구조동력학 이론에 기초하여 내진설계 기술이 개발되었다. 그러므로 건축물의 내진설계를 근본적으로 이해하기 위해서는 구조동력학의 여러 가지 이론들을 먼저 알고 이들이 내진설계에 어떻게 적용이 되는지를 알아야 한다. 이 글은 구조기술자 여러분이 건축물의 내진설계를 이해하는데 도움이 될 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 3부로연재될예정이다.
제1부: 응답스펙트럼과구조물의동적해석
제2부: 등가정적해석법과반응수정계수의배경
제3부: 능력스펙트럼법에의한비탄성해석
제1부에서는 단자유도 구조물의 지진해석을 통하여 응답스펙트럼을 작성하는 원리와 이를 이용하여 간편하게 지진해석을 수행하는 방법을 소개하고 응답스펙트럼에 근거하여 설계응답스펙트럼을 작성하는 방법과 다자유도 구조물의 지진응답을 알아내기 위한 응답 스펙트럼 해석법에 관하여 소개한다. 제2부에서는 구조동력학 이론에 근거하여 등가정적해석법이 유도된 근거와 반응수정계수를 사용하게 되는 배경을 소개하여 구조기술자들이내진설계에좀더확실한이해를할수있도록할것이다. 마지막으로 제3부에서는 비탄성해석을 좀 더 쉽게 하기 위하여 사용되는 능력스펙트럼법의 배경과 이를 이용하여 건축물의 성능점을 찾는 방법과 구조물의 비탄성 지진응답을 평가하는 방법에 대하여 소개함으로써 성능에 기초한 내진설계를 위한 기초 이론을 확실히 이해할수있도록할것이다. 구조동력학에 관한 내용을 여기에 상세히 소개하자면 엄청난 분량이 될 것이므로 여기서는 이 글을 읽는 구조기술자들이 구조동력학에 관한 기초적인 내용을 이해하고 있는 것으로 가정하기로 한다. 그러므로 구조동력학에 대한 기초적 이론을 확실히 이해하고 있지 못한분들은이글을읽기전에먼저구조동력학에관한알기쉬운서적을 먼저 읽도록 추천한다.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.4
no.3
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pp.11-21
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2000
구조물에 내진설계를 적용하는 목적은 지진에 노출되는 구조물에 안전성과 경제성을 고려한 파괴메카니즘을 부여하는 것이다. 내진설계에 보편적으로 적용하고 있는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형 동적거동에 의한 영향은 특정 계수로 반영한다. 그러나 기존의 내진설계시방서들이 강진지역에 있는 나라들에 의해 제정 및 개정되어 왔기 때문에 응답스펙트럼 해석법 뿐만 아니라 기타의 적용규정이 강진지역에 위치한 구조물의 상황만을 고려하여 제시되었다. 따라서 중약진지역에 위치한 구조물의 내진설계에 대한 별도의 연구가 요구되고 있다. 이 연구에서는 중약진지역에 위치한 콘크리트 교량을 선정하여 비선형 동적거동을 반영하는 계수를 결정하고 응답스펙트럼 해석법을 적용하였다. 연구 결과 바탕으로 중약진지역의 교량에 대해 내진설계의 목적을 만족하는 개선된 내진설계 절차를 제시하였다.
Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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2015.11a
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pp.144-145
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2015
본 논문에서는 지진 발생 시 교량 구조물의 내진 안전성 평가를 진행 하였다. 내진 안전성 평가는 KBC2009을 기준으로 대상 구조물이 위치한 지역에 맞는 설계 스펙트럼을 구축하여 해석을 진행 하였으며, 교량 모델은 상용 구조 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 간단한 선형 탄성 3D Beam 유한요소 모델링을 하였다.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.4
no.2
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pp.37-46
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2000
본 논문에서는 부지특성을 고려한 설계지반운동의 산정방법을 연구하였으며 그 해석결과를 지반 구조물의 내진설계에 적용하는 방법을 제안하였다 지진응답 해석시 사용되는 설계응답스펙트럼과 설계시간 이력등의 입력운동의 통제점 위치가 지반구조물 내진설동 지층내 암반운동 그리고 노두운동을 사용하는 방법으로 나눌 수 있고 이에 따라 작용 설계지진운동이 변화하므로 지반구조물의 경계조건에 적합한 방법을 사용하여야 한다.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.1A
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pp.59-67
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2008
Acceleration time history used in the seismic analysis of nuclear power plant structures should envelop a target power spectral density (PSD) function in addition to the design response spectrum in order to have sufficient energy at each frequency for the purpose of ensuring adequate load. The safety for complex long-span highway bridges cannot be over-emphasize. An alternative method to improve the seismic capacity is to ensure the minimum PSD function of the applied seismic load. This study proposes a technical scheme to obtain the reference power spectral density function by using artificial earthquakes which are compatible with the highway bridge design spectrum.
일반적으로 내진 설계라 함은 지진에 의하여 발생된 지진동이 특정한 구조물에 작용할 때 이 지 진동의 경향하에서도 구조물의 정상적인 기능을 추진할 수 있도록 설계하는 것을 말하는 바, 원자력발전소의 내진설계에 있어서도 원칙적으로는 동일한 개념이나 실시하는 규정이 타구조물에 비하여 훨씬 엄격한 것이 다른 점이라 하겠다. 현재 우리나라의 경우 원자력 발전소는 1기(고리 #1)가 가동중이고 2기(월성 #1, 고리 #2)가 거의 완공단계에 있으며 7기(고리 #3, #4, 월성 #2, 계마 #1, #2, 부구 #1, #2)가 건설작업중인 바 이중 부구의 경우만 프랑스(\ulcorner)에서 건설 예정이고 기타는 모두 미국 및 카나다에서 건설하였거나 건설 예정이므로 따라서 그 설계에 있어서도 제 규정은 대체로 미국것을 준용하고 있는 형편이다. 그러므로 본고에서 는 미국에서 시행되고 있는 방법 또는 규정에 의거하여 내진설계용 입력지진에 대하여 설명하고자 한다. 내진설계에 입력 으로 사용되는 지진을 설계기준지진(design basis earthquake, DBE)이라고 통칭하며 이 지진은 미국 규정에 의하면 응답스펙트럼(response spectrum)으로 정의되게 되어 있으며 또한 이 응답 스펙트럼에 준하는 인공정인 지진의 시간기득(artificial time history)을 작성 또는 선정하여 이를 발전소 구조물의 내진 해석 및 내진 시험 입력으로 사용하게 되어 있다.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.4
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pp.63-69
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2003
In this study seismic design procedure for buckling-restrained braced frame systems was proposed using hysteretic energy spectrum and accumulated ductility spectrum constructed from single degree of freedom systems. The hysteretic energy spectra and accumulated ductility spectra corresponding to target ductility ratio were constructed first. The cross-sectional area of braces required to meet a given target displacement was obtained by equating the hysteretic energy demand to the accumulated plastic energy dissipated by braces. Twenty earthquake records were utilized to construct the spectra and to verify the validity of the design procedure. According to analysis results of three- and eight-story buckling-restrained braced frame structures designed using the proposed method, the mean values for the top story displacement correspond well with the given performance target displacements. Also, the inter-story drifts turned out to be relatively uniform over the structure height, which is desirable because uniform inter-story drifts indicate uniform damage distribution. Therefore if was concluded that the proposed energy-based method could be a reliable alternative to conventional strength-based design procedure for structures with buckling-restrained braces.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.44
no.4
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pp.503-512
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2024
In the seismic design standard, input waves for different levels of seismic performance are proposed in the form of design response spectra. At the time of establishing these standards, measured records of significant earthquakes that occurred domestically, such as the 2016 Gyeongju earthquake and the 2017 Pohang earthquake, were not included. Additionally, for the ground response analysis, shear wave velocities representing ground amplification characteristics were derived from the results of standard penetration tests (N-values) and applied in empirical formulas. This approach may not adequately capture sufficient information about the characteristics of domestic ground properties. Therefore, in this study, seismic records from the Gyeongju and Pohang earthquakes were modified to adjust the bedrock standard design response spectra. Ground response analyses were conducted using shear wave velocity profiles obtained from borehole tests in the Sejong City area. The shape of the response spectrum and ground amplification coefficient obtained from the ground response analysis were then compared with those from existing studies and seismic design standard.
The response displacement method is the most frequently used method for seismic design of underground structures. This method is pseudo-static method, and the evaluations of velocity response spectrum of seismic base and response displacement of surrounding soil are the most important steps. In this study, the evaluation of velocity response spectrum of seismic base according to the Korean seismic design guide and the simple method of calculating the response displacement were studied. It was found that velocity response spectrum of seismic base can be estimated by directly integrating the ground-surface acceleration response spectrum of soil type S$_A$, and the evaluation of the response displacement using double cosine method assuming two layers of soil profile shows the advantages in the seismic design.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.2
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pp.59-66
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2001
구조물 내진설계의 개념은 기존요구조건이라는 조항으로 시방서에 규정되어 있으며 구조물이 지진발생시에 안전성과 경제성을 최대한 확보할 수 있으며 비선형시간 이력해석을 수행하여 자진시의 동적거동을 기술함으로써 확인할 수 있다. 내진설계에 보편적으로 적용하는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형동적거동의 영향을 거동계수로 반영하므로 파괴메카니즘 및 기본 요구조건의 만족여부를 거동계수를 구하는 과정으로 결정할 수 있다. 이 연구에서는 내진설계방식에 의해 설계된 약진지역에 의한 화학공장건물의 모델인 3차원 철골뼈대구조물을 선정하고 거동계수를 결정하는 과정을 수행하여 지진시의 동적거동을 확인하였다. 이 연구의 결과, 현 시방서의 응답스펙트럼해석법에 적용되는 거동계수는 강진지역의 구조물의 경우 기능성 및 안정성 한계를 제시하지만 약진지역 구조물의 경우는 실제 동적거동과 무관하다는것과 약진 지역에 위치한 구조물의 내진설계에는 시방서가 제시한 내진설계방식을 적용하는 것이 주요한 사항임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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