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SUMMARY

목차

1. 연구 개요 27

1.1. 연구 배경 및 목적 27

1.2. 연구 내용 30

1.2.1. 우리나라 산업용 시설의 분류 30

1.2.2. 국내외 산업용 시설의 풍해취약도함수 개발현황 조사 31

1.2.3. 산업용 시설의 풍해취약도함수 개발방법의 도출 31

1.2.4. 국내실정에 적합한 취약도함수의 개발 31

1.2.5. 취약도함수 공인을 위한 전문가의 의견 수렴 31

1.3. 과업의 기대 효과 31

1.4. 추진 전략 및 방향 32

1.4.1. 연구 수행 조직의 사업 추진 전략 및 방향 32

1.4.2. 연구의 사업 추진 전략 및 방향 33

1.5. 연구 추진 계획 34

1.5.1. 연구 일정 및 세부 추진 계획 34

1.5.2. 수행 조직 및 업무 분장 36

2. 우리나라 산업용 시설의 분류 39

2.1. 개요 39

2.2. 우리나라 산업용 시설의 현행 분류 체계 조사 40

2.3. 재해 피해 추정을 위한 시설물 분류 및 외국과의 비교 41

2.3.1. 국내 건축물 하중기준의 시설물 분류 41

2.3.2. 미국 HAZUS-MH의 시설물 분류 41

2.3.3. 국내 산업용 시설물의 현황 46

2.3.4. 풍해취약도함수 구축을 위한 산업용 시설물 분류 51

2.4. 시설물별 구조요소 및 비구조요소의 분류 53

2.4.1. 미국 HAZUS-MH의 분류 53

2.4.2. 풍해취약도함수 구축을 위한 분류 57

3. 국내외 산업용 시설의 풍해취약도함수 개별 현황 조사 63

3.1. 외국의 취약도함수 개발현황 조사 63

3.1.1. HAZUS-MH의 PEB에 대한 풍해취약도함수의 확률적 특성 파악 63

3.1.2. HAZUS-MH Industrial Building에 대한 취약도함수의 특성 파악 67

3.1.3. 호주 건축물에 대한 취약도함수의 특성 파악 69

3.1.4. 일본 건축물에 대한 취약도함수의 확률적 특성 파악 70

3.2. 외국 취약도함수의 국내 적용성에 대한 검토 및 문제점 도출 71

3.2.1. 풍하중 기준의 상이성 74

3.2.2. 건축물 형태의 상이성 75

4. 산업용 시설의 풍해 취약도 함수 개발 방법의 도출 79

4.1. 산업용 시설의 풍해 취약도함수의 이론 정리 79

4.2. 풍해 취약도함수의 개발 방안의 정립 81

4.2.1. 클레임 데이터를 기초로 한 취약도함수 모델링(Claim Data Based Approacyh, CDBA) 81

4.2.2. 건축물 부재의 저항능력을 기초로 한 취약도함수 모델링(Component Based Approach, CBA) 83

4.2.3. 개발 방향 84

4.3. 국내 적용성을 위한 현실적 개발 방안 제시 84

4.3.1. 개별 부재의 취약도함수 84

4.3.2. 개별 부재의 취약도함수에 기초한 전체 취약도 함수 구축 92

4.3.3. 취약도 모델링기법의 검증 94

5. 국내 실정에 적합한 취약도함수의 개발 99

5.1. 분류별 설계기준 등 외국경우와의 차이점 검토 99

5.2. 구조요소별 풍하중 정량화 및 하중경로 모델링 101

5.2.1. 풍하중의 정량화 101

5.2.2. 산업시설물의 파괴(하중)경로 104

5.3. 각 구조요소별 확률적 내풍성능 모델링 105

5.3.1. 외장 패널 저항성능의 검토 106

5.3.2. 창호 113

5.4. 국내 산업용 건축물의 풍해취약도함수 개발 115

5.4.1. 풍해취약도 함수 구축 대상 115

5.4.2. 일반 산업 시설물의 풍해취약도 함수 구축 116

5.4.3. HAZUS-MH의 PEB 시스템 취약도함수 국산화 130

5.5. 국내 산업용 건축물의 풍해취약도함수 구축 결과 133

5.5.1. 개요 133

5.5.2. 구축 결과 종합 및 적용 범위 133

6. 결론 및 제언 137

6.1. 결론 137

6.2. 제언 139

참고문헌 141

부록 A. 일반 산업 시설물의 풍해 취약도 함수 149

A.1. Prototype 1 151

A.2. Prototype 2 160

A.3. Prototype 3 169

A.4. Prototype 4 176

A.5. Prototype 5 186

A.6. Prototype 6 193

A.7. Prototype Ll 200

A.8. Prototype L2 209

A.9. Prototype L3 217

A.10. Prototype L4 224

A.11. Prototype L5 234

A.12. Prototype L6 241

부록 B. PEB 시스템의 풍해 취약도 함수 249

서지자료

REPORT DOCUMENTATION PAGE

판권기

표 1.1. 연구 추진 일정 34

표 2.1. 표준산업분류 40

표 2.2. 미국 FEMA의 자연재해 피해대상 시설물 분류 42

표 2.3. HAZUS-MH의 풍해취약도함수 구축 PEB 45

표 2.4. 국내 풍해취약도함수 구축 대상 구조시스템 52

표 2.5. HAZUS-MH의 시설물 구조요소별 상세분류 54

표 2.6. HAZUS-MH의 시설물 구조요소별 적용 가능 경우 분류 55

표 3.1. HAZUS-MH의 PEB의 풍해에 의한 취약도도 64

표 3.2. 산업용 건물의 취약도정도(HAZUS-MH) 65

표 3.3. HAZUS-MH Industrial Building의 취약도정도 68

표 3.4. 각국 풍하중의 비교 75

표 5.1. 외장패널의 허용스판 101

표 5.2. 풍하중의 확률적 통계치 103

표 5.3. 샌드위치 패널 내풍압 성능 실험일시 : 2007년 6월 ~ 7월 107

표 5.4. 일반 산업시설물 창호의 휨응력도 113

표 5.5. 일반 산업시설물 창호의 허용풍압 및 평균파괴풍압 114

표 5.6. 국내 풍해취약도함수 구축 대상 구조시스템 115

표 5.7. 국내 풍해취약도함수 구축 대상 지붕 형식 116

표 5.8. 일반 산업 시설물 풍해 취약도 함수 구축 시설물의 개요 118

표 5.9. 외장재의 저항 성능(모든 Prototype에 적용) 119

표 5.10. 일반 시설물의 손상도 119

표 5.11. PEB 시스템의 저항성능 131

표 5.12. PEB 시스템의 손상도 131

표 5.13. PEB 시스템의 풍해 취약도 함수 구축 시설물의 개요 132

표 5.14. 구축된 산업용 시설물 풍해 취약도 함수의 Lognormal 확률 분포(전체 건축물 취약도 함수 확률 분포) 134

표 5.15. 취약도 함수 적용 예 136

표 A.1. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype 1건물) 152

표 A.2. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype 1 건물) 153

표 A.3. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype 1) 154

표 A.4. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype 1) 156

표 A.5. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype 1) 158

표 A.6. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype 2건물) 160

표 A.7. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype 2 건물) 162

표 A.8. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선 (노풍도 B, Prototype 2) 163

표 A.9. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선 (노풍도 C, Prototype 2) 165

표 A.10. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype 2) 167

표 A.11. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype 3 건물) 169

표 A.12. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype 3 건물) (벽체패널, 유리창은 Prototype 2와 동일) 169

표 A.13. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype 3) 170

표 A.14. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype 3) 172

표 A.15. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype 3) 174

표 A.16. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype 4건물) 177

표 A.17. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype 4 건물) 179

표 A.18. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype 4) 180

표 A.19. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype 4) 182

표 A.20. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype 4) 184

표 A.21. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype 5 건물) 186

표 A.22. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype 5건물) (벽체패널, 유리창은 Prototype 1건물과 동일) 186

표 A.23. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype 5) 187

표 A.24. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype 5) 189

표 A.25. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype 5) 191

표 A.26. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype 6 건물) 193

표 A.27. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype 6건물) (벽체패널, 유리창은 Prototype 2건물과 동일) 193

표 A.28. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype 6) 194

표 A.29. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype 6) 196

표 A.30. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype 6) 198

표 A.31. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype L1건물) 201

표 A.32. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype L1 건물) 202

표 A.33. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype L1) 203

표 A.34. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype L1) 205

표 A.35. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype L1) 207

표 A.36. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype L1건물) 209

표 A.37. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype L2 건물) 210

표 A.38. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype L2) 211

표 A.39. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype L2) 213

표 A.40. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype L2) 215

표 A.41. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype L3 건물) 217

표 A.42. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype L3건물) (벽체패널, 유리창은 Prototype L2와 동일) 217

표 A.43. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype L3) 218

표 A.44. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype L3) 220

표 A.45. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype L3) 222

표 A.46. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype L4건물) 225

표 A.47. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype L4 건물) 227

표 A.48. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype L4) 228

표 A.49. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype L4) 230

표 A.50. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype L4) 232

표 A.51. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype L5 건물) 234

표 A.52. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype L5건물) (벽체패널, 유리창은 Prototype L1과 동일) 234

표 A.53. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype L5) 235

표 A.54. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype L5) 237

표 A.55. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype L5) 239

표 A.56. ASCE-02 풍하중의 변수 (Prototype L6 건물) 241

표 A.57. 각 외장재에 작용하는 외부 풍압계수 (Prototype L6건물) (벽체패널, 유리창은 Prototype L2와 동일) 241

표 A.58. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 B, Prototype L6) 242

표 A.59. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 C, Prototype L6) 244

표 A.60. 개별 외장재 및 건물전체의 취약도 곡선(노풍도 D, Prototype L6) 246

그림 1.1. 최근 10년간 시설별 재해 피해액 (2005년 기준단가) 28

그림 1.2. 최근 10년간 재해 피해액 및 복구비 (2005년 기준단가) 28

그림 1.3. 산업용 시설물의 태풍 피해 29

그림 1.4. 태풍 위험도 평가 개요 30

그림 1.5. 세부 추진 계획 35

그림 1.6. 수행 조직 및 업무 분장 36

그림 2.2. HAZUS-MH의 풍해취약도함수 시설물 유형 분류 43

그림 2.3. HAZUS-MH의 PEB SYSTEM 44

그림 2.4. HAZUS-MH의 일반 산업시설물(60m × 36m × 6m) 45

그림 2.5. 최근 건설되는 철골 구조물의 분류 46

그림 2.6. PEB System의 계략도 47

그림 2.7. 나이키 스포츠 코리아 물류 창고 : 90.1m(W) × 120m(L) × 16.5m(H) 48

그림 2.8. 진해 농산물 도매시장 : 87.1m(W) × 97.2m(L) × 11.8m(H) 48

그림 2.9. 경량철골조 산업시설물 49

그림 2.10. 철근 보강 블록 벽체 산업 시설물 49

그림 2.11. 샌드위치 패널 경량 철골 구조 산업시설물 50

그림 2.12. 일반산업시설물의 형태 51

그림 2.13. HAZUS-MH의 시설물 구조요소별 적용 가능 경우 예(Wood-Frame, One-Story, Multi-Unit Housing) 56

그림 2.14. 철골조 산업시설물의 주 골조 및 외장재 57

그림 2.15. 철골조 산업시설물의 주골조 58

그림 2.16. 철골조 산업시설물의 비구조요소 58

그림 2.17. 외장 패널 59

그림 2.18. 문의 종류 59

그림 2.19. 산업용 셔터 60

그림 2.20. 창호 60

그림 2.21. 기타 비구조요소 61

그림 3.1. PEB에 대한 풍해취약도함수 63

그림 3.2. Pre-engineered Metal Building 취약도함수에 대한 연속확률분포 66

그림 3.3. Pre-engineered Metal Building 취약도함수에 대한 누적확률분포 66

그림 3.4. HAZUS-MH Industrial Building에 대한 취약도함수 67

그림 3.5. 호주의 건축물 취약도 함수 69

그림 3.6. 일본의 건축물 취약도 함수(주거용 건축물) 71

그림 3.7. 클레임 데이터를 기초로 한 취약도 함수 72

그림 3.8. 클레임 데이터를 기초로 한 취약도함수의 예 (미국) 72

그림 3.9. 클레임 데이터를 기초로 한 취약도함수의 예 (영국) 73

그림 3.10. 부재의 성능을 기초로 한 취약도함수의 예 (미국, HAZUS) 74

그림 3.11. 박공지붕의 풍하중 수압면적... 74

그림 3.12. 미국과 유럽의 산업시설물의 예... 75

그림 3.13. 한국 산업시설물의 예 76

그림 3.14. 미국 HAZUS-MH 취약도함수 구축용 산업시설물의 예 76

그림 4.1. Vulnerability Function 79

그림 4.2. Vulnerability Function과 초과확률 80

그림 4.3. 취약도 함수 (Fragility Curve) 80

그림 4.4. 취약도 함수 군 81

그림 4.5. 클레임 데이터를 기초로 한 취약도함수 모델링의 예 82

그림 4.6. 건축물 부재의 저항능력을 기초로 한 취약도함수 모델링의 예 83

그림 4.7. 취약도함수 개발안 85

그림 4.8. 건축물의 선택과 외장재의 배치 (예) 86

그림 4.9. 풍향의 선택 (예) 86

그림 4.10. 돌풍 풍속 시뮬레이션 87

그림 4.11. 압력계수의 시뮬레이션 88

그림 4.12. 부재의 저항성능 88

그림 4.13. 부재별 평균하중 89

그림 4.14. 강풍에 의한 건축물의 파괴과정 90

그림 4.15. 하나의 취약도 레벨에 대한 취약도함수 91

그림 4.16. 여러가지 취약도 레벨에 대한 취약도함수 91

그림 4.17. 산업시설물 기본 취약도의 Venn Diagram 92

그림 4.18. 산업시설물 외장재의 개별취약도함수 (HAZUS-MH) 93

그림 4.19. 산업시설물 전체 외장재의 취약도함수 (HAZUS-MH) 93

그림 4.20. HUD 사후 측정지역 95

그림 4.21. 플로리다 허리케인(Andrew) 피해 95

그림 4.22. E(왼쪽)와 D(오른쪽) 지역에서의 풍속 96

그림 4.23. 자체개발 취약도함수 결과와 실측의 비교 97

그림 5.1. 외장재 풍하중 저항능력 실험 100

그림 5.2. ASCE 7-02의 외압계수 102

그림 5.3. 박공지붕에 작용하는 단위 면적당 풍하중 103

그림 5.4. 구축물과 파괴의 경로 104

그림 5.5. 산업 시설물 파괴의 예 (태풍 매미) 105

그림 5.6. 지붕용 패널의 예 105

그림 5.7. 벽체용 패널의 예 106

그림 5.8. 지붕과 벽 패널의 종류 107

그림 5.9. 기본 산업시설물의 구조재 배치 108

그림 5.10. 기본 산업시설물의 구조재 배치 108

그림 5.11. 기본 산업시설물(장변)의 외장재 배치 109

그림 5.12. 기본 산업시설물(단변)의 외장재 배치 109

그림 5.13. 샌드위치 패널 시스템의 저항성능 테스트 110

그림 5.14. Sandwich 패널의 고정 및 Φ6의 Self Drilling Screw 111

그림 5.15. Pull-out Failure의 예 112

그림 5.16. 국내 산업용 시설물용 패널의 강풍저항성능 112

그림 5.17. 창호의 저항성능 114

그림 5.18. 샌드위치 패널 시스템 (Prototype 1 건물) 117

그림 5.19. Prototype 1 시설물에 적용된 창호 및 셔터 시스템의 예 117

그림 5.20. Prototype 1 시설물의 외형 120

그림 5.21. Prototype 2, Prototype 3 시설물의 외형 121

그림 5.22. Prototype 4 시설물의 외형 122

그림 5.23. Prototype 5 시설물의 외형 123

그림 5.24. Prototype 6 시설물의 외형 124

그림 5.25. Prototype L1 시설물의 외형 125

그림 5.26. Prototype L2, Prototype L3 시설물의 외형 126

그림 5.27. Prototype L4 시설물의 외형 127

그림 5.28. Prototype L5 시설물의 외형 128

그림 5.29. Prototype L6 시설물의 외형 129

그림 5.30. 취약도 함수(HAZUS-MH) 132

그림 A.1. 외장재의 배치 및 순번 (Prototype 1) 151

그림 A.2. 외장재의 배치 및 순번 (Prototype 4) 176

그림 A.3. 외장재의 배치 및 순번 (Prototype L1) 200

그림 A.4. 외장재의 배치 및 순번 (Prototype L4) 224

그림 B.1. 건물전체의 취약도함수 (PEB1 건축물) 251

그림 B.2. 건물전체의 취약도함수 (PEB2 건축물) 251

그림 B.3. 건물전체의 취약도함수 (PEB3 건축물) 252

그림 B.4. 건물전체의 취약도함수 (PEB4 건축물) 252

그림 B.5. 건물전체의 취약도함수 (PEB5 건축물) 253

그림 B.6. 건물전체의 취약도함수 (PEB6 건축물) 253

그림 B.7. 건물전체의 취약도함수 (PEB7 건축물) 254

그림 B.8. 건물전체의 취약도함수 (PEB8 건축물) 254

그림 B.9. 건물전체의 취약도함수 (PEB9 건축물) 255

그림 B.10. 건물전체의 취약도함수 (PEB10 건축물) 255

그림 B.11. 건물전체의 취약도함수 (PEB11 건축물) 256

그림 B.12. 건물전체의 취약도함수 (PEB12 건축물) 256