The Effect of Higher Vibration Modes on the Design Seismic Load

고차진동모드의 영향을 고려한 층지진하중

In current practice of earthquake resistant design the equivalent lateral force procedure is widely used because of its simplicity and convenience. But the equivalent lateral force procedure is derived based on the assumptions that the dynamic behavior of the structure is governed primarily by the fundamental vibration mode and the effect of higher modes is included in an approximate manner. Therefore the prediction of dynamic responses of structures using the equivalent lateral force procedure is not reliable when the effect of higher vibration modes on the dynamic behavior is significant. In this study, design seismic load which can reflect the effect of higher vibration modes is proposed from the point of view of proper assessment of story shears which have the major influence on the design moment of beams and columns. To evaluate the effect of higher modes, differences between the story force based on the equivalent lateral force procedure specified in current earthquake resistance building code and the one based on modal analysis using design spectrum analysis are examined. From these results an improved design seismic load for the equivalent lateral force procedure which can reflect the effect of higher vibration modes are proposed.

일반적으로 구조물의 내진설계에 있어서는 등가정적해석법이 주로 사용되고 있다. 현재 사용되고 있는 등가정적해석법은 구조물의 거동이 주로 기본진동 모드에 의해 지배된다는 가정하에 유도되었으므로 기본진동 주기가 긴 구조물에 대해서는 구조물의 동적특성을 정확하게 예측하기가 어렵다. 본 연구에서는 구조물의 설계시 직접적인 영향을 미치게 되는 층전단력의 분포를 주요 관점으로하여 구조물의 동적특성에 미치는 고차모드의 영향을 정확히 고려할 수 있는 층지진하중에 대하여 연구했다. 층지진하중의 분포를 개선하기 위해 현행 내진설계 기준의 등가정적해석법에서 쓰이는 층지진하중과 모드해석을 이용하여 얻은 층지진하중의 차이를 파악하고 이로부터 고차모드의 영향이 고려된 층지진하중의 분포를 제안했다.