확률론적 지진재해분석에 상응하는 확률론적인 지진계수 개발에 관한 연구

Abstract

설계응답스펙트럼은 지진의 피해를 예측하고 구조물의 설계에 그 크기를 반영할 수 있는 편리한 방법이다. 설계응답스펙트럼은 우선 특정 지역의 지진의 크기를 예측하여 최대지반가속도(PGA)를 정의한 다음 부지특성을 고려한 지진계수를 이용하여 작성된다. 특정 지역의 지진의 크기는 확률론적 지진재해분석을 통해서 예측할 수 있다. 기존의 한반도의 확률론적 지진재해분석은 연간지진발생확률 별로 한반도에서 일어날 수 있는 최대지반가속도를 등고선도로 작성하여 보여준다. 그러나 최대지반가속도는 확률론적으로 정의되는 반면, 부지특성을 나타내는 지진계수는 확률론적으로 정의되고 있지 않다. 이는 현재 국내의 내진설계기준은 미국서부지역 내진설계기준을 준용하여 최대지반가속도만을 맞추어 지진계수를 정의하고 있기 때문이다. 하지만 미국의 지진발생특성과 지반특성은 국내의 특성과 다르기 때문에 국내에 적합한 설계응답스펙트럼이라고 할 수 없다. 이번 연구에서는 확률론적 지진재해분석과 상응하는 확률론적인 지진계수를 제시하였다. 우선 기존의 확률론적 지진재해분석을 재현하여 확률론적 지진재해도를 구현하였다. 그리고 구현된 지진재해도와 일치하도록 또 다른 확률론적 지진재해분석 방법인 PSHA-NL기법을 이용하여 제한된 기간 내에 한반도에 발생하는 지진 자료를 생성하였다. 생성된 지진자료를 이용하여 확률론적 응답스펙트럼인 등재해스펙트럼을 생성한 후 국내에 제시된 지반분류에 따라 등재해스펙트럼에 상응하는 지진계수를 산정하였다. 지진계수 결정 방법에 있어서 중소규모의 지진발생 가능성이 많고 기반암의 깊이가 얕아 고유주기가 낮은 국내지반특성을 고려하여 장주기보다 단주기 영역을 반영하는 증폭계수 구간을 설정하였다. 확률론적 지진계수는 국내의 특성과 일치하는 기존의 지진계수보다 단주기 영역의 응답은 크고 장주기 영역의 응답은 작게 나오는 것을 확인할 수 있었다.; A design response spectrum is a convenience way to predict seismic hazard and to make design of building structure adapted with seismic amplitude. The design response spectrum is drawn up by two steps; to determine peak ground acceleration (PGA) using probabilistic seismic hazard analysis, and to select site coefficient along with each site group. The existing probabilistic seismic hazard analysis at Korean Peninsula shows the seismic hazard map as indicating local PGA at each mean annual occurrence rate. The seismic hazard map is determined by a probabilistic methodology, but the site coefficient indicates site effect is determined by a deterministic methodology. The existing design criteria which adapt the method of USA criteria define site coefficients along with PGA. However, it's not appropriate way because the earthquake and ground characteristics of Korean Peninsula are different with them of USA. This study suggests probabilistic site coefficients corresponding with the probabilistic seismic hazard analysis. The seismic hazard map is drawn again based on existing probabilistic seismic hazard analysis in Korea. Then, using PSHA-NL method, the earthquake data of Korean Peninsula are generated corresponding with the existing seismic hazard map. After conducting site response analysis at each site groups with the earthquake data, the uniform hazard response spectrum (UHRS) which is the spectral acceleration by using probabilistic method is generated. Finally, the probabilistic site coefficients are obtained from UHRS. To consider the characteristics of Korean Peninsula such as the lower earthquake magnitude and the low depth until bedrock, the amplification factor zone offset to short period. The design response spectrum from probabilistic site coefficients has bigger response in short period and smaller response in long period than it from deterministic existing site coefficients.