교량의 지진 취약도 해석 시 사용되는 성능 스펙트럼 기법의 평가

Abstract

본 연구는 콘크리트 교량의 지진취약도 곡선을 개발함에 있어 성능 스펙트럼 기법(Capacity Spectrum Method)에 대한 고찰을 통해 가장 적절한 해석방법을 제시하는데 그 목적이 있다. 원래 성능 스펙트럼 기법은 빌딩 구조물을 위한 간략화된 정적 비선형 해석의 일환으로 개발되었는 바, 본 연구에서는 이 기법을 교량의 지진취약도 곡선을 개발하는데 응용하였다. 서로 다른 네가지의 방법으로 성능 스펙트럼 기법을 통해 구해진 취약도 곡선들을 비선형 시간이력해석 방법에 의해 구해진 취약도 곡선과 비교하였다. 취약도 곡선은 두 개의 변수를 가진 lognormal 분포를 따르는 것으로 가정하였으며 PGA(Peak Ground Acceleration)의 함수로 나타내어졌다. FEMA(Federal Emergency Management Agency) SAC(SEAOC-ATC-CUREe) steel 프로젝트에 의해 개발된 로스앤젤레스 지역 60개의 지진이 교량해석을 위해 사용되었다. 성능 스펙트럼 기법과 시간이력해석에 따라 만들어진 교량의 지진취약도 곡선들을 비교 검토한 바, 이 중 하나의 방법이 부합되는 결과를 보여주었다. 요구 스펙트럼 작성시 본 논문에서 제시된 지침을 따르면 비선형 시간이력 해석시와 유사한 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 다만 지진과 교량이 지닌 특수성으로 인해 본 연구의 결과가 항상 적용되는지는 더 심도있는 연구를 통해 검증되어야 할 것이다. This study presents the evaluation of CSM(Capacity Spectrum Method, ATC-40) in developing fragility curves for a sample concrete bridge. The CSM is originally developed as one of the simplified procedures for building structures, while this study adopts the CSM to develop fragility curves of bridge structures. Four(4) different approaches are demonstrated and the fragility curves developed are compared those by the nonlinear time history analysis. Fragility curves in this study are represented by lognormal distribution functions with two parameters and developed as a function of PGA. The sixty(60) ground acceleration time histories for the Los Angeles area developed for the Federal Emergency Management Agency (FEMA) SAC(SEAOC-ATC-CUREe) steel project are used for the bridge analysis. The comparison of fragility curves by the CSM with those by the time history analysis indicates that the agreement is excellent for one of the methods investigated in this study. In this respect. it is recommended that the demand spectrum might be improved according to the guidelines suggested in this study. However, this observation might not always apply, depending on the details of specific bridge characteristic