DOI QR코드

DOI QR Code

Retrofit Prioritization of Highway Network considering Seismic Risk of System

지진 위험도를 고려한 도로 교통망의 내진보강 우선순위 결정

  • 나웅진 (국토해양부 부산지방해양항만청 항만정비과) ;
  • 박태원 (단국대학교 리모델링연구소) ;
  • Published : 2008.12.31

Abstract

This research focuses on the issue of seismic retrofit prioritization based on the Caltrans' highway network serving Los Angeles and Orange counties. Retrofit prioritization is one of most important problems in earthquake engineering, and it is a problem that most decision makers face in the process of resource allocation. This study demonstrates the methods of prioritized resource allocation in the process of retrofitting a regional highway network. For the criteria of a retrofit ranking, seismic vulnerability and the importance of network link are first introduced. Subsequently, link-based seismic retrofit cases are simulated, investigating the effects of the seismic retrofit in terms of seismic performance, such as driver's delay. In this study, probabilistic scenario earthquakes are used to perform a probabilistic seismic risk analysis. The results show that the retrofit prioritization can be differently defined and ranked depending on the stakeholders. This study provides general guidelines for prioritization strategy for the effective retrofitting of a highway network system.

본 논문은 캘리포니아지역에 위치한 고속도로망을 대상으로 하여, 도로망내에 있는 교량의 내진보강 우선순위를 결정하는 방법에 관한 연구이다. 내진보강 우선순위 결정은 지진공학 분야에서 매우 중요한 이슈 중의 하나이며, 정부나 도로 관리청의 의사결정권자는 예산 배정 과정에서 이와 같은 문제에 항상 직면하게 된다. 본 연구는 특정지역의 고속도로망을 대상으로 어떻게 내진보강 우선순위를 결정할 것인가에 관한 방법론을 보여주고 있다. 우선순위 결정을 위하여 구조물의 지진 취약도, 도로망상에 위치한 각각 연결로의 중요도에 대한 개념이 먼저 소개되었다. 도로망상 각각의 교차로를 잇는 연결로를 지진 보강의 대상 단위로 하여 도로망의 내진 성능에 대한 시뮬레이션을 수행하였으며, 추가 소요되는 교통 지체시간을 각각의 시뮬레이션 경우에 대하여 측정함으로써 내진보강에 의한 효과를 평가하였다. 또한, 지진 위험도의 확률적인 특성을 반영하기 위하여 확률론적 시나리오 지진을 도입하였다. 본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 우선순위의 의미는 이해관계자의 주요 관심 사항에 따라 다르게 정의될 수 있고, 각각 다른 우선순위 결과를 보여주게 된다. 본 연구는 교통망의 효과적인 내진보강을 위한 우선순위 결정 과정에 도움이 될 수 있는 일반적인 지침을 제공할 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. Kawashima, K. and Unjoh, S., "An inspection method of seismically vulnerable existing highway bridges," JSCE, 1990
  2. Nielson, B. and DesRoches, R., "Seismic fragility curves for bridges: Retrofit prioritization," Advancing mitigation technologies and disaster response for lifeline systems, 2003
  3. FHWA, Seismic retrofitting manual for highway bridges, USA, 1995
  4. Basoz, N. and Kiremidjian, A.S., Prioritization of bridges for seismic retrofitting, Technical Report MCEER-95-0007, 1995
  5. Chang, S.E. and Shinozuka, M., "Life-cycle cost analysis with natural hazard risk," Journal of Infrastructure System, 1996
  6. Nuti, C. and Vanzi, I., "To retrofit or not to retrofit?," Engineering Structures 25, 2003, pp. 701-711 https://doi.org/10.1016/S0141-0296(02)00190-6
  7. Werner, S.D., Taylor, C.E., Moore, J.E., and Walton, J.S., A risk-based methodology for assessing the seismic performance of highway systems, Report MCEER-00-0014, 2000
  8. Na, U.J., Shinozuka, M., Franchetti, P., Da Lozzo, E., and Modena, C., Resource allocation for seismic retrofit of highway network, IABMAS-08, CD-ROM, pp. 2121-2126
  9. Kiremidjian, A.S., Fan, Y., Hortacsu, A., Burnell, K., and Legrue, J., "Earthquake risk assessment for transportation systems: Analysis of pre-retrofitted system," 7th national conference on earthquake engineering, EERI, Vol. III, 2002, pp. 2109-2116
  10. Chang, S.E., Shinozuka, M., and Moore, J., "Probabilistic earthquake scenarios: extending risk analysis methodologies to spatially distributed systems," Earthquake Spectra, Vol. 16, No. 3, 2000, pp. 557-572 https://doi.org/10.1193/1.1586127
  11. Shinozuka, M., Murachi, Y., Dong, X.J., Zhou, Y.W., and Orlikowski, M. J., "Effect of seismic retrofit of bridges on transportation networks," Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Vol. 2, No. 2, 2003, pp. 169-180
  12. Kim, S.H., Shinozuka M., and Kim, J.I., "Seismic performance of transportation networks," Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, EESK, Vol. 8, No. 3, pp. 43-51
  13. Shiraki, N., Shinozuka, M., Moore, J.E., Chang, S.E., Kameda, H., and Tanaka, S., "System risk curves: Probabilistic performance scenarios for highway networks subject to earthquake damage," Journal of Infrastructure systems, Vol. 13, No. 1, pp. 43-54 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1076-0342(2007)13:1(43)
  14. Shinozuka, M., Zhou, Y., Kim, S.H., Murachi, Y., Banerjee, S., Cho, S., and Chung, H., Socio-economic effect of seismic retrofit implemented on bridges in the Los Angels highway network, Technical report for California Department of Transportation, Division of Research and Innovation, CA F/CA/SD-2005/03, 2005
  15. Zhou, Y., "Probabilistic seismic risk assessment of highway transportation network," Ph.D dissertation, University of California Irvine
  16. Shinozuka, M., Feng, M.Q., Kim, H.K., Uzawa, T., and Ueda, T., "Statistical analysis of fragility curves," Journal of Engineering Mechanics, ASCE, Vol. 126, No. 12, 2000, pp. 1224-1231 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(2000)126:12(1224)