Effect of Demand Spectrums on the Accuracy of Capacity Spectrum Method

While transforming the inelastic system into the equivalent elastic one gives an advantage of simpler analysis, the actual inelastic behavior of the system is hardly modeled in the capacity spectrum method (CSM). Therefore, the accuracy of CSM depends on the precise estimation of equivalent period and damping ratio as well as the modification of the elastic response spectrum and the corresponding demand spectrum. In this paper, the effect of demand spectrums on the accuracy of CSM is evaluated. First, the response reduction factors provided in ATC-40 and Euro Code are evaluated. Numerical analysis results indicated that the acceleration responses obtained using the factor of Euro Code are closer to the actual response than those obtained using the factors of ATC-40. Next, the accuracy of CSM is evaluated constructing the demand spectrum using the absolute acceleration responses and pseudo acceleration responses. The results obtained using the absolute acceleration responses were found to be generally larger than those obtained using the pseudo ones. Since CSM often underestimates the response, the use of absolute acceleration response gives the response relatively closer to the exact ones. However, the difference becomes negligible as the hardening ratio and the yield strength ratio become larger.

요구곡선 산정방법에 따른 능력스펙트럼법의 유효성 평가 및 비교

비선형시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하는 것은 해석이 간단하다는 매우 중요한 장점을 제공하지만 구조물의 실제 비선형거동을 정확하게 모델링하지 못하기 때문에 능력스펙트럼법의 정확도는 정확한 등가주기와 등가감쇠비의 산정과 구해진 등가감쇠비에 따른 탄성응답스펙트럼의 수정방법과 그에 따른 요구곡선의 산정에 영향을 받는다. 본 논문에서는 요구곡선의 산정방법에 따른 능력스펙트럼법의 정확성을 분석하였다. 이를 위해 ATC-40과 Euro Code에서 제안한 감소 계수 등의 유효성을 평가하였다. Newmark와 Hall의 수정계수에 기초로 한 ATC-40에서 주어진 감소 계수에 의해 구해진 가속도 응답에 비해 Euro Code에서 주어진 감소 계수를 이용하여 구한 가속도 응답이 실제 평균 응답에 보다 유사함을 알 수 있었다. 그리고 유사가속도 응답을 이용한 방법과 절대가속도 응답을 이용한 방법을 이용하여 요구곡선을 산정하여 능력스펙트럼법의 정확성을 검증해 보았다. 절대가속도 응답을 이용한 결과가 전반적으로 유사가속도 응답을 이용한 결과에 비해 커짐을 알 수 있었고, 능력스펙트럼법이 전반적으로 응답을 과소평가하는 경향이 있어서 이러한 큰 값을 주는 것이 좀 더 정확한 결과를 줌을 알 수 있었다. 하지만 탄성 최대 강도에 대한 항복 강도의 비가 커질수록 그리고 항복 후 강성비가 커질수록 이러한 결과의 차이는 거의 없어짐을 알 수 있었다.