우리나라는 삼국시대부터 외세의 침략으로부터 방어하기 위해 일찍부터 축성 기술이 발달하였으며, 국토의 약 70%가 산악지형으로서 화강암이 풍부한 지리적 특성으로 다른 나라에 비해 아직까지도 우수한 성곽구조물이 많이 존재한다. 이러한 성곽구조물은 오랜 기간동안 외기에 그대로 노출되어 물리적, 화학적, 생물학적 작용 등으로 인한 노후화 및 태풍, 홍수, 집중호우, 지진 등의 자연재해로 인한 복합적인 영향으로 인해 훼손이 발생하고 붕괴되는 경우가 많다. 특히 성곽구조물과 같은 조적식구조물은 횡력에 매우 취약하여 지진발생 시 더욱 큰 피해를 입을 수 있다. 따라서 이를 안전하게 보존하기 위해서는 합리적인 내진성능평가 방안이 필요하지만, 현재까지 이에 대한 연구는 건축사적인 측면에서는 활발히 이루어져 왔지만 공학적인 관점에서의 연구는 미흡한 실정이다. 이러한 이유로 성곽구조물의 보존 및 복원에 대한 공학적 기초자료가 부족하며, 구조적 거동특징을 검토하는데 어려움을 갖고 있다. 이에 따라 공학적인 측면에서의 연구는 구조엔지니어들에게 있어 중요한 도전과제로 남아있다. 성곽구조물은 다른 조적식구조물과는 달리 대부분 산지에 위치하고 있어 자중뿐만 아니라 지형적인 특징의 영향으로 상재하중과 토압이 작용하고 있으며, 지형적인 특성상 경사의 기울기와 형태에 따라 다양한 축조 및 구성형식을 갖고 있다. 특히 성곽구조물은 근본적으로 일반적인 연속체구조물과는 달리 불연속체구조물로써 연속체구조물과는 다른 구조거동을 나타내기 때문에 일반적인 구조해석기법으로는 합리적인 지진거동특성을 평가하기 어려우며, 불연속면에서 나타나는 큰 변위나 회전 또는 석재의 이동에 따른 불연속면의 새로운 접촉면을 반영할 수 있는 모델링이 매우 중요하다. 이에 따라 석재와 석재사이의 미끄러짐, 변위 및 회전, 균열에 의한 벌어짐, 석재의 완전한 분리, 새로운 접촉면의 탐색이 용이한 개별요소해석기법을 적용하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 성곽구조물의 합리적인 지진거동특성을 파악하기 위해 성곽구조물의 다양한 구성형식을 분류를 통해 대표모델을 선정하고, 불연속체 특성을 반영한 구조모형화 및 구조해석을 수행함으로써 구성형식에 따른 성곽구조물의 지진거동특성을 분석하고자 한다.
In Korea, the occurrence frequency of earthquakes has recently increased, compared with the past. So, the various damages for cultural properties due to earthquake can be expected, and especially traditional fortress structure is vulnerable to earthquake. Therefore, the reasonable seismic characteristics evaluation is required to secure the safety for traditional fortress structure with the various construction and configuration type in the shapes, slopes. Also, we should consider the various applied load conditions as design variables, and then check the discontinuum behavior characteristics for the reasonable structural modelling and analysis of fortress structure. Therefore, this study selects the representative traditional fortress structure, and then performs the structural modelling considering the various construction shapes and slope variations. To this end, this study classifies traditional fortress structures according to the construction and configuration types, and then applies the discrete element method to model and analyze traditional fortress structures. Finally, the seismic characteristics is evaluated through slip condition due to the analysis results considering the various design variables.