| 초록 |
본 연구는 현존하는 철근콘크리트 공동주택의 내진 안전성을 평가하고 현행 내진설계기준의 적절성을 검증하는데 최종 목표를 두고 있다. 본 연구의 구성요소는 (i) 철근콘크리트 공동주택의 프로토타입 해석모델 개발, (ii) 내진성능 예측 매트릭스 개발로 정리될 수 있으며 그 세부 내용은 다음과 같다. (1) 공동주택 현황 조사 서울시 공동주택 총괄현황을 조사·분석한 결과, 19780년대 이후 15층 규모의 철근콘크리트 벽식 구조의 공동주택이 거의 동일한 평면으로 획일적으로 배치되기 시작하였다. 2000년 이후, 높이 100m 이내 또는 35층 이하일 때 철근콘크리트 벽식구조가 주로 사용되었으나 높이가 100m 이상 또는 40층 이상의 건물일 때, 이중골조 시스템이 주로 사용되었다. (2) 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석 모델링 방법 개발 전단벽 비선형 해석 모델인 섬유-스프링요소 모델은 전단변형을 고려할 수 없는 섬유요소 모델에 비해 정확한 결과를 제공하며 유한요소해석에 비해 소요되는 계산량과 시간이 적어 다층건물의 비 선형 해석에 적합하다. 따라서 국내의 대표적인 구조형식인 전단벽-모멘트골조나 내력벽 시스템 등의 공동주택의 비선형 해석에 개발된 모델을 적용할 수 있다. (3) 공동주택의 프로토타입 해석 모델 개발 및 내진성능 평가 2009년 이후에 시공된 공동주택의 프로토타입 해석모델은 54층의 이중골조 시스템이다. 구조물의 횡하중에 대한 저항능력을 나타내는 스펙트럼과 지진의 요구를 ADRS (acceleration displacement response spectrum) 형식의 요구 스펙트럼을 변환한 후 하나의 그래프에 표현하는 능력스펙트럼법을 사용하여 예제 건물의 내진성능을 평가한 결과, 예제 건물의 성능수준은 즉시거주단계임을 확인하였다. (4) 내진성능 예측 매트릭스 개발 및 설계기준의 영향 분석 설계기준, 지진하중, 구조형식과 같은 설계변수들을 이용하여 구조물의 지진 위험도를 확률이론에 근거한 수치로 제공함으로써 공동주택의 지진 위험도를 파악하였다. 이 결과는 건물의 내진설계기준을 향상시키는데 귀중한 자료가 될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 각 시기별 설계하중, 설계기준, 구조 시스템 등을 반영한 철근 콘크리트 공동주택의 대표 해석 모델을 이용하여 지진 취약성을 분석하고 이를 일반화할 수 있는 결론으로 제시하였다. 또한 국내 공동주택의 주요 구조 요소인 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석모델을 새로 개발하여 기존에 비해 정밀도와 신뢰도에서 한 층 진보된 연구 방법을 채택하였다. 본 연구에서 개발된 섬유-스프링 요소 모델은 향후에도 정밀한 해석모델의 개발은 설계기준, 지진하중, 구조형식과 같은 다양한 설계 변수들에 대한 공동주택의 지진 위험도를 정량적으로 파악할 수 있는 유용한 도구를 제공할 것이다. 본 연구의 결과물은 각 시기별 설계하중, 구조형식, 설계 계수를 반영한 철근콘크리트 공동주택의 지진 취약성을 분석하여, 현행 내진설계 기준이 적합한지에 대한 검토를 수행하는데 사용할 수 있는 방법론으로 활용될 수 있다. 또한, 공동주택의 대표 해석모델과 확률론적 취약성분석방법을 이용하여, 공동주택의 지진 위험도를 정량적 수치로 제공할 수 있다. 이 결과를 취합하여 설계 변수에 따른 내진성능 예측 매트릭스를 개발함으로써, 공동주택의 지진 위험도를 폭넓게 파악할 수 있다. |
