[표지]
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 15
1.1. 연구배경 및 필요성 15
1.2. 연구목적 및 범위 17
1.3. 연구방법 및 구성 18
제2장 연구동향 23
2.1. 서론 23
2.2. 토사재해로 인한 주택의 취약성 분류 23
2.3. 물리적 취약성 평가 방법론 25
2.3.1. 경험적 취약성 평가방법 26
2.3.2. 확률론적 취약성 평가방법 27
2.3.3. 수치해석을 이용한 취약성 평가방법 28
2.4. 피해건물 DB 구축 방법론 31
2.4.1. 피해 건물 DB 31
2.4.2. 주택 피해 유형 분류 33
2.4.3. 취약성 평가 인자 38
2.5. 소결론 47
제3장 사례분석을 통한 취약성 평가항목 고찰 51
3.1. 개요 51
3.2. 토사재해 DB 구축 51
3.3. 토사재해 유형별 발생현황 54
3.3.1. 토사재해 유발요인 특성 54
3.3.2. 붕괴규모 특성 63
3.4. 피해 건물 특성 66
3.5. 소결론 70
제4장 토사붕괴 재현기술 확보 73
4.1. 개요 73
4.2. 토사붕괴 재현 환경 73
4.2.1. 토사 흐름(flow) 특성 73
4.2.2. 붕괴 유발 요인 재현 방법 75
4.3. 수치해석을 통한 실험조건 검토 78
4.3.1. 측정 높이에 따른 충격압 특성 79
4.3.2. 이동거리에 따른 충격압 변화 특성 81
4.3.3. 배면수에 의한 충격량 변화 특성 83
4.4. 소형 붕괴모의 실험 결과 84
4.4.1. 실험조건별 붕괴 특성 84
4.4.2. 토질종류에 따른 붕괴 특성 89
4.4.3. 토사붕괴 재현을 위한 실험변수 설정 방법 결정 94
4.5. 소결론 96
제5장 붕괴재현 예비 실증실험 99
5.1. 실험개요 99
5.2. 실험 조건 설정 100
5.3. 실규모 예비 실증실험 결과 104
5.3.1. 1차 실증실험 결과 104
5.3.2. 2차 실증실험 결과 112
5.3.3. 3차 실험 결과 117
5.4. 초고속카메라를 이용한 붕괴 특성 파악 123
5.5. 소결론 129
제6장 벽체 충격력 측정을 위한 실증실험 방법 고찰 133
6.1. 개요 133
6.2. 비탈면 붕괴로 인한 피해환경 특징 133
6.3. 수치해석을 통한 건물 재료별 파손 특성 135
6.4. 예비 실증실험을 통한 토사충격력 특성 142
6.5. 재료별 실험 벽체 제작 기준 및 실험사례 검토 143
6.5.1. 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC) 143
6.5.2. (무보강)조적조구조 145
6.5.3. 목구조 148
6.6. 소결론 150
제7장 결론 153
7.1. 요약 및 결론 153
7.2. 기대효과 및 활용방안 155
7.3. 2차년도 실증실험 개선사항 및 주요 연구방향 156
7.3.1. 비탈면 붕괴유발 방법 개선 156
7.3.2. 붕괴 규모 및 벽체 충격량 측정 157
참고문헌 159
서지자료 168
REPORT DOCUMENTATION PAGE 169
판권기 170
표 2.1. 취약성 곡선(Fragility curve)과 취약곡선(vulnerability curve) 개발 방법 26
표 2.2. 건물 특징별 저항 가중치 32
표 2.3. 구조적인 피해 분류 34
표 2.4. 건물의 피해 수준 35
표 2.5. 건축물 구조 유형별 저항값 40
표 2.6. 건축물 유지상태별 저항값 41
표 2.7. 건축물 높이별 저항값 41
표 3.1. 토사재해 DB 항목 53
표 3.2. 인명피해를 유발한 토사재해 발생현황(2007년~2021년) 54
표 3.3. 예·경보수준별 기준과 대응시간에 따른 누적강우량 57
표 3.4. 토석류 유발 누적강우량 58
표 3.5. 비탈면 붕괴 유발 강우량 61
표 3.6. 토사재해 유형별 붕괴부 및 퇴적부 경사 62
표 3.7. 인명피해가 발생한 건물의 용도현황 66
표 3.8. 건축물 재료별 분류(안) 66
표 3.9. 건축물 분류별 손상정도 68
표 4.1. 소형 비탈면 붕괴모의를 위한 실험 변수 84
표 4.2. 소형 비탈면 붕괴모의실험 조건 및 구분 85
표 4.3. '19년 태풍 '미탁'에 의한 토사재해 피해지역 흙의 입도분석 결과 89
표 4.4. 붕괴모의실험에 사용된 흙의 공학적 특성 90
표 4.5. 실증실험을 위한 실험 변수 설정 95
표 5.1. 조성된 비탈면의 지반조건 101
표 5.2. 토압계 및 하중계 세부사양 102
표 5.3. 지표변위 계측관리기준 105
표 5.4. 초고속카메라 세부사양 123
표 6.1. 비탈면 붕괴 발생지역의 붕괴부와 퇴적부 경사 134
표 6.2. 구조시스템별 평가부재 선정 135
표 6.3. 철근콘크리트 벽체 제작 관련 기준 143
표 6.4. 철근콘크리트 벽체 거동 및 강도 실험 사례 144
표 6.5. 조적조구조 벽체 제작 관련 기준 146
표 6.6. 조적조구조 벽체 거동 및 강도 실험 사례 147
표 6.7. 경량목구조 벽체 제작 관련 기준 148
표 6.8. 목구조 벽체 거동 및 강도 실험 사례 149
그림 1.1. 연도별 자연재해 및 산사태 피해 현황 15
그림 1.2. 당해 연도 연구방법 및 구성 20
그림 2.1. 취약지수 예시 24
그림 2.2. 취약성 곡선 예시 24
그림 2.3. 취약곡선 예시 25
그림 2.4. 경험적 취약성 평가방법 흐름도 예시 27
그림 2.5. 피해 통계자료를 활용한 건물 취약곡선의 유용성 비교 예시 28
그림 2.6. 시범지역의 취약성 평가를 위한 수치해석 방법 흐름도 29
그림 2.7. 토석류 높이, 충격압, 동점성을 이용한 취약 곡선 제안 30
그림 2.8. 산사태 유형별 주택 피해 유형 33
그림 2.9. 토사재해 유형별 건물 취약성 평가 주요 내용 37
그림 2.10. 산사태 강도(I), 저항값(R)과 취약성(V)과의 이론적인 상관관계 39
그림 2.11. H와 d의 개념도 42
그림 2.12. 이론적인 취약성 곡선과 관찰값 비교(조건: 구조적 저항력(R=0.2, 0.5, 0.8), δ=3.5) 44
그림 2.13. Z값에 따른 건물의 취약성 곡선(산사태인 경우) 44
그림 2.14. Z값에 따른 건물의 취약성 곡선(flow 유형인 경우) 45
그림 2.15. 토사재해 유형별 T모델 적용성 예시 46
그림 3.1. 토사재해 현장조사 정보수집 예시 52
그림 3.2. 토사재해 발생지역의 토석류 유형 55
그림 3.3. 토사재해 발생지역의 비탈면붕괴 유형 55
그림 3.4. 토사재해 유형별 모암 종류 56
그림 3.5. 지속시간별 누적강우량(토석류) 59
그림 3.6. 지속시간별 누적강우량(비탈면 붕괴) 60
그림 3.7. 토사재해 유형별 피해주택과의 이격거리 62
그림 3.8. 토사재해 유형별 토사 퇴적면적 63
그림 3.9. 토석류 이동부 거리 히스토그램 64
그림 3.10. 토석류 이동거리에 대한 토사퇴적 면적 65
그림 3.11. 토석류 및 비탈면붕괴로 인한 주택 파손 예시 67
그림 3.12. 이격거리별 건물파손 규모(토석류) 69
그림 3.13. 이격거리별 건물파손 규모(비탈면 붕괴) 69
그림 3.14. 건축물 분류별 인명피해 69
그림 4.1. 슬럼프형태의 토사비탈면 붕괴에 의한 주택파손 사례 74
그림 4.2. 슬라이딩 형태의 토사비탈면 붕괴에 의한 주택파손 사례 74
그림 4.3. 토사붕괴 현장에서 관찰된 활동면(기반암, 풍화암) 사례 75
그림 4.4. 대형 토조 내 침투수 재현장치 설치 전경 76
그림 4.5. 토사붕괴재현 개념도 77
그림 4.6. 실증실험 예상 단면도 77
그림 4.7. 수치해석에 적용된 비탈면 형상 및 주요 파라미터 78
그림 4.8. 비탈면 붕괴에 의한 충격압 측정 수치해석 결과 79
그림 4.9. 붕괴토사 충격압 측정 위치 80
그림 4.10. 토사붕괴에 의한 측정위치별 추정 충격압 81
그림 4.11. 붕괴토사의 이동거리별 충격력 측정 수치해석 결과 82
그림 4.12. 이동거리별 충격압 변화(측정위치 하부(0.5m)의 경우) 82
그림 4.13. 배면수 유무에 따른 충격압 크기 비교 83
그림 4.14. CASE 1 및 CASE 2 조건의 비탈면 단면 85
그림 4.15. 70°경사 하단부 비탈면의 붕괴형상(CASE 1) 86
그림 4.16. 하단부 경사변화가 없는 비탈면의 붕괴형상(CASE 2) 86
그림 4.17. 포화된 토층에서 침투수가 작용하는 비탈면의 붕괴형상(CASE 3) 87
그림 4.18. 포화된 토층에서 침투수와 배면수가 작용하는 비탈면의 붕괴형상(CASE 4) 88
그림 4.19. 소성도표를 이용한 실험시료의 흙 분류 90
그림 4.20. 점토질 모래(SC)의 붕괴 형상 91
그림 4.21. 점토-실트질 모래(SC-SM)의 붕괴 형상 91
그림 4.22. 토사 확산범위 측정을 위한 확산판 92
그림 4.23. 실험 CASE별 토사 확산높이 93
그림 4.24. 흙 종류별 토사확산 범위 94
그림 5.1. 실대형 급경사지 붕괴 시뮬레이터 99
그림 5.2. 토사비탈면 붕괴재현 순서 100
그림 5.3. 계측센서 설치 위치 단면도 및 평면도 101
그림 5.4. 토사충격력 측정을 위한 하중계 및 로드셀 설치 사진 102
그림 5.5. 비탈면 붕괴 유발을 위한 침투수와 배면수 설정 개념도 103
그림 5.6. 1차 실증실험 비탈면 붕괴과정(정면) 105
그림 5.7. 1차 실증실험 비탈면 붕괴과정(후면) 106
그림 5.8. 붕괴된 비탈면 정면(1차 실증실험) 106
그림 5.9. 붕괴 전후 비탈면 단면 변화(1차 실증실험) 107
그림 5.10. 지표변위 측정 결과(1차 실증실험) 107
그림 5.11. 토사충격력 예시 108
그림 5.12. 1차 실증실험 충격하중 측정 결과(측정 높이 55cm) 109
그림 5.13. 1차 실증실험 충격 토압 측정 결과 109
그림 5.14. 하중계 거치대에 퇴적된 토사 높이 측정 110
그림 5.15. 측정 높이별 하중 변화 111
그림 5.16. 2차 실증실험 단면도 113
그림 5.17. 2차 실증실험 체적함수비 변화 113
그림 5.18. 2차 실증실험 비탈면 붕괴과정 114
그림 5.19. 지표변위 측정 결과(2차 실증실험) 115
그림 5.20. 붕괴 전후 비탈면 단면 변화(2차 실증실험) 116
그림 5.21. 붕괴 후 토압계센서(2차 실증실험) 116
그림 5.22. 3차 실증실험 단면도 118
그림 5.23. 3차 실증실험 체적함수비 변화 118
그림 5.24. 3차 실증실험 비탈면 붕괴과정 119
그림 5.25. 붕괴 후 비탈면(3차 실증실험) 120
그림 5.26. 지표변위 측정 결과(3차 실증실험) 120
그림 5.27. 붕괴 전후 비탈면 단면 변화(3차 실증실험) 121
그림 5.28. 3차 실증실험 충격 토압 측정 결과 122
그림 5.29. 3차 실증실험 충격 하중 측정 결과(높이 37.5cm) 122
그림 5.30. 고속카메라 장비 및 측정 모습 123
그림 5.31. 초고속카메라를 이용한 붕괴속도 분석(1차실험) 125
그림 5.32. 초고속카메라를 이용한 붕괴속도 분석(2차실험) 126
그림 5.33. 초고속카메라를 이용한 붕괴속도 분석(3차실험) 126
그림 6.1. 토사 충격량 시나리오 136
그림 6.2. 건물 재료별 구조시스템 형상 및 평가부재 위치 137
그림 6.3. 철근콘크리트골조의 기둥의 충격압 응답에 따른 해석조건별 손상도 결과 138
그림 6.4. 철골모멘트골조 기둥의 충격압 응답에 따른 해석조건별 손상도 결과 138
그림 6.5. 보강조적조 외벽체의 충격압 응답에 따른 해석조건별 손상도 결과 138
그림 6.6. 무보강조적조 외벽체의 충격압 응답에 따른 해석조건별 손상도 결과 139
그림 6.7. 경량철골조 기둥의 충격압 응답에 따른 해석조건별 손상도 결과 139
그림 6.8. 시트강판벽의 충격압 응답에 따른 해석조건별 손상도 결과 139
그림 6.9. 주택재료별 충격압에 따른 파손 범위〈분류 1〉 141
그림 6.10. 주택재료별 충격압에 따른 파손 범위〈분류 2〉 141