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SUMMARY

목차

제1장 서론 59

1.1. 연구 배경 및 목표 59

1.1.1. 연구 배경 및 필요성 59

1.1.2. 연구 목표 62

1.2. 연구 내용 및 방법 63

1.2.1. 연구 내용 63

1.2.1.1. 연구 목표 및 내용 63

1.2.1.2. 세부 연구 목표 및 내용 63

1.2.2. 연구 방법 64

1.3. 연구의 구성 및 흐름 66

1.3.1. 연구의 전체 구성 및 흐름 66

1.3.2. 연구 추진전략 67

1.3.3. 세부 연구 흐름 68

1.3.3.1. 저층 건축물 현황 68

1.3.3.2. 내진성능 실태 분석 68

1.3.3.3. 내진성능 평가방법 검토 및 개선 69

1.3.3.4. 구조형식별 내진보강 방안 도출 69

1.3.3.5. 내진성능 검증 실험 71

1.3.3.6. 경제성 분석 72

1.3.3.7. 내진보강 지침(안) 및 기술 표준(안) 제시 73

1.3.3.8. 내진보강 활성화 방안 73

제2장 내진설계 기준 및 평가법 현황 분석 75

2.1. 국내·외 저층 건축물의 지진피해 사례 분석 75

2.1.1. 국내 75

2.1.2. 미국 84

2.1.3. 일본 88

2.1.4. 기타 97

2.2. 국내·외 내진설계 기준의 변천 109

2.2.1. 국내 109

2.2.2. 국외 113

2.2.2.1. 미국 113

2.2.2.2. 일본 122

2.2.3. 국내외 내진설계 기준 비교 126

2.3. 기존 내진성능 평가방법 현황 130

2.3.1. 일반사항 130

2.3.2. 미국의 내진성능 평가방법 131

2.3.2.1. 미국 내진성능 평가방법 개발현황 131

2.3.2.2. 미국의 내진성능 평가방법 소개 132

2.3.2.3. 성능스펙트럼에 의한 내진성능 평가 절차 139

2.3.2.4. 비선형 동적해석에 의한 내진성능 평가 150

2.3.3. 일본의 내진성능 평가방법 151

2.3.3.1. 일본의 내진성능평가 개요 151

2.3.3.2. 1차 진단법 154

2.3.3.3. 2차 진단법 156

2.3.3.4. 3차 진단법 159

2.3.3.5. 일본의 내진성능 평가방법 종합 159

2.3.4. 국내의 내진성능 평가방법 160

2.3.4.1. 국내의 내진성능 평가방법 연구 동향 160

2.3.4.2. 한국 철근콘크리트 건물의 내진진단법 163

2.3.4.3. 구조 내진성능 평가에 관한 기술지침(안) 167

2.3.4.4. 기존 건축물의 내진성능 평가 및 향상요령 170

2.3.4.5. 국내실정에 맞는 취성파괴형 및 삼중수평저항 시스템 건축물의 내진성능 평가기법 개발 172

2.3.4.6. 저층 철근콘크리트 건물의 간이 내진성능 평가방법 174

2.3.4.7. 기존 건축물의 내진성능 평가 및 향상요령 개정보완 179

2.3.5. 기존 내진성능 평가방법 분석 185

2.3.5.1. 각국의 내진성능 평가방법 비교 185

2.3.5.2. 국내의 내진성능 평가방법 비교 190

2.4. 소결 193

2.5. 참고문헌 193

제3장 저층 건축물의 현황 분석 및 내진성능 실태조사 분석 199

3.1. 국내 저층 건축물의 년대별 구조형식별 현황 199

3.1.1. 건축시기에 의한 분류 199

3.1.2. 층수에 의한 분류 202

3.1.2.1. 다세대 및 공동주택 202

3.1.2.2. 제1종 근린생활시설 204

3.1.2.3. 제2종 근린생활시설 206

3.1.2.4. 학교 208

3.1.3. 구조형식에 의한 분류 208

3.1.3.1. 다세대 및 공동주택 208

3.1.3.2. 제1종 근린생활시설 214

3.1.3.3. 제2종 근린생활시설 219

3.2. 저층 건축물의 현황 분석 224

3.2.1. 개요 224

3.2.2. 건축물의 통계자료 현황 227

3.2.2.1. 기존 건축물의 현황 227

3.2.2.2. 건축허가 및 착공 통계현황 228

3.2.3. 건축물 현황분석 233

3.2.3.1. 착공 건축물의 구조재료별 동수분포 경향 233

3.2.3.2. 건축물의 층수 및 구조재료별 동수와 연면적 237

3.2.4. 저층 건축물 현황 분석 257

3.2.4.1. 건축물 동수 및 연면적 현황 257

3.2.4.2. 내진설계 미적용 건축물 현황 259

3.3. 저층 건축물의 내진성능 실태조사 분석 263

3.3.1. 개요 263

3.3.2. 실태조사 표본 265

3.3.2.1. 표본선정 조건 265

3.3.2.2. 표본 건축물의 자료수집 현황 266

3.3.2.3. RC조 건축물 268

3.3.2.4. 조적조 건축물 277

3.3.2.5. 저층 건축물의 구조적 특성 302

3.3.3. 저층 건축물의 내진성능 실태 306

3.3.3.1. RC조 건축물 306

3.3.3.2. 조적조 건축물 315

3.4. 소결 324

3.5. 참고문헌 326

제4장 내진보강 기법 및 사례분석 327

4.1. 내진보강 개요 327

4.1.1. 건축물 내진보강의 필요성 327

4.1.2. 건축물의 내진보강 기본 개념 328

4.1.3. 내진보강계획의 수립 332

4.2. 내진보강 기법 334

4.2.1. 보강기법의 종류 334

4.2.2. 강성 및 연성 향상 보강기법 335

4.2.3. 제진 보강기법 343

4.2.4. 면진 보강기법 365

4.2.5. 면진 시스템 설계 372

4.2.6. 구조형식별 내진보강 377

4.2.7. 면진 및 제진 설계기준 385

4.3. 국내·외 내진보강 사례 388

4.3.1. 국내 388

4.3.1.1. 내진보강 사례 388

4.3.1.2. 제진보강 사례 390

4.3.1.3. 면진보강 사례 391

4.3.2. 일본 392

4.4. 소결 396

4.5. 참고문헌 396

제5장 대상 건축물 선정 및 경제성 분석 399

5.1. 대상 건축물 선정 399

5.1.1. 다세대 주택[조적조] 400

5.1.2. 다세대 주택[RC조] 401

5.1.3. 근린생활시설 402

5.1.4. 학교시설[2000년 이전 준공] 403

5.1.5. 학교시설[2000년 이후 준공] 404

5.2. 구조해석 및 보강량 산정 405

5.2.1. 다세대 주택[조적조] 407

5.2.2. 다세대 주택[RC조] 410

5.2.2.1. 구조해석 결과 및 보강여부 판정 410

5.2.3. 근린생활시설 419

5.2.4. 학교시설[2000년 이전 준공] 425

5.2.5. 학교시설[2000년 이후 준공] 439

5.3. 내진보강 비용산정 446

5.3.1. 산정 기준 및 방법 446

5.3.2. 내진보강 비용산정 450

5.4. 기존 건축물의 내진보강에 따른 경제성 분석 490

5.4.1. 국내외 내진보강 경제성 분석 사례 490

5.4.1.1. 내진보강 단가 분석 사례 490

5.4.1.2. 경제적 타당성 평가 사례 495

5.4.1.3. 내진 보강 편익 비용 분석 사례 501

5.4.2. 지진재해 손실평가 기법 511

5.4.2.1. ATC-13 511

5.4.2.2. HAZUS 514

5.4.2.3. 건축물 구성요소 기반의 손실평가 방법 525

5.4.3. 국내실정에 적합한 구성요소 기반의 손실평가 방법 제안 540

5.4.3.1. 제안한 손실평가 방법의 절차 540

5.4.3.2. 대상 건축물별 손실평가 적용 547

5.4.3.3. 대상 건축물별 손실 금액 560

5.4.3.4. 내진보강 비용대비 효과분석 581

5.5. 소결 583

5.6. 참고문헌 584

표 1.2.1. 세부 연구 목표 및 연구 내용 64

표 1.2.2. 세부 연구 내용 및 연구 방법 65

표 1.3.1. 저층 건축물 현황파악 연구 흐름 68

표 1.3.2. 내진성능 실태 분석 연구 흐름 69

표 1.3.3. 내진성능 평가방법 검토 및 개선 연구 흐름 70

표 1.3.4. 내진보강 방안 도출 연구 방법 70

표 1.3.5. 내진성능 검증실험 연구 흐름 71

표 1.3.6. 경제성 분석 연구 흐름 72

표 1.3.7. 내진보강 지침(안) 및 기술 표준(안) 제시 연구흐름 73

표 1.3.8. 내진보강 활성화 방안 연구 흐름 74

표 2.1.1. 지진에 의한 역사도시, 건축문화재의 피해 기록 75

표 2.1.2. 연도별 국내 지진발생 현황 77

표 2.1.3. 홍성지진 피해 개요 80

표 2.1.4. 영월지진 피해 개요 80

표 2.1.5. 오대산 지진 피해 개요 82

표 2.1.6. 한신·아와지(고베) 지진 피해 개요 92

표 2.1.7. 미야기현 지진시 주택, 인명 피해 현황(국립방재연구소, 2003년) 93

표 2.1.8. 미야기현 지진시 학교시설 피해 현황(국립방재연구소, 2003년) 93

표 2.1.9. 터키 이즈미트 지진시 건물 피해 현황(국립방재연구소, 1999년) 97

표 2.1.10. 대만 치치 지진시 건물 피해 현황(국립방재연구소, 1999년) 99

표 2.1.11. 인도 구라차트 지진시 건물 피해 특성(국립방재연구소, 2001년) 100

표 2.2.1. 국내 내진설계기준의 주요 변천 과정 110

표 2.2.2. 국내 내진설계기준 지진하중의 최소허용기준(2008, 한상환 외, 대한건축학회 논문집) 112

표 2.2.3. 국내 내진설계 위험도 계수(KBC2009, 국토해양부) 113

표 2.2.4. 1985년 이전의 지반 분류 기준 116

표 2.2.5. 1985년 이후 개정된 지반 분류 기준 117

표 2.2.6. 지반분류기준 (NEHRP 1994, NEHRP 1997, UBC 1997) 118

표 2.2.7. 미국 내진설계기준 변천 119

표 2.2.8. IBC-2000과 IBC-2006의 항목비교 121

표 2.2.9. 일본의 주요지진과 내진설계법의 변천(1999, 김승훈 외, 한국지진공학회 추계 학술대회 논문집) 123

표 2.2.10. 지반의 분류 (건설교통부, 1997) 127

표 2.2.11. 단주기 설계스펙트럼 가속도 SDS(이미지참조) 128

표 2.2.12. 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도 SD1 129

표 2.3.1. 평가표의 주요 항목 136

표 2.3.2. 부재의 작용력에 따른 거동특성 138

표 2.3.3. 감쇠조정계수 산정(ATC-40, 1996) 145

표 2.3.4. 건물의 이력거동에 따른 응답감소계수의 최소치(ATC-40) 146

표 2.3.5. 성능점의 결정방법(ATC-40) 146

표 2.3.6. 건물의 층수에 따른 보정계수, C0(FEMA-273)(이미지참조) 149

표 2.3.7. 보정계수 C₂(FEMA-273) 150

표 2.3.8. 일본의 내진성능 평가내용 요약 154

표 2.3.9. 일본의 내진성능평가방법 종합 160

표 2.3.10. 국내의 내진성능 평가에 관한 연구 161

표 2.3.11. 수정내진진단법에서의 부재응력 및 강도식 165

표 2.3.12. 내진성능 평가내용 요약 169

표 2.3.13. 내진성능 평가 등급 172

표 2.3.14. 벽체의 종류에 따른 단면적 및 전단응력도 산정 176

표 2.3.15. 입력지진동에 따른 요구성능판정지표 및 내진성능평가용 지표 177

표 2.3.16. 지진피해도 및 내진성능 등급 179

표 2.3.17. 내진성능수준 및 평가기준 181

표 2.3.18. 설계기준강도로부터 평균강도를 구하기 위한 재료별 보정계수 182

표 2.3.19. 경과년수 및 재료상태에 따른 재료강도의 감소계수 182

표 2.3.20. 건설연도별 재료의 기본값 183

표 2.3.21. 기둥의 평균전단응력 184

표 2.3.22. 각국의 내진성능 평가방법 비교 및 문제점 분석 187

표 2.3.23. 콘크리트의 압축강도 하한값 188

표 2.3.24. 설계기준강도 보정계수 188

표 2.3.25. 평가방법 계산에 필요한 재료별 강도 하한값 189

표 2.3.26. 경과년수 및 재료상태에 따른 재료강도의 감소계수 189

표 2.3.27. 건설연도별 재료의 기본값 190

표 2.3.28. 국내의 대표적인 내진성능 평가방법 191

표 3.1.1. 건축시기 및 사용용도에 따른 신축현황 200

표 3.1.2. 년대별 제1종 근린생활시설 층수 분류 203

표 3.1.3. 년대별 제1종 근린생활시설 층수 분류 205

표 3.1.4. 년대별 제2종 근린생활시설 층수 분류 207

표 3.1.5. 년대별 학교 건축물 층수 분류 208

표 3.1.6. 년대별 다세대 및 공동주택 구조형식 분류 209

표 3.1.7. 년대별 제1종 근린생활시설 구조형식 분류 214

표 3.1.8. 년대별 제2종 근린생활시설 구조형식 분류 219

표 3.2.1. 건축물의 층수별 동수현황 227

표 3.2.2. 건축물의 연면적별 동수현황 228

표 3.2.3. 연도별 건축허가 동수현황 228

표 3.2.4. 2001년부터 2009년까지의 연도별 건축허가 및 착공 건축물 그리고 착공율 230

표 3.2.5. 2000년부터 2009년까지의 연도별 착공 건축물의 구조재료별 동수현황 231

표 3.2.6. 2000년부터 2009년까지의 연도별 착공 건축물의 구조재료별 동수분포 율 현황 231

표 3.2.7. 1979년부터 2009년까지의 연도별 착공 건축물의 구조재료별 동수 232

표 3.2.8. 연도별 착공 건축물의 철근/철골조 동수비율 및 각각의 동수 추정결과(음영부분:기준년도) 233

표 3.2.9. 1979년부터 2009년까지의 연도별 착공 건축물의 구조재료별 동수 235

표 3.2.10. 연도별 건축물 전체 동수의 추정을 위한 기준년도 237

표 3.2.11. 연도별 건축물의 전체 동수에 대한 추정결과(음영부분 : 기준년도) 238

표 3.2.12. 연도별 건축물 층수별 동수의 추정결과(음영부분의 숫자는 추정값임) 239

표 3.2.13. 연도별 건축물 연면적 별 동수의 추정결과(음영부분의 숫자는 추정값임) 240

표 3.2.14. 건축물의 연면적 및 층수별 동수 추정 현황(1979년 말 기준) 242

표 3.2.15. 건축물의 층수 및 구조재료별 동수 추정 현황(1979년 말 기준) 243

표 3.2.16. 연도별 건축물의 층수 및 구조재료별 동수의 추정결과 245

표 3.2.17. 건축물의 연면적 및 층수별 동수 추정 현황(2010년 말 기준) 253

표 3.2.18. 건축물의 층수 및 구조재료별 동수 추정 현황(2010년 말 기준) 253

표 3.2.19. 건축물의 층수 및 구조재료별 연면적 분포 추정 현황 256

표 3.2.20. 저층 건축물의 층수와 구조재료별 동수 현황 257

표 3.2.21. 저층 건축물의 층수와 구조재료별 연면적 현황 258

표 3.2.22. 내진설계 미적용 저층 건축물의 층수와 구조별 동수 현황 260

표 3.2.23. 내진설계 미적용 저층 건축물의 층수와 구조별 연면적 현황 261

표 3.3.1. 저층 건축물의 내진성능 실태조사·분석 위한 표본선정 목표 266

표 3.3.2. 표본 건축물의 설계도면 자료 수집목표와 실적 표 266

표 3.3.3. 표본건축물 중 RC조의 구조형식 및 용도별 분포도 268

표 3.3.4. 표본건축물 중 RC조 건축물의 층고(mm) 분포 현황 269

표 3.3.5. 표본건축물 중 RC조 건축물의 연면적(㎡) 분포 현황 270

표 3.3.6. 표본건축물 중 RC조 건축물의 개구부 율 분포 현황 272

표 3.3.7. 표본건축물 중 RC조 건축물의 단면적 비 분포 현황 273

표 3.3.8. 표본건축물 중 RC조 건축물의 벽 배치 형상 비 분포 현황 275

표 3.3.9. 표본건축물 중 RC조 건축물의 평면형상 비 분포 현황 277

표 3.3.10. 표본건축물 중 조적조 건축물의 층고(mm) 분포 현황 278

표 3.3.11. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 층고(mm) 분포 현황 279

표 3.3.12. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 층고(mm) 분포 현황 280

표 3.3.13. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 층고 분포 현황 281

표 3.3.14. 표본건축물 중 조적조 건축물의 연면적(㎡) 분포 현황 282

표 3.3.15. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 연면적(㎡) 분포 현황 283

표 3.3.16. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 연면적(㎡) 분포 현황 284

표 3.3.17. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 연면적 분포 현황 285

표 3.3.18. 표본건축물 중 조적조 건축물의 벽량 비 분포 현황 286

표 3.3.19. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 벽량 비 분포 현황 287

표 3.3.20. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 벽량 비 분포 현황 288

표 3.3.21. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 벽량 비 분포 현황 289

표 3.3.22. 표본건축물 중 조적조 건축물의 개구부 율 분포 현황 290

표 3.3.23. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 개구부 율 분포 현황 291

표 3.3.24. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 개구부 율 분포 현황 292

표 3.3.25. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 개구부 율 분포 현황 293

표 3.3.26. 표본건축물 중 조적조 건축물의 벽 배치 형상 비 분포 현황 294

표 3.3.27. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 벽 배치 형상 비 분포 현황 295

표 3.3.28. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 벽 배치 형상 비 분포 현황 296

표 3.3.29. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 벽 배치 형상 비 분포 현황 297

표 3.3.30. 표본건축물 중 조적조 건축물의 평면형상 비 분포 현황 298

표 3.3.31. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 평면형상 비 분포 현황 299

표 3.3.32. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 평면형상 비 분포 현황 300

표 3.3.33. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 평면형상 비 분포 현황 301

표 3.3.34. 표본건축물 중 RC조의 예비평가 결과 308

표 3.3.35. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표의 분포현황 309

표 3.3.36. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표 DCR〈1.0일 때 단면적 비의 분포현황 310

표 3.3.37. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표 DCR≥1.0일 때 단면적 비의 분포현황(이미지참조) 311

표 3.3.38. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표 DCR〈1.0일 때 벽 배치 형상 비의 분포현황 313

표 3.3.39. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표 DCR≥1.0일 때 벽 배치 형상 비의 분포현황(이미지참조) 314

표 3.3.40. 표본건축물 중 조적조의 예비평가 결과 316

표 3.3.41. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표의 분포현황 318

표 3.3.42. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표 DCR〈1.0일 때 벽량 비의 분포현황 319

표 3.3.43. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표 DCR≥1.0일 때 벽량 비의 분포현황(이미지참조) 320

표 3.3.44. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표 DCR〈1.0일 때 벽 배치 형상 비의 분포현황 321

표 3.3.45. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표 DCR≥1.0일 때 벽 배치 형상 비의 분포현황(이미지참조) 322

표 4.1.1. 보강방법별 특징 비교 332

표 4.1.2. 내진보강 우선순위 요인 333

표 4.2.1. 대표적인 강성 보강기법 335

표 4.2.2. 대표적인 연성 보강기법 336

표 4.2.3. 다른 공법과의 비교 342

표 4.2.4. 대표적인 제진 보강기법 345

표 4.2.5. 여러 가지 댐퍼들의 적용 형식 347

표 4.2.6. 점탄성 댐퍼의 여러 가지 형식 350

표 4.2.7. 점성유체 댐퍼의 여러 가지 형식 352

표 4.2.8. 점탄성 댐퍼의 여러 가지 형식 355

표 4.2.9. 오일 댐퍼의 여러 가지 형식 355

표 4.2.10. 지진력 저항시스템에 대한 설계계수 373

표 4.2.11. NIST 실험지침의 실험 일람표 377

표 4.2.12. 국외 조적조 건축물 내진보강 기법의 비교 384

표 5.1.1. 내진보강 사례 선정 결과 399

표 5.1.2. 건축개요 400

표 5.1.3. 건축개요 401

표 5.1.4. 건축개요 402

표 5.1.5. 건축개요 403

표 5.1.6. 건축개요 404

표 5.2.1. 핵석 모델링 410

표 5.2.2. 해석개요 410

표 5.2.3. 해석모델 중량 및 밑면전단력 410

표 5.2.4. 최대 층간변위 410

표 5.2.5. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 411

표 5.2.6. FEMA-440(Lineariaztion) 방법에 의한 해석결과 검토 412

표 5.2.7. 해석모델링 419

표 5.2.8. 해석개요 419

표 5.2.9. 해석모델 중량 및 밑면전단력 419

표 5.2.10. 최대 층간변위 419

표 5.2.11. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 420

표 5.2.12. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 421

표 5.2.13. 해석모델링 425

표 5.2.14. 해석개요 426

표 5.2.15. 해석모델 중량 및 밑면전단력 426

표 5.2.16. 최대층간변위 426

표 5.2.17. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 427

표 5.2.18. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 428

표 5.2.19. 댐퍼보강개소 437

표 5.2.20. 해석모델링 439

표 5.2.21. 해석개요 439

표 5.2.22. 해석모델 총중량 및 밑면전단력 439

표 5.2.23. 최대 층간변위 439

표 5.2.24. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 440

표 5.2.25. FEMA-440(Linearization) 방법에 의한 해석결과 검토 441

표 5.3.1. 재료의 단위중량 447

표 5.3.2. 재료의 할증률 448

표 5.3.3. 철골세우기 448

표 5.3.4. 앵커 볼트 설치 448

표 5.3.5. 콘크리트 타설 449

표 5.3.6. 철근가공 및 조립(인/ton) 449

표 5.3.7. 시중노임단가 449

표 5.3.8. 다세대 주택 수량 산출서 450

표 5.3.9. 다세대주택 조적조 내진보강비용 산출서 - 총괄표 452

표 5.3.10. 다세대주택 조적조 내진보강비용 산출서 - 공종별 집계표 453

표 5.3.11. 다세대주택 조적조 내진보강비용 산출서 - 설계내역서 454

표 5.3.12. 다세대주택 RC조 수량 산출서 457

표 5.3.13. 다세대주택 RC조 내진보강비용 산출서 - 총괄표 459

표 5.3.14. 다세대주택 RC조 내진보강비용 산출서 - 공종별 집계표 460

표 5.3.15. 다세대주택 RC조 내진보강비용 산출서 - 설계내역서 460

표 5.3.16. 근린생활시설 수량 산출서 463

표 5.3.17. 근린생활시설 내진보강비용 산출서- 총괄표 465

표 5.3.18. 근린생활시설 내진보강비용 산출서 - 공종별 집계표 466

표 5.3.19. 근린생활시설 내진보강비용 산출서 - 설계내역서 466

표 5.3.20. 학교시설(2000년 이전 준공) 수량 산출서 468

표 5.3.21. 학교시설(2000년 이전 준공) 내진보강비용 산출서 - 총괄표 472

표 5.3.22. 학교시설(2000년 이전 준공) 내진보강비용 산출서 - 공종별 집계표 473

표 5.3.23. 학교시설(2000년 이전 준공) 내진보강비용 산출서 - 설계내역서 473

표 5.3.24. 학교시설(2000년 이전 준공) 제진보강 수량 산출서 478

표 5.3.25. 학교시설(2000년 이전 준공) 제진보강비용 산출서 - 총괄표 479

표 5.3.26. 학교시설(2000년 이전 준공) 제진보강비용 산출서 - 공종별 집계표 480

표 5.3.27. 학교시설(2000년 이전 준공) 제진보강비용 산출서 - 설계내역서 480

표 5.3.28. 학교시설(2000년 이후 준공) 수량 산출서 483

표 5.3.29. 학교시설(2000년 이후 준공) 내진보강비용 비교 485

표 5.3.30. 학교시설(2000년 이후 준공) 내진보강비용 산출서 - 총괄표 486

표 5.3.31. 학교시설(2000년 이후 준공) 내진보강비용 산출서 - 공종별 집계표 487

표 5.3.32. 학교시설(2000년 이후 준공) 내진보강비용 산출서 - 설계내역서 487

표 5.4.1. 국내 건축물의 내진보강 소요비용 490

표 5.4.2. 국내 건축물의 내진보강 소요비용 491

표 5.4.3. 건축물의 구조형식별 내진보강 소요비용 492

표 5.4.4. 미국 건축물의 구조형식별 내진보강 소요비용 493

표 5.4.5. 미국 중약진 지역의 건축물의 구조형식별 내진보강 소요비용 493

표 5.4.6. 일본 학교건축물의 바닥면적당 보강공사 단가 494

표 5.4.7. 일본 학교건축물의 구조형식별 내진보강 단가 494

표 5.4.8. 소래고 현황 496

표 5.4.9. 소래고 대안 비교 498

표 5.4.10. 4층 골조의 철근, 콘크리트 물량 (연직하중에 대해 설계한 경우) 499

표 5.4.11. 4층 골조의 철근, 콘크리트 물량 (신규기준에 의해 설계한 경우) 499

표 5.4.12. 5층 골조의 철근, 콘크리트 물량 (연직하중에 대해 설계한 경우) 500

표 5.4.13. 5층 골조의 철근, 콘크리트 물량 (신규기준에 의해 설계한 경우) 500

표 5.4.14. 6층 골조의 철근, 콘크리트 물량 (기존기준에 의해 설계한 경우) 500

표 5.4.15. 6층 골조의 철근, 콘크리트 물량 (신규기준에 의해 설계한 경우) 500

표 5.4.16. 피해 등급 503

표 5.4.17. 인명피해가 발생하지 않을 경우의 예상 순 현재 가치 504

표 5.4.18. 인명피해가 발생할 경우의 예상 순 현재 가치 504

표 5.4.19. 보강 세부 비용 산출 505

표 5.4.20. 피해곡선 507

표 5.4.21. 시설 및 장비 금액 507

표 5.4.22. 보강전 인명피해(천명당) 508

표 5.4.23. 편익 비용 결과 508

표 5.4.24. 비연성 철근 콘크리트 구조의 편익 비용 509

표 5.4.25. 비연성 구조 보강의 비교 편익 510

표 5.4.26. ATC-13의 손상기준 설명 512

표 5.4.27. 철근콘크리트 건물의 손실함수 512

표 5.4.28. 손상기준에 따른 사망자와 심각한 부상자 수 513

표 5.4.29. MMI PGA 변환표 513

표 5.4.30. 무보강 조적조 건축물의 스펙트럼 변위의 평균과 표준편차 523

표 5.4.31. HAZUS의 손상기준별 손실범위 및 손실 중간 값 524

표 5.4.32. ACM에 의한 건물 분류표 531

표 5.4.33. 임의 변수 값과 그 분포도 535

표 5.4.34. 건축물의 구성요소 분류 544

표 5.4.35. 기둥 재설치 비용 545

표 5.4.36. 최종 보강비용 산출 사례 546

표 5.4.37. 대상 건축물의 특징 548

표 5.4.38. URM의 중앙 값 스펙트럼 변위와 대수표준편차 549

표 5.4.39. URM의 초과 확률 값 550

표 5.4.40. C5L의 성능점 552

표 5.4.41. C5L의 중앙 값 스펙트럼 변위와 대수표준편차 552

표 5.4.42. C5L의 초과 확률 값 553

표 5.4.43. C2L2의 성능점 555

표 5.4.44. C2L2의 중앙 값 스펙트럼 변위와 대수표준편차 555

표 5.4.45. C2L2의 초과 확률 값 555

표 5.4.46. C1L1의 성능점 557

표 5.4.47. C1L1의 중앙 값 스펙트럼 변위와 대수표준편차 557

표 5.4.48. C1L1의 초과 확률 값 557

표 5.4.49. C1L2의 성능점 559

표 5.4.50. C1L2의 중앙 값 스펙트럼 변위와 대수표준편차 559

표 5.4.51. C1L2의 초과 확률 값 559

표 5.4.52. 0.7mm보다 작은 균열 보수보강 비용 562

표 5.4.53. 0.7mm보다 큰 균열 보수보강 비용 562

표 5.4.54. 기둥 재설치 비용 563

표 5.4.55. 일반보수 비용 564

표 5.4.56. 모르타르 보수비용 566

표 5.4.57. 페인트 칠하기 비용 566

표 5.4.58. 조적공사 비용 566

표 5.4.59. 줄눈 모르타르 보수비용 567

표 5.4.60. 알미늄 창호 설치비용 568

표 5.4.61. 유리설치 비용 569

표 5.4.62. 텍스 교체 비용 570

표 5.4.63. 천정시스템 교체 비용 570

표 5.4.64. 기계설비 교체 비용 571

표 5.4.65. 전기설비 교체 비용 571

표 5.4.66. 부곡동 다세대 주택 견적 조건 572

표 5.4.67. 다세대 주택(조적조) - 손상수준별 보수보강 비용(각층) 572

표 5.4.68. 다세대 주택(조적조) - 손상수준별 보수보강 비용(전체) 572

표 5.4.69. 연수동 다세대 주택 견적 조건 573

표 5.4.70. 다세대 주택(RC조) - 손상수준별 보수보강 비용(각층) 573

표 5.4.71. 다세대 주택(RC조) - 손상수준별 보수보강 비용(전체) 574

표 5.4.72. 천호동 근린생활시설 견적 조건 574

표 5.4.73. 근린생활시설(RC조) - 손상수준별 보수보강 비용(각층) 575

표 5.4.74. 근린생활시설(RC조) - 손상수준별 보수보강 비용(전체) 575

표 5.4.75. 신답초등학교 견적 조건 575

표 5.4.76. 학교(RC조, 2000년이전 준공)-손상수준별 보수보강 비용(각층) 576

표 5.4.77. 학교(RC조, 2000년이전 준공)-손상수준별 보수보강 비용(전체) 576

표 5.4.78. 광남초등학교 견적 조건 576

표 5.4.79. 학교(RC조, 2000년이후 준공)-손상수준별 보수보강 비용(각층) 577

표 5.4.80. 학교(RC조, 2000년이후 준공)-손상수준별 보수보강 비용(전체) 577

표 5.4.81. 부곡동 다세대 주택 - 기존 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 578

표 5.4.82. 부곡동 다세대 주택-보강한 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 578

표 5.4.83. 연수동 다세대 주택 - 기존 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 579

표 5.4.84. 연수동 다세대 주택-보강한 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 579

표 5.4.85. 천호동 근린생활시설-기존 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 579

표 5.4.86. 천호동 근린생활시설-보강한 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 580

표 5.4.87. 신답 초등학교 - 기존 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 580

표 5.4.88. 신답 초등학교- 보강한 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 580

표 5.4.89. 광남 초등학교 - 기존 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 581

표 5.4.90. 광남초등학교- 보강한 건축물의 손상도에 따른 손실 금액 581

표 5.4.91. 다가구 주택 - 편익 비용 분석 582

표 5.4.92. 연수동 다세대 주택 - 편익 비용 분석 582

표 5.4.93. 천호동 근린생활시설 - 편익 비용 분석 582

표 5.4.94. 신답 초등학교 - 편익 비용 분석 582

표 5.4.95. 광남 초등학교 - 편익 비용 분석 582

그림 1.1.1. 층수별 지진피해 현황 60

그림 1.1.2. 조적조 저층 건축물의 지진피해 사례 60

그림 1.1.3. RC조 저층 건축물의 지진피해 사례 60

그림 1.1.4. 건축물의 층수 및 구조재료별 분포 61

그림 1.3.1. 전체 연구의 구성 및 흐름 66

그림 1.3.2. 연구 추진전략 67

그림 2.1.1. 연도별 국내 지진 발생 추이 78

그림 2.1.2. 홍성지진에 의한 건축물의 피해 사례 79

그림 2.1.3. 영월지진에 의한 건축물의 피해 사례 81

그림 2.1.4. 오대산 지진에 의한 건축물 피해 사례(구조부재) 82

그림 2.1.5. 오대산 지진에 의한 건축물 피해 사례(비구조재) 83

그림 2.1.6. Alaska 지진에 의한 건축물의 피해 사례 84

그림 2.1.7. San Fernando 지진에 의한 건축물의 피해 사례 85

그림 2.1.8. Loma Prieta 지진에 의한 건축물의 피해 사례 86

그림 2.1.9. 노스리지지진에 의한 건축물의 피해 사례 87

그림 2.1.10. 액상화로 인한 건축물 전도 및 침하사례(니가타 지진, 1964년) 88

그림 2.1.11. 토카치-오키(하치노헤) 지진에 의한 건축물의 피해 사례 89

그림 2.1.12. 고베 지진에 의한 RC 건축물의 피해 사례(최원호, 2002) 90

그림 2.1.13. 고베 지진에 의한 철골 건축물의 피해 사례(최원호, 2002) 91

그림 2.1.14. 고베 지진에 의한 목조 건축물의 피해 사례(최원호, 2002) 92

그림 2.1.15. 피해가 발생한 창고 93

그림 2.1.16. 블록담의 일부 파손(내부에 철근이 보강됨) 93

그림 2.1.17. 일본 니가타(Niigata) 지진에 의한 건축물의 피해 사례 94

그림 2.1.18. 일본 도호쿠 대지진에 의한 건축물의 피해 사례 96

그림 2.1.19. 터키 이즈미트 지진에 의한 건축물의 피해 사례 98

그림 2.1.20. 대만 치치지진에(지지지진에) 의한 건축물의 피해 사례(국립방재연구소, 1999) 99

그림 2.1.21. 인도 구자라트 지진에 의한 건축물의 피해 사례 101

그림 2.1.22. 페루 ICA 지진에 의한 건축물의 피해 사례 102

그림 2.1.23. 중국 쓰촨성 지진에 의한 건축물의 피해 사례 103

그림 2.1.24. 이탈리아 라퀼라 지진에 의한 건축물의 피해 사례 104

그림 2.1.25. 아이티 지진에 의한 건축물의 피해 사례 105

그림 2.1.26. 뉴질랜드 크라이스처치 지진시 조적조 건축물의 피해 사례(오상훈, 2011) 107

그림 2.1.27. 뉴질랜드 크라이스처치 지진시 중고층 철근콘크리트조의 피해 사례(오상훈, 2011) 108

그림 2.2.1. 우리나라의 지진 위험도 111

그림 2.2.2. 암반노두의 최대가속도의 비교(Seed 등, 1976) 114

그림 2.2.3. 암반노두의 최대가속도의 비교(Seed 등, 1976) 114

그림 2.2.4. 1985년 이전의 지반 종류에 따른 응답스펙트럼 116

그림 2.2.5. 지표면 지반과 지표면 암반 노두 근처에서 측정된 최대가속도의 비교(Idriss, 1990) 116

그림 2.2.6. 1985년 이후 개정된 응답스펙트럼 117

그림 2.2.7. 2000년 이전 지역별 사용 내전설계기준 분포 120

그림 2.2.8. 건축구조기준(KBC2009)의 스펙트럼가속도 결정 방법 128

그림 2.3.1. 미국 내진성능 평가기준의 변천 132

그림 2.3.2. 미국의 내진성능 평가 절차 133

그림 2.3.3. 성능스펙트럼(CSM)에 의한 건물의 내진성능 평가과정 141

그림 2.3.4. 이력거동에 의한 등가감쇠 143

그림 2.3.5. 소산되는 에너지량의 산정(ED) 144

그림 2.3.6. 유효강성의 계산(FEMA-356) 147

그림 2.3.7. 성능곡선에 의한 내진성능 평가 절차 151

그림 2.3.8. 일본의 내진성능 평가 절차 153

그림 2.3.9. 일본방법(1, 2차)에 의한 내진진단 결과와 지진피해와의 관계 164

그림 2.3.10. 일본식과 수정제안식의 결과 비교 165

그림 2.3.11. 수정 내진진단법에 의한 Is값과 지진피해율의 분포(이미지참조) 166

그림 2.3.12. 지침(안)에 의한 내진성능 평가 절차 168

그림 2.3.13. 내진성능 평가 절차 171

그림 2.3.14. 제안된 내진성능 평가절차 173

그림 2.3.15. 간이 내진성능 평가방법의 개념도 175

그림 2.3.16. 간이 내진성능 평가방법의 흐름도 175

그림 2.3.17. 건물의 지진 피해도 영역 결정법 및 내진성능 평가점수 산정방법 178

그림 2.3.18. 내진성능 평가절차의 흐름 181

그림 3.1.1. 사용용도 및 건축시기 년대별 신축동수 201

그림 3.1.2. 년대별 다세대 및 공동주택 층수 백분율 202

그림 3.1.3. 년대별 제1종 근린생활시설 층수 백분율 204

그림 3.1.4. 년대별 제2종 근린생활시설 층수 백분율 206

그림 3.1.5. 다세대 및 공동주택 구조형식별 분포 209

그림 3.1.6. 년대 및 층수별 다세대 및 공동주택의 구조형식 백분율 213

그림 3.1.7. 1종 근린생활시설 구조형식별 분포 217

그림 3.1.8. 년대 및 층수별 제1종 근린생활시설의 구조형식 비율 218

그림 3.1.9. 2종 근린생활시설 구조형식별 분포 222

그림 3.1.10. 10년대 및 층수별 제2종 근린생활시설의 구조형식 비율 223

그림 3.2.1. 저층 건축물의 현황분석 연구의 흐름도 226

그림 3.2.2. 1979년부터 2009년까지 착공 건축물에 대한 구조재료별 동수분포의 경향 236

그림 3.2.3. 건축물의 층수 및 구조재료별 동수 분포 254

그림 3.2.4. 건축물의 층수 및 구조재료별 연면적 분포 256

그림 3.2.5. 저층 건축물의 층수 및 구조재료별 동수와 연면적 분포 259

그림 3.2.6. 내진설계 미적용 저층 건축물의 층수 및 구조재료별 동수와 연면적 분포 262

그림 3.3.1. 저층 건축물의 내진성능 실태조사 분석 연구의 흐름도 264

그림 3.3.2. 표본 건축물(158동)의 구조재료별, 층수, 용도 분포현황 267

그림 3.3.3. RC조의 용도 및 구조형식별 분포 269

그림 3.3.4. 표본건축물 중 RC조 건축물의 층고에 대한 확률분포도 270

그림 3.3.5. 표본건축물 중 RC조 연면적에 대한 확률분포도 271

그림 3.3.6. 표본건축물 중 RC조 건축물의 개구부 율에 대한 확률분포도 272

그림 3.3.7. 표본건축물 중 RC조 건축물의 단면적 비에 대한 확률분포도 274

그림 3.3.8. 표본건축물 중 RC조 건축물의 벽 배치 형상 비에 대한 확률분포도 276

그림 3.3.9. 표본건축물 중 RC조 건축물의 평면형상 비에 대한 확률분포도 277

그림 3.3.10. 표본건축물 중 조적조 건축물의 층고에 대한 확률분포도 278

그림 3.3.11. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 층고에 대한 확률분포도 279

그림 3.3.12. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 층고에 대한 확률분포도 280

그림 3.3.13. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 층고에 대한 확률분포도 281

그림 3.3.14. 표본건축물 중 조적조 건축물의 연면적에 대한 확률분포도 282

그림 3.3.15. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 연면적에 대한 확률분포도 283

그림 3.3.16. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 연면적에 대한 확률분포도 284

그림 3.3.17. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 연면적에 대한 확률분포도 285

그림 3.3.18. 표본건축물 중 조적조 건축물의 벽량 비에 대한 확률분포도 286

그림 3.3.19. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 벽량 비에 대한 확률분포도 287

그림 3.3.20. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 벽량 비에 대한 확률분포도 288

그림 3.3.21. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 벽량 비에 대한 확률분포도 289

그림 3.3.22. 표본건축물 중 조적조 건축물의 개구부 율에 대한 확률분포도 290

그림 3.3.23. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 개구부 율에 대한 확률분포도 291

그림 3.3.24. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 개구부 율에 대한 확률분포도 292

그림 3.3.25. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 개구부 율에 대한 확률분포도 293

그림 3.3.26. 표본건축물 중 조적조 건축물의 벽 배치 형상 비에 대한 확률분포도 294

그림 3.3.27. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 벽 배치 형상 비에 대한 확률분포도 295

그림 3.3.28. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 벽 배치 형상 비에 대한 확률분포도 296

그림 3.3.29. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 벽 배치 형상 비에 대한 확률분포도 297

그림 3.3.30. 표본건축물 중 조적조 건축물의 평면형상 비에 대한 확률분포도 298

그림 3.3.31. 표본건축물 중 조적조 단독주택의 평면형상 비에 대한 확률분포도 299

그림 3.3.32. 표본건축물 중 조적조 다세대주택의 평면형상 비에 대한 확률분포도 300

그림 3.3.33. 표본건축물 중 조적조 근린생활시설의 평면형상 비에 대한 확률분포도 301

그림 3.3.34. 표본건축물 중 RC조의 예비평가 결과 구조별 붕괴형태에 관한 분포도 307

그림 3.3.35. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표의 확률분포도 309

그림 3.3.36. 표본건축물 중 RC조의 DCR〈1.0일 때 단면적 비의 확률분포도 310

그림 3.3.37. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표DCR≥1.0일 때 단면적 비의 확률분포도(이미지참조) 311

그림 3.3.38. RC조의 내진성능 지표 DCR과 단면적 비의 상관관계 분포도 312

그림 3.3.39. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표DCR〈1.0일 때 벽 배치 형상 비의 확률분포도 313

그림 3.3.40. 표본건축물 중 RC조의 내진성능 지표DCR≥1.0일 때 벽 배치 형상 비의 확률분포도 314

그림 3.3.41. RC조의 내진성능 지표 DCR과 벽량 비의 상관관계 분포도 315

그림 3.3.42. 조적조의 예비평가 결과 용도별 내진성능 수준에 관한 분포도 316

그림 3.3.43. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표의 확률분포도 318

그림 3.3.44. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표DCR〈1.0일 때 벽량 비의 확률분포도 319

그림 3.3.45. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표DCR≥1.0일 때 벽량 비의 확률분포도(이미지참조) 320

그림 3.3.46. 조적조의 내진성능 지표 DCR과 단면적 비의 상관관계 분포도 321

그림 3.3.47. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표DCR〈1.0일 때 벽 배치 형상비의 확률분포도 322

그림 3.3.48. 표본건축물 중 조적조의 내진성능 지표DCR≥1.0일 때 벽 배치 형상 비의 확률분포도(이미지참조) 323

그림 3.3.49. 조적조의 내진성능 지표 DCR과 벽 배치 형상 비의 상관관계 분포도 323

그림 4.1.1. 내진보강 개념별 의미의 범위 329

그림 4.1.2. 내진보강의 기본 개념 330

그림 4.1.3. 제진보강의 기본 개념 330

그림 4.1.4. 면진보강의 기본 개념 331

그림 4.1.5. 면진장치에 의한 장주기화 및 감쇠부가 331

그림 4.1.6. 면진장치에 의한 건축물 흔들림의 감소 331

그림 4.1.7. 건축물의 내진보강계획 수립 333

그림 4.2.1. 보강목적에 따른 보강기법의 종류(2002, 건설교통부, 우리나라 중저층 철근콘크리트 건축물의 지진피해예측 및 보수보강법 연구) 334

그림 4.2.2. RC벽 증설 개념도 336

그림 4.2.3. RC벽 증설 시공 순서 337

그림 4.2.4. 철골브레이스 보강 개념도 337

그림 4.2.5. 철골브레이스 시공 순서 338

그림 4.2.6. 철골브레이스 종류 338

그림 4.2.7. 강판 보강 예 339

그림 4.2.8. 프리캐스트 판자벽 개념 340

그림 4.2.9. 프리캐스트 판자벽 시공 모습 340

그림 4.2.10. 강판감싸기 보강 개념 340

그림 4.2.11. 강판감싸기 보강 시공순서 341

그림 4.2.12. 탄소섬유 보강 개념도 342

그림 4.2.13. 탄소섬유 보강 시공순서 343

그림 4.2.14. 제진의 원리(유니슨이앤씨(주), 건축물용 면진·제진 시스템) 344

그림 4.2.15. 비제진 건축물과 제진 건축물의 진동거동 특성 차이(유니슨이앤씨(주), 건축물용 면진·제진 시스템) 344

그림 4.2.16. 제진보강의 분류 345

그림 4.2.17. 점탄성 감쇠기 개요 349

그림 4.2.18. 점탄성 댐퍼의 이력거동 특성 350

그림 4.2.19. 갤러리아 팰리스에 설치된 점탄성 댐퍼 350

그림 4.2.20. 점성유체 댐퍼의 이력거동 특성 352

그림 4.2.21. 강재 댐퍼의 이력거동 특성 354

그림 4.2.22. 오일 댐퍼의 작동 원리 355

그림 4.2.23. 마찰 댐퍼의 구성 및 작동 원리 예 356

그림 4.2.24. 구조물-가새-마찰감쇠기 시스템 357

그림 4.2.25. 구조물-가새-마찰감쇠기 시스템의 힘변위 관계 357

그림 4.2.26. η에 따른 성능지수의 변화 (고유주기 1sec) 359

그림 4.2.27. SR에 따른(다른) 성능지수의 변화 (η＝0.2) 359

그림 4.2.28. 성능지수 별 최적 SR 359

그림 4.2.29. ρ에 따른 성능지수의 변화 360

그림 4.2.30. SR에 따른 성능지수의 변화 (ρ＝0.2) 360

그림 4.2.31. 성능지수별 최적 SR 360

그림 4.2.32. 고유주기와 ρ에 따른 성능지수 변화 361

그림 4.2.33. J를 최소화 하는 정규화된 Nf(이미지참조) 362

그림 4.2.34. TLD의 작동원리 363

그림 4.2.35. TLD가 설치된 하이페리온 363

그림 4.2.36. 타이페이 101에 설치된 TMD 363

그림 4.2.37. 거가대교 3주탑에 설치된 TMD 363

그림 4.2.38. 양양공항 관제탑에 설치된 TMD 363

그림 4.2.39. AMD의 개념도 364

그림 4.2.40. 일본 Kyobashi Seiwa 빌딩에 설치된 AMD 365

그림 4.2.41. 인천국제공항 관제탑에 설치된 HMD 365

그림 4.2.42. 면진의 원리(유니슨이앤씨(주), 건축물용 면진·제진 시스템) 366

그림 4.2.43. 비면진 건축물과 면진 건축물의 진동거동 특성 차이(유니슨이앤씨(주), 건축물용 면진·제진 시스템) 366

그림 4.2.44. 국내 대표적인 면진 건축물 366

그림 4.2.45. 기존 건축물 면진보강 시공 순서 367

그림 4.2.46. 면진보강기법의 분류 367

그림 4.2.47. 납면진받침의 구조 368

그림 4.2.48. 납면진받침의 이력거동 특성 368

그림 4.2.49. 적층고무받침의 구조 369

그림 4.2.50. 적층고무받침의 이력거동 특성 369

그림 4.2.51. 천연고무와 고감쇠고무의 반발특성(에너지 흡수능력) 차이 369

그림 4.2.52. 고감쇠고무받침의 구조 370

그림 4.2.53. 적층고무받침의 이력거동 특성 370

그림 4.2.54. 주석면진받침의 구조 370

그림 4.2.55. 마찰형 받침의 예 370

그림 4.2.56. 오일 감쇠장치 구조 371

그림 4.2.57. 점탄성 감쇠장치의 구조 371

그림 4.2.58. 난류감쇠장치의 한 예 372

그림 4.2.59. 내진보강공법의 적용 부위 378

그림 4.2.60. 무개구벽 증설 378

그림 4.2.61. 날개벽 증설 379

그림 4.2.62. 부벽 보강 379

그림 4.2.63. 프리캐스트 판자벽 증설 379

그림 4.2.64. 강판 보강 379

그림 4.2.65. 철골 브레이스 보강 380

그림 4.2.66. 강판감싸기 및 탄소섬유 보강 381

그림 4.2.67. 기둥 증설 382

그림 4.2.68. 프리캐스트 RC 프레임 382

그림 4.2.69. 조적조 건축물 개구부 보강방법 383

그림 4.2.70. 조적조 건축물 접합부 보강방법 383

그림 4.2.71. 조적조 건축물 면외 방향 보강방법 383

그림 4.3.1. 학교 건축물 내진 보강 사례 388

그림 4.3.2. 서울 서초구 ○○○백화점 390

그림 4.3.3. 대구시 북구 ○○ 전화국 외부 제진 보강 391

그림 4.3.4. 충남 천안시 ○○○ 기술연구소 391

그림 4.3.5. 서울 서초구 ○○○ 주상복합 면진 시스템 392

그림 4.3.6. 도오카마치(十日町) 고교 K브레이스 보강 393

그림 4.3.7. 나가오카(長岡) 공업 고등학교 K브레이스 보강 393

그림 4.3.8. 세이학원 초등학교 패러렐공법 내진보강 394

그림 4.3.9. 기후현영 오자키 주택의 허니컴댐퍼 제진 보강 394

그림 4.3.10. 세이센여자대학 본관 벽돌조 건물의 내진보강 395

그림 5.1.1. 조적조 다가구 주택 평면도 400

그림 5.1.2. RC조 다가구 주택 평면도 401

그림 5.1.3. 근린생활시설 평면도 402

그림 5.1.4. 학교시설(2000년 이전 준공) 평면도 403

그림 5.1.5. 학교시설(2000년 이후 준공) 평면도 404

그림 5.2.1. Static Pushover Method 406

그림 5.2.2. FEMA-440(Linearization Methods) 406

그림 5.2.3. 각 성능레벨에 대한 거동 비교 407

그림 5.2.4. 다세대 주택(조적조) 보강도면 408

그림 5.2.5. 기존 구조물의 push-over 412

그림 5.2.6. 보강 구조물의 push-over 413

그림 5.2.7. 기존-보강후 구조물의 push-over 비교 413

그림 5.2.8. 보강 구조평면도 414

그림 5.2.9. 다세대 주택 (RC조) 탄성 보강도면 415

그림 5.2.10. 다세대 주택(RC조) 제진 보강도면 418

그림 5.2.11. 기존 구조물의 push-over 421

그림 5.2.12. 보강 구조물의 push-over 422

그림 5.2.13. 기존-보강후 구조물의 push-over 비교 422

그림 5.2.14. 각 층 보강 구조평면도 423

그림 5.2.15. 근린생활시설 보강도면 424

그림 5.2.16. 기존 구조물의 push-over 427

그림 5.2.17. 보강 구조물의 push-over 428

그림 5.2.18. 기존-보강후 구조물의 push-over 비교 428

그림 5.2.19. 학교시설(2000년 이전 준공) 탄성보강 평면도 429

그림 5.2.20. 학교시설(2000년 이전 준공) 보강도면 432

그림 5.2.21. 학교시설 댐퍼보강 평면도 437

그림 5.2.22. 댐퍼 상세도 438

그림 5.2.23. 기존 구조물의 push-over 441

그림 5.2.24. 보강 구조물의 push-over 442

그림 5.2.25. 기존-보강후 구조물의 push-over 비교 442

그림 5.2.26. 학교시설(2000년 이후 준공) 보강 평면도 443

그림 5.2.27. 학교시설(2000년 이후 준공) 철판보강 상세도 445

그림 5.3.1. 내진보강량 및 보강비용 산정 순서 446

그림 5.4.1. 비교 대상 건축물 502

그림 5.4.2. HAZUS의 지진분석 단계별 모듈 515

그림 5.4.3. HAZUS에서 사용하는 건축물 취약도 곡선의 예 517

그림 5.4.4. 대수 취약도곡선 520

그림 5.4.5. HAZUS에서 고려한 손상상태 변동성과 정량화방법 522

그림 5.4.6. URML 해석예제의 지진취약도곡선(HAZUS) 523

그림 5.4.7. URMM 해석예제의 지진취약도곡선(HAZUS) 524

그림 5.4.8. 건물의 능력도 곡선 527

그림 5.4.9. ACM의 기본 구성 개념도 529

그림 5.4.10. Pushover 해석을 통한 여러 형태 건물의 각층 변위 533

그림 5.4.11. 각 요소들의 피해 함수곡선 533

그림 5.4.12. Latin Hypercube Sampling기법 535

그림 5.4.13. 5층 철골 모멘트 건물의 능력도 곡선 536

그림 5.4.14. 철근 콘크리트 건물과 철골 건물의 최종 손실 함수 곡선 537

그림 5.4.15. Whitter 지진으로 인한 손실 538

그림 5.4.16. 성능스펙트럼 방법에 의한 내진성능 평가 과정 542

그림 5.4.17. 취약도 곡선 543

그림 5.4.18. 성능스펙트럼 통한 URM의 성능점 549

그림 5.4.19. URM의 취약성 함수 곡선 550

그림 5.4.20. C5L의 능력곡선 552

그림 5.4.21. C5L 능력스펙트럼 해석 552

그림 5.4.22. C5L의 취약성 함수 곡선 553

그림 5.4.23. C2L2의 능력곡선 554

그림 5.4.24. C2L2 능력스펙트럼 해석 555

그림 5.4.25. C2L2 취약성 함수 곡선 555

그림 5.4.26. C1L1의 능력곡선 556

그림 5.4.27. C1L1 능력스펙트럼 해석 557

그림 5.4.28. C1L1 취약성 함수 곡선 557

그림 5.4.29. C1L2의 능력곡선 558

그림 5.4.30. C1L2 능력스펙트럼 해석 559

그림 5.4.31. C1L2 취약성 함수 곡선 559

I. 연구제목

기존 저층 건축물 내진성능 확보기술 개발

II. 연구목적

기존 저층 건축물의 지진재해에 대한 근원적 대처방법의 수립을 위해 과학적 원인조사와 지진재해 저감기술의 실용화 및 선진화에 기여함을 목표로 설정하고, 최종 연구 목표는 다음과 같다.

●저층 건축물의 내진성능평가 및 내진성능평가 지침 제안

●지진피해 저감을 위한 내진보강상세 및 표준안 제안

●내진보강 활성화 방안 및 정책 제안

III. 연구내용

1. 국내 기존 저층건축물 현황 파악

●건축물 현황 파악을 위한 국토해양부 통계자료 분석

●연도별, 용도별 층수 및 구조형식의 분포 현황 분석

●통계분석기법을 활용한 누락 통계자료의 추정

2. 기존 저층건축물의 내진성능 실태 분석

●국내외 설계기준 분석 및 설계 지진하중의 크기 비교

●국내외 지진피해 사례 조사 및 구조형식별 손상 분류

●저층 건축물의 표본조사 및 구조해석에 의한 내진성능평가

●구조 형식별 내진성능 실태 분석

3. 내진성능 평가방법 검토 및 개선

●국내외 내진성능 평가기법 비교 분석

●국내의 제안된 내진성능 평가기법 분석 및 비교

●기존 내진성능 평가기법의 문제점 분석 및 해결방안 제시

●내진성능 평가기법의 수정 및 개선안 제시

●내진성능 평가 예제를 통한 평가방법의 검증

●내진성능 평가 프로그램 개발 및 매뉴얼 작성

4. 저층건축물의 구조형식별 내진보강 방안 도출

●구조형식별 내진 취약부 분석

●손상제어를 위한 부위별 내진보강기법 분석

●기존 내진보강기법의 분석 및 문제점 도출

●내진보강 재료의 특성 분석 및 기존 건축물과의 정합성 분석

●구조형식별 내진성능향상을 위한 상세 개발

5. 구조형식별 내진성능 검증실험 및 평가

●구조 재료의 특성 평가 실험 및 분석

●내진보강 재료의 특성 평가 실험 및 분석

●주요 구조부재의 내진성능 평가 실험 및 분석

●동적실험을 통한 내진보강기법의 효율성 검증

●지진하중 크기에 따른 손상도 예측

●내진설계기준 대비 내진보강효과의 타당성 검증

6. 내진보강에 따른 경제성 분석

●구조형식별 표본 도면 작성 및 내진성능 평가

●비선형 해석을 통한 내진보강 물량 산정

●내진보강공법에 따른 시공성 평가 및 비용 산정

●내진보강 전후의 지진피해도 예측 및 손실비용 산정

●지진피해 손실비용과 내진보강비용 비교에 의한 효율성 검토

7. 내진보강 지침(안) 및 기술표준(안) 제시

●내진성능 평가지침(안) 제시

●조적조 내진보강 표준상세(안) 및 지침(안) 제시

●RC조 내진보강 표준상세(안) 및 지침(안) 제시

8. 내진보강 활성화 방안 제시

●내진보강 추진에 관련된 현행 제도의 현황 및 개선 필요성 분석

●내진보강 활성화를 위한 현행 제도의 대안 및 건의안 제시

●내진보강 관련 현행제도의 발전 지향 목표 설정

●내진보강 활성화를 위한 저층 건축물의 내진성능 인증(안) 건의

IV. 주요 연구성과

1. 국내 기존 저층건축물 현황 파악

●국토해양부 통계자료를 바탕으로 국내 건축물의 현황을 연도별, 용도별, 층수, 구조형식에 따른 분포 현황을 분석하였다

●통계자료에서 불분명한 구조형식 분류를 명확히 정리하였으며 누락 통계자료를 통계분석기법을 이용하여 추정하고 보완하였다.

2. 기존 저층건축물의 내진성능 실태 분석

●각국의 내진설계기준을 비교·분석하여 설계 지진력에 따른 내진상세의 변화 등을 검증할 수 있는 자료를 제시하였다.

●외국에서의 지진피해 사례를 구조형식별로 분석하여 각 구조형식별 손상모드를 파악하였으며 설계 지진하중과의 부합성을 검토하였다.

●건축용도별로 국내의 기존 저층건축물의 도면을 수집·작성하여 표본 조사를 수행하고, 부재 상세 및 구조형식 등을 분석하였다. 또한 수집된 건축물을 대상으로 내진성능을 평가하여 그 실태를 분석하였다.

3. 내진성능 평가방법 검토 및 개선

●각국에서 제시하고 있는 내진성능 평가기법을 비교하여 그 장단점을 평가하고 국내 특유의 구조형식에 적합한 항목을 도출하였다.

●국내에서 기존에 제안된 내진성능 평가기법을 분석하여 내포된 문제점을 해결할 수 있는 내진성능 평가기법의 개선안을 제시하였다.

●제안된 내진성능 평가기법을 이용한 내진성능 평가 예제를 제시하고, 내진성능 평가 결과와 구조 정밀해석 결과를 비교 분석하여 평가기법의 적합성을 검증하였다.

●내진성능 평가기법을 사용자가 용이하게 사용할 수 있도록 내진성능 평가용 프로그램을 개발하고 사용 매뉴얼을 작성하여 제시하였다.

4. 저층건축물의 구조형식별 내진보강 방안 도출

●지진피해 사례분석을 통하여 분석한 피해패턴에 근거하여 각 구조형식별로 내진성능이 취약한 부분을 도출하고 보강방안을 조사하였다.

●기존의 내진보강기법 및 연구동향에 대한 분석 결과를 바탕으로 내진 취약부의 손상제어를 위한 내진보강기법을 분석하고 국내 특유의 구조형식에 적용 가능한 내진보강기법의 원리를 정리하였다.

●순수 조적조 건축물에 대해서는 기본적으로 주요 구조부재인 벽체의 강도보강을 위해 얇은 강판 및 미장용 메탈라스 등을 이용한 내진보강기법을 제시하였다. 또한 국내에서 주로 사용하고 있는 외벽의 치장벽돌의 면외 탈락을 방지하기 위한 나선형 철물 압입공법에 의한 보강기법을 제시하였다.

●기둥과 보 부재로 이루어지는 RC프레임 구조의 경우, 국내외에서 가장 많이 적용되고 있는 강판보강 및 섬유시트보강 등의 내진보강공법을 기본으로 하나, 비내진 상세를 가지는 RC프레임에서는 기둥과 보의 파괴에 앞서 접합부 파괴가 선행되는 것을 실험을 통하여 증명하고, 이 경우에 적용가능한 섬유보강 복합패널 부착방식의 내진보강 기법을 제시하였다.

●학교 및 공공건축물에 자주 설치되는 조적 허리벽에 의한 RC프레임 구조의 전단파괴를 방지하기 위하여 강재 슬릿 댐퍼에 의한 창호형 제진댐퍼를 개발하고 이를 이용한 입력저감형 제진보강공법을 제시하였다.

●지진피해가 자주 발생하는 1층 필로티 RC구조를 가지는 다세대주택 등의 내진보강을 위하여 강봉이력댐퍼를 이용한 입력저감형 제진보강공법을 제시하고 상세를 개발하였다. 필로티 보강을 위해서는 기존의 일본 등을 중심으로 내력벽 및 브레이스 등을 이용한 강도 보강형의 내진공법 등이 제시되고 있었으나 본 연구에서는 국내의 필로티 구조의 대부분이 주차장으로 사용되는 것을 감안하여 출입에 지장을 주지 않는 기둥 부분에 설치 가능한 제진보강공법을 제시하였다.

5. 구조형식별 내진성능 검증실험 및 평가

●조적조의 내진보강설계에 앞서 국내에서는 조적개체의 재료특성에 대한 실험 데이터가 부족한 상태이므로 조적개체에 대한 재료특성 시험을 수행하고 모르타르 압축강도, 개체 압축강도, 프리즘 압축강도, 전단강도를 조사·분석하였다.

●조적벽체에 대한 내진보강공법은 기존의 제시된 강도 및 연성보강용 내진보강기법을 수정 보완하여 제시하였다. 또한 치장벽돌의 면외 탈락방지를 위해 제안한 나선형 철물 압입공법의 효율성을 검증하기 위하여 이 공법을 적용한 실험체를 제작하고 보강전후의 성능을 정적실험을 통하여 검증하였다.

●비내진 상세를 가지는 RC프레임 실험체에 대하여 정적 반복 가력 실험을 수행하여 구조적 특성 및 손상모드를 평가하였다. 실험을 통하여 비내진 상세를 가지는 RC프레임의 경우 기둥과 보 부재의 파괴에 앞서 접합부의 파괴가 선행됨을 검증하였고, 이를 방지하기 위한 섬유보강 복합패널을 접합부의 패널부에 설치하여 정적검증실험을 실시하였다. 그 결과, RC프레임의 연성능력이 약 2배 이상 증가됨을 확인하였다.

●조적 허리벽을 가지는 RC프레임의 전단파괴를 방지하고 구조체의 연성능력을 동시에 증가시킬 수 있는 창호형 제진댐퍼를 설치한 실험체를 대상으로 정적가력 실험 및 동적 실험을 통하여 그 성능을 검증하였다. 본 연구에서 제시한 창호형 제진댐퍼를 이용한 내진보강공법은 보강전에 비하여 강도, 강성, 에너지 흡수능력 등이 크게 증가하였으며 매우 효율적인 내진보강기법의 하나임을 검증하였다.

●본 연구에서 제안한 제진공법에 의한 필로티 RC구조의 내진보강성능을 평가하기 위하여 1층은 필로티로 이루어지고 2층은 벽식구조로 이루어진 입체 실험체를 제작하여 동적 진동실험을 실시하였다. 실험 결과 본 연구에서 제안한 내진보강기법을 적용한 경우, 보강전보다 에너지 흡수능력이 4배 이상 증가하였고 손상도 크게 감소됨을 검증하였다. 또한 내진보강 전의 필로티 구조는 우리나라 설계기준에서 제시하고 있는 최대 크기의 지진에 대하여 Sc지반에서는 중파 정도의 피해가 발생하나, 내진보강후에는 피해가 거의 발생하지 않았으며 국내 설계기준의 2배 이상의 지진에서는 소파 정도의 피해가 발생하였다.

6. 내진보강에 따른 경제성 분석

●구조형식별로 대표적인 설계 상세를 분석하고 본 연구에서 제안한 내진성능 평가기법 혹은 비선형 해석을 통하여 내진성능을 평가하고 국내의 내진설계 하중에 대한 안전성을 확보를 위한 내진보강설계를 수행하였다. 내진보강설계에서는 기존의 내진보강공법 및 본 연구에서 제안한 내진보강공법을 모두 적용하여 보강물량 및 시공에 따른 비용을 산정하여 경제성을 비교하였다. 그 결과, 기존의 내진보강공법에 비하여 본 연구에서 수정 및 제안한 내진보강공법은 기존내진보강공법에 비하여 약 20%이상의 비용절감효과를 나타내었다.

●내진보강 전후의 저층건축물의 지진피해도 예측식을 수정·제안하고 지진피해에 의한 손실비용을 산정하였다. 지진피해 손실비용과 내진보강비용을 이용하여 그 효율성을 검토한 결과, 내진보강비용 대비 지진피해 금액 감소의 비율은 약 2~3배 정도를 나타내어 내진보강에 의한 효율성은 매우 우수한 것으로 나타났다.

7. 내진보강 지침(안) 및 기술표준(안) 제시

●기존 저층건축물을 대상으로 한 내진성능 평가지침(안) 및 예제를 제시하였다. 본 연구에서 제안한 내진성능 평가지침(안)은 국내 특유의 구조시스템에 효율적으로 적용할 수 있도록 수정·보완되었다. 또한 내진성능 평가의 용이성 확보를 위하여 평가지침(안)을 프로그램화하고 사용 매뉴얼을 작성하여 제시하였다.

●순수 조적조로 이루어진 국내의 조적조 건축물의 특성을 고려한 강도보강형 조적조 내진보강 표준상세(안) 및 지침(안)을 제시하였다. 이 지침(안)에서는 조적벽체의 강도보강형 내진보강 상세뿐만 아니라 외벽에 설치되어 있는 치장벽돌의 면외 탈락 방지를 위한 설계 및 표준상세(안)을 함께 제시하여 내진안정성을 더욱 확보할 수 있도록 하였다.

●국내에서는 내진보강 대상 RC건축물의 대부분이 비내진 상세를 가지고 있으며, 이러한 경우 강진지역에서의 지진피해형태와는 다른 피해형태를 나타낸다. 본 연구에서는 이러한 점을 고려하여 비내진 상세를 가지는 RC프레임의 접합부 보강, 조적 허리벽을 가지는 RC프레임의 전단보강 및 연성보강, 2층 이상이 벽식으로 이루어진 필로티 구조 등에 대한 RC내진보강 표준상세(안) 및 지침(안)을 제시하였다.

8. 내진보강 활성화 방안 제시

●내진보강 추진에 관련된 현행 제도의 현황 및 개선 필요성 분석한 결과, 내진보강대책 수립과 추진에 관한 규정은 상위규정의 성격으로 내진보강대책을 수립하기 위하여 선행돼야 할 구체적인 방법과 절차 등의 하위규정이 필요한 것으로 파악되었다.

●내진보강 활성화를 위한 현행 제도의 대안으로 지진재해대책법과 시행령의 개선 및 건의안 제시하였다.

●지진이 발생하는 경우, 국민의 생명과 재산 피해를 최소화하고 저층 건축물의 내진성능 확보에 관한 활동을 민간 중심으로 확산시킴을 목적으로 내진보강 활성화를 위한 저층 건축물의 내진성능 인증(안) 건의하였다.