This study proposes a methodology for the regional seismic risk assessment of structural damage to buildings in Korea based on evaluating individual buildings, considering inconsistency between the administrative district border and grid lines to define seismic hazard. The accuracy of seismic hazards was enhanced by subdividing the current 2km-sized grids into ones with a smaller size. Considering the enhancement of the Korean seismic design code in 2005, existing seismic fragility functions for seismically designed buildings are revised by modifying the capacity spectrum according to the changes in seismic design load. A seismic risk index in building damage is defined using the total damaged floor area considering building size differences. The proposed seismic risk index was calculated for buildings in 29 administrative districts in 'A' city in Korea to validate the proposed assessment algorithm and risk index. In the validation procedure, sensitivity analysis was performed on the grid size, quantitative building damage measure, and seismic fragility function update.
When an earthquake occurs, the severity of damage is determined by natural factors such as the magnitude of the earthquake, the epicenter distance, soil properties, and type of the structures in the affected area, as well as the socio-economic factors such as the population, disaster prevention measures, and economic power of the community. This study evaluated the direct economic loss due to building damage and the community's recovery ability. Building damage was estimated using fragility functions due to the design earthquake by the seismic design code. The usage of the building was determined from the information in the building registrar. Direct economic loss was evaluated using the standard unit price and estimated building damage. The standard unit price was obtained from the Korean Real Estate Board. The community's recovery capacity was calculated using nine indicators selected from regional statistical data. After appropriate normalization and factor analysis, the recovery ability score was calculated through relative evaluation with neighboring cities.
Rojas-Mercedes, Norberto;Erazo, Kalil;Di Sarno, Luigi
Earthquakes and Structures
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제22권5호
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pp.503-515
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2022
This paper presents the development of seismic fragility curves for a precast reinforced concrete bridge instrumented with a structural health monitoring (SHM) system. The bridge is located near an active seismic fault in the Dominican Republic (DR) and provides the only access to several local communities in the aftermath of a potential damaging earthquake; moreover, the sample bridge was designed with outdated building codes and uses structural detailing not adequate for structures in seismic regions. The bridge was instrumented with an SHM system to extract information about its state of structural integrity and estimate its seismic performance. The data obtained from the SHM system is integrated with structural models to develop a set of fragility curves to be used as a quantitative measure of the expected damage; the fragility curves provide an estimate of the probability that the structure will exceed different damage limit states as a function of an earthquake intensity measure. To obtain the fragility curves a digital twin of the bridge is developed combining a computational finite element model and the information extracted from the SHM system. The digital twin is used as a response prediction tool that minimizes modeling uncertainty, significantly improving the predicting capability of the model and the accuracy of the fragility curves. The digital twin was used to perform a nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) with selected ground motions that are consistent with the seismic fault and site characteristics. The fragility curves show that for the maximum expected acceleration (with a 2% probability of exceedance in 50 years) the structure has a 62% probability of undergoing extensive damage. This is the first study presenting fragility curves for civil infrastructure in the DR and the proposed methodology can be extended to other structures to support disaster mitigation and post-disaster decision-making strategies.
In recent times, the frequency and intensity of natural disasters, such as heavy rains and typhoons, have been increasing due to the impacts of climate change. This has led to a rise in social and economic damages. Rural areas, in particular, possess limited disaster response capabilities due to their underdeveloped infrastructure and are highly vulnerable to flooding. Therefore, it is crucial to establish preventative and responsive measures. In this study, an Inventory-Based Flood Loss Estimation (IB-FLE) method utilizing high-resolution spatial information was developed for estimating flood-related losses in rural areas. Additionally, the developed approach was applied to a study area and compared with the Multidimensional Flood Damage Analysis (MD-FDA) method. Compared to the MD-FDA, the IB-FLE enables faster and more accurate estimation of flood damages and allows for the assessment of individual building and agricultural land losses using up-to-date information. The findings of this study are expected to contribute to the rational allocation of budgets for rural flood damage prevention and recovery, as well as enhancing disaster response capabilities.
Finite element (FE) model based structural damage detection (SDD) methods play vital roles in effectively locating and quantifying structural damages. Among these methods, structural model updating should be conducted before SDD to obtain benchmark models of real structures. However, the characteristics of updating parameters are not reasonably considered in existing studies. Inspired by the l∞ norm regularization, a novel anti-sparse representation method is proposed for structural model updating in this study. Based on sensitivity analysis, both frequencies and mode shapes are used to define an objective function at first. Then, by adding l∞ norm penalty, an optimization problem is established for structural model updating. As a result, the optimization problem can be solved by the fast iterative shrinkage thresholding algorithm (FISTA). Moreover, comparative studies with classical regularization strategy, i.e. the l2 norm regularization method, are conducted as well. To intuitively illustrate the effectiveness of the proposed method, a 2-DOF spring-mass model is taken as an example in numerical simulations. The updating results show that the proposed method has a good robustness to measurement noises. Finally, to further verify the applicability of the proposed method, a six-storey aluminum alloy frame is designed and fabricated in laboratory. The added mass on each storey is taken as updating parameter. The updating results provide a good agreement with the true values, which indicates that the proposed method can effectively update the model parameters with a high accuracy.
지진으로부터 안전지대로 인식되어온 한반도에 2016.09.12. 규모5.8의 강진이 발생했다. 더 이상 한반도가 지진으로부터 안전지대가 아니라는 사실이 확인되었다. 따라서 본 연구는 우리사회의 지진 대비상태를 점검하고 지진발생시 직접적 피해객체인 건물의 속성을 파악하여 그 현황을 지진 안전지도구축을 통하여 효율적 지진방재정책을 위한 정책의사결정에 도움을 주고자 함에 그 목적이 있다. 지진 안전지도는 GIS툴을 활용하여 공간분석을 통해 작성된다. 지진 안전지도구축이 지진방재정책의 전부는 아니지만 부실한 지진대비체계를 보완하여 효율적으로 바꾸는 시발점이라는 것에 의미를 두고자한다.
전 세계적으로 가상현실(VR)의 이슈화를 따라 많은 분야에서 가상현실(VR) 기술을 접목하여 새로운 콘텐츠를 개발하고 있다. 가상현실은 가상의 공간에서도 인간이 가진 감각을 그대로 인지할 수 있도록 해주는 기술이며, 이는 현실적인 공간의 제약을 받지 않고 가상의 공간에서 사용자가 직접 체험 할 수 있다는 점에서 차세대 기술로 주목 받고 있다. 가상현실기술은 게임, 의학, 교육 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 특히 가상현실을 활용한 시뮬레이션이 주목받고 있다. 가상현실을 활용한 시뮬레이션도 운동, 교육, 재난 모의 훈련 등 다양한 분야에서 응용되고 활용되고 있지만 바이러스 전염에 의한 질병에 관한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 조류인플루엔자 재난 대응 훈련 시뮬레이션에 대한 기술검토 및 분석연구를 진행하였다. 우리나라에서 해마다 발생하고 있는 조류인플로엔자는 매년 되풀이되지만, 정작 막아줄 수 있는 해결책이나 예방법은 아직 부족한 실정이다. 조류인플루엔자는 사회적으로 큰 파장을 일으키고 경제적으로 막대한 피해를 가져올 수 있다. 조류인플루엔자나 구제역과 같은 가축전염병은 농가에 미치는 피해 범위가 크기 때문에 사전 예방이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 제시하는 조류인플루엔자 재난 대응 시뮬레이션을 통해 예방 할 수 있는 콘텐츠를 제시하고 분석하였다.
The present study analyzes the characteristics of 43 typhoons that affected the Korean Peninsula between 2002 and 2015. The analysis was based on 3-second gust measurements, which is the maximum wind speed relevant for typhoon disaster prevention, using a typhoon disaster prevention model. And the distribution and characteristics of the 3-second gusts of four typhoons, RUSA, MAEMI, KOMPASU, and BOLAVEN that caused great damage, were also analyzed. The analysis show that between May and October during which typhoons affected the Korean Peninsula, the month with the highest frequency was August(13 times), followed by July and September with 12 occurrences each. Furthermore, the 3-second gust was strongest at 21.2 m/s in September, followed by 19.6 m/s in August. These results show that the Korean Peninsula was most frequently affected by typhoons in August and September, and the 3-second gusts were also the strongest during these two months. Typhoons MAEMI and KOMPASU showed distribution of strong 3-second gusts in the right area of the typhoon path, whereas typhoons RUSA and BOLAVEN showed strong 3-second gusts over the entire Korean Peninsula. Moreover, 3-second gusts amount of the ratio of 0.7 % in case of RUSA, 0.8 % at MAEMI, 3.3 % at KOMPASU, and 21.8 % at BOLAVEN showed as "very strong", based on the typhoon intensity classification criteria of the Korea Meteorological Administration. Based on the results of this study, a database was built with the frequencies of the monthly typhoons and 3-second gust data for all typhoons that affected the Korean Peninsula, which could be used as the basic data for developing a typhoon disaster prevention system.
In general, the industrial complex is a place where factories of various industries are concentrated. It is only as efficient as it is designed. However, the risks vary as there are various industries. These features are also associated with various types of disasters. The dangers of natural disasters such as a typhoon, flood, and earthquake, as well as fire and explosions, are also latent. Many of these risks can make stable production and business activities difficult, resulting in massive direct and indirect damage. In particular, decades after its establishment, the vulnerabilities increase even more as aging and small businesses are considered. In this sense, it is significant to assess the vulnerability of the industrial complex. Thus analysing fire and explosion hazards as stage 1 of the vulnerability evaluation for the major potential disasters for the industrial complex. First, fire vulnerabilities were analyzed quantitatively. It is displayed in blocks for each company. The assessment block status and the fire vulnerability rating status were conducted by applying the five-step criteria. Level A is the highest potential risk step and E is the lowest step. Level A was 11.8% in 20 blocks, level B was 22.5% in 38 blocks, level C was 25.4% in 43 blocks, level D was 26.0% in 44 blocks, and level E was 14.2% in 24 blocks. Levels A and B with high fire vulnerabilities were analyzed at 34.3%. Secondly, the vulnerability for an explosion was quantitatively analyzed. Explosive vulnerabilities were analyzed at 4.7% for level A with 8 blocks, 3.0% for level B with 5, 1.8% for level C with 3, 4.7% for level D with 8, and 85.8% for level E with 145. Levels A and B, which are highly vulnerable to explosions, were 7.7 %. Thirdly, the overall vulnerability can be assessed by adding disaster vulnerabilities to make future assessments. Moreover, it can also assist in efficient safety and disaster management by visually mapping quantified data. This will also be used for the integrated control center of the N-Industrial Complex, which is currently being installed.
아시아 지역의 인구증가와 하천주변 및 삼각주 평야 저지대의 인구밀도 집중으로 인해 우기 시 아시아의 많은 지역에서 홍수로 인한 대규모 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 NOAA에서 제공하는 1992년부터 2003년까지의 나이트라이트 위성영상자료를 수집하여 인명 및 재산피해 정보와의 상호 공간분석을 통해 메콩강 유역의 홍수피해에 대한 분석을 실시하였다. 인명 및 재산피해 자료는 EM-DAT에서 제공하는 지역 공간분포자료를 활용하였으며, 메콩강 주하천 격자로 부터 모든 임의 격자의 떨어진 거리를 계산하여 해당 격자에서의 나이트라이트 강도와 인명 및 재산피해와의 상관분석을 수행하였다. 그 결과, 나이트라이트 강도가 클수록 홍수피해가 큰 것으로 분석되었으며, 특히, 하천으로부터 가까운 거리에서 나이트라이트 강도가 높게 나타났다. 이는 높은 나이트라이트 강도를 갖는 격자, 즉 인구밀집도가 상대적으로 높은 격자가 메콩강 하천주변으로 분포되어 있으며, 홍수피해와 양의 상관관계를 갖고 있음을 의미한다. 이와 같이 나이트라이트 위성영상정보는 에너지소비, 재해 등 다양한 공간분석을 통해 사회경제적 영향성 평가를 위한 대리변수로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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