르는 과다한 재산피해로 복구에 많은 어려움을 겪고 있음
② 우리나라도 인구증가, 도시화 확대, 기반시설 확대 등으로 지진취약도가 증가하고 있으며 특히, 기존시설물의 불확실한 내진성능으로 지진취약도가 가중되고 있음
③ 우리나라의 경우 현행 내진설계의 기본목표는 인명보호이기 때문에 지진에 의해 가옥, 건물 및 사회기반시설이 대규모로 붕괴되는 경우 사회가능을 조속히 회복하기 어려워 치명적인 국가재난으로 이어질 수 있음. 따라서, 인명피해의 최소화뿐만 아니라 조속한 사회기능 회복을 위한 안전장치가 절실히 필요함.
3) 사회·문화적 측면
① 지진 시 피해수준에 대한 사회구성원의 공감대 형성이 필요하며 사회기능 회복을 위한 정량적인 데이터를 제공할 필요가 있음
② 경제발전에 따라 재해에 대한 의식이 높아지고 있어 시설물의 관리 주체 또는 소유주의 요구에 부응하는 시설물의 내진성능을 제공할 필요가 있음.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1) 국가내진성능 목표 설정
① 해외 지진대책 개념 조사
② 국가 내진성능 또는 도시내진성능 연구동향 조사
③ 국가내진성능 목표 설정 기초 조사
④ 설문조사(전문가 그룹, 일반인 그룹) 및 분석
⑤ 내진성능 목표 설정
2) 시설물별 내진성능 설정
① 시설물 내진설계 개념 조사
② 내진등급, 내진성능 설정
③ 내진성능별 취약도 분석
3) 지진도 분석
① 우리나라 지진재해도 검토
② 지진도 분석 방법 조사
③ 상정 지진에 대한 지진도 해석, 평가
④ 신개념 내진성능 설정에 따른 지진도 해석, 평가
4) 내진설계 대상시설물 검토
① 해외 내진설계 대상 시설물 조사
② 내진설계 법정시설물의 타당성 검토
IV. 연구개발결과
- 현재 지진재해대책법에서 다루는 모든 개별 시설물에 대한 내진성능 설정
3) 지진재해도 및 피해도 분석
V. 연구개발결과의 활용계획
1) 국가내진성능 목표 설정에 따른 개별 시설물별 내진등급, 내진성능 설정으로 일관된 내진설계 개념을 확립하였음. 따라서 이를 근간으로 개별시설물의 새로운 내진설계기준 제정에 활용함.
2) 기존 시설물 내진성능평가 및 내진성능향상에 있어 적정한 내진성능수준을 제시함으로 써 내진성능평가지침 및 내진보강지침으로 활용
3) 지진피해도 평가에 따른 피해규모 산정으로 지진방재 조직 및 합리적 복구자원 확보에 활용
4) 피해시나리오에 따른 피해예측으로 합리적이고 효율적인 자원 분배 계획 수립
5) 다단계 내진성능 설정으로 손상제어가 가능한 내진해석기법 및 내진설계 방법 개발에 활용
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