Abstract
The number of damaged lifeline structures have been increasing with urban acceleration under earthquakes. To predict the damage, damage mitigation technology of lifeline structures should be analyzed using damage prediction technology. Therefore, in this paper, the degree of the fragility of structures under an earthquake was evaluated stochastically through an evaluation of the seismic fragility. The aim was to develop damage prediction technology of sewage pipes among the lifeline facilities. The site response was performed using the data from 158 boreholes in Seoul and 7 real earthquake waves to determine the responses in real urban areas. The seismic fragility was deduced through a total of 29822 time history analysis. In addition, sewer pipes were evaluated and the persisting period was passed by applying the research results of strength reduction which is due to sulphate erosion. As a result, the difference in failure probability between 300 and 800 with the smaller diameter of the representative pipes was approximately double and the size of the pipes has a significant effect on the seismic fragility function. Moreover, the failure probability of a seismic load increases by up to 10 fold as the strength reduction rate increases. The results of this study can be used as a means of predicting the damage and countermeasures of sewer pipes and might be reflected in the seismic design of underground facilities.
지진 발생시 도시 고도화에 따른 라이프라인 시설물의 피해가 증가하고 있다. 피해 예측을 위해 피해예측기술을 통한 라이프라인 시설물의 피해저감기술 분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 라이프라인 시설물중 하수도관의 피해예측즉기술개발을 위한 일환으로서써 지진취약도 평가를 통해 지진발생시 구조물의 취약 정도를 확률론적으로 평가하였다. 실제 도시지역 지반의 응답을 도출하기 위해서 서울시 지역 158개의 시추공데이터와 7개의 실측지진파를 통해 부지응답해석을 수행하였고, 총 29822번의 시간이력해석을 통해 지진취약도를 도출하였다. 그리고 내구연한이 지난 하수도관 평가를 위해 황산염침식에 의한 강도 감소 연구결과를 적용하여 평가하였다. 결과적으로 대표단면 중 관경이 가장 작은 관 300과 800의 파괴확률 차이가 약 2배정도 차이가 나는 것을 확인하였고, 관경의 크기가 지진취약도 함수에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. 그리고 강도감소율이 커짐에 따라 지진하중에 대한 파괴확률이 최대 10배 이상 높아지는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 하수도관의 피해 예측 및 대응방안에 대한 수단으로 활용될 수 있으며, 지하 시설물에 대한 내진설계에도 반영될 수 있을 것이다.
