• 건축구조
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• 제13권1호
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• pp.46-58
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• 2006

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.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.1-11
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• 2016

현 국내 외의 설계기준들은 인공지진파에 의해 계산된 응답스펙트럼이 설계응답스펙트럼보다 작은 값의 수가 5개 이내일 경우 설계응답스펙트럼을 포괄 한다고 규정하고 있다. 현 설계의 문제점을 확인하기 위하여 설계기준을 만족하는 5개의 각기 다른 특성을 가진 인공지진파를 사용하여 교각에 대한 시간이력해석을 수행하고, 부재력을 정량적으로 평가하였다. 설계기준을 만족하는 인공지진파일지라도 구조물의 고유주기와 유사한 주기에서 계산된 응답스펙트럼이 설계응답스펙트럼보다 작을 경우 시간이력해석을 통한 내진의 안전성을 확보하지 못함을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 스펙트럼 가속도 값이 설계응답스펙트럼보다 모든 주기에서 큰 값을 갖는 인공지진파를 생성하는 기법을 이중 수정함수를 적용하여 제안하였다. 또한 제안된 기법에 의해 작성된 인공지진파가 국내 외의 기준들의 적합성을 만족하는지 검토하였다.

• 토지주택연구
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• 제5권1호
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• pp.35-40
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• 2014

현재 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법 및 지반 증폭계수는 기반암이 주로 30m 이내에 위치하는 일반적인 국내 지반특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 비정형 말뚝기초(PHC 500, 중심 간격 3D, 4D, 5D)와 상부 구조물에 대한 동적 원심모형 실험을 실시하여 자유장과 기초판의 응답 스펙트럼 결과를 비교하였다. 단주기 영역인 1초 이내 주기에서는 기초판 및 지표면 자유장의 측정 스펙트럼이 SC 및 SD 지반의 표준설계스펙트럼 가속도보다 크게 나타났다. 1.5초 이상의 장주기 영역에서는 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도가 SC 지반의 표준설계응답스펙트럼 가속도보다 작게 나타났고 상부구조물 유무, 지반 근입 심도, 기초 및 자유장 조건에 의한 스펙트럼 가속도 차이가 거의 발생하지 않았다. 따라서, 실제 아파트에 해당하는 1.5초 이상의 장주기에서는 국내 지반조건을 고려하여 측정된 스펙트럼 가속도를 설계에 적용하면 표준설계스펙트럼을 적용할 때 보다 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.1-6
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• 2008

대부분의 내진설계기준에서는 설계지반운동을 정의하기 위해서 설계스펙트럼을 제시하고 있다. 기준에서 제시되는 설계스펙트럼은 일반적으로 5% 임계감쇠비에 대한 것이며, 이것은 일반적인 건축구조물에 적용할 수 있는 것이다. 에너지 소산장치나 면진 시스템의 적용이 점차 증가하고 있으며, 이러한 장치를 적용한 건축구조물의 내진해석을 위해서는 5% 임계감쇠비를 초과하는 설계스펙트럼이 필요하다. 5% 임계감쇠비에 대한 설계스펙트럼을 다른 임계감쇠비에 대한 설계스펙트럼으로 변환하기 위해서는 감쇠계수가 효과적으로 이용될 수 있다. 현재의 내진설계기준에서 제시하고 있는 감쇠계수는 강진자료를 바탕으로 제시된 것이다. 중진 및 약진은 강진과는 다른 특성을 가지므로, 이러한 감쇠계수가 중진 및 약진 지역에 적용하는 것은 충분한 검토가 필요할 것이다. 이 논문에서는 중진 및 약진자료를 이용한 감쇠계수를 제시하고, 현재 설계기준에서 제시하고 있는 감쇠계수와 비교하였다.

• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.115-120
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• 2014

현재 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법 및 지반 증폭계수는 기반암이 주로 30m 이내에 위치하는 일반적인 국내 지반특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 비정형 말뚝기초(PHC 500, 중심 간격 3D)에 대한 동적 원심모형 실험을 실시하여 자유장과 기초판의 응답 스펙트럼 결과를 비교하였다. 장주기 영역에서는 SE 지반의 설계 스펙트럼 가속도보다 기초와 자유장에서 계측된 실제 스펙트럼 가속도가 작게 나타났고, 기초에서 발생한 스펙트럼 가속도는 지진 하중이 커지면 SD 지반의 설계 스펙트럼 가속도와 유사해지는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 연약한 지반(SE 지반)에 대한 현행 설계기준이 지진 하중을 과대평가하고 있으며 비경제적 설계를 할 수 있음을 의미한다. 1.5초 이상의 장주기 영역에서는 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도가 SC 지반의 표준설계응답스펙트럼 가속도보다 작게 나타났고 기초 및 자유장 조건에 의한 스펙트럼 가속도 차이가 거의 발생하지 않았다. 따라서, 실제 아파트에 해당하는 1.5초 이상의 장주기에서는 국내 지반조건을 고려하여 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도를 설계에 적용하면 표준설계스펙트럼을 적용할 때 보다 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권3호
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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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.63-69
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• 2003

본 연구에서는 단자유도계 시스템에서 작성한 이력에너지 스펙트럼과 누적된 변위 연성비 스펙트럼을 이용하여 비좌굴 가새골조의 내진설계법을 제안하였다. 먼저 목표 연성비에 해당하는 이력에너지 스펙트럼과 누적된 연성비 스펙트럼을 작성하였다. 주어진 목표 변위를 만족하기 위하여 필요한 가새의 단면적은 이력에너지 요구량과 가새에 의하여 소산된 누적 소성에너지를 같다고 하여 산정하였다. 스펙트럼을 작성하고 설계절차의 유효성을 검증하기 위하여 20개의 지진기록을 이용하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 3층과 8층 비좌굴 가새골조의 해석결과에 따르면 최상층 변위의 평균값이 성능 목표 변위에 잘 부합됨을 알 수 있다. 또한 층간변위는 구조물 높이에 따라 비교적 일정하였는데 이것은 손상 분포가 일정하기 때문에 바람직하다. 그러므로 제안된 에너지 설계법은 기존 강도설계법의 대안으로 비좌굴 가새골조의 신뢰할만한 설계법이라고 할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.63-71
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• 2006

동반논문(II-지반분류 개선방법)에서는 지반의 고유주기를 기준으로 지반을 분류하는 방법이 국내 지반조건에 적합한 지반분류 방법으로 제시하였다. 그러나, 지반분류 방법을 개선하여도 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 재산정된 응답스펙트럼과 차이가 나타나는 부분이 존재한다. 이는 설계응답스펙트럼을 작성에 필요한 증폭계수를 계산하는 방법을 변경해야 해결할 수 있다. 본 논문에서는 국내 지반조건에 적합하도록 증폭계수를 재산정하기 위한 적분구간 변경에 대하여 검토하였다. 검토 결과 장주기 영역의 증폭계수 $F_v$의 적분구간은 현재 주기 0.4초${\sim}$2.0초에서 주기 0.4초${\sim}$1.5초로 변경할 경우 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 설계응답스펙트럼이 비교적 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었고, 기존의 방법보다 국내 지반특성에 더 적합한 설계응답스펙트럼을 작성할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.25-37
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• 2008

역량스펙트럼 방법은 그래픽적인 방법으로 간단하게 지진해석을 수행한다. 개발 초기에 역량스펙트럼 방법은 빌딩구조물에 주로 사용되었으나 최근에는 교량구조물에도 사용할 수 있도록 확장되었다. 역량스펙트럼 방법은 비탄성 정적해석으로부터 구한 역량곡선과 유효감쇠 혹은 강도감소계수를 사용하여 선형탄성 설계스펙트럼을 감소시켜 구한 요구도 스펙트럼에 기반을 두고 있다. 본 논문에서는 감소된 요구도 스펙트럼은 강도감소계수에 대한 몇 개의 제안식을 사용하여 구한 비탄성 요구도 스펙트럼을 사용한다. 역량스펙트럼 해석에 대한 강도감소계수의 영향은 세가지 종류의 대칭 및 비대칭 교량에 대하여 평가하였다. 몇 개의 강도감소계수를 적용한 역량스펙트럼 방법의 정확성을 평가하기 위하여, 역량스펙트럼 방법에 의한 최대변위를 8개의 인공지진에 의한 비탄성 시간이력해석 결과와 비교하였다. 강도감소계수 제안식 중 SJ 제안식에 의한 역량스펙트럼 해석의 최대변위가 비탄성 시간이력해석 결과와 가장 일치하는 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.249-258
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• 2003

강진을 고려한 지진설계 규준은 약진지역에서는 불필요한 경제적 손실을 가져올 수 있고, 지반-구조물 상호작용을 고려한 성능기준 설계가 합리적인 지진설계를 위해서 중요하다는 것이 인식되었다. 이 연구에서는 연약지반 위에 놓인 단자유도계의 탄성, 비탄성 지진응답 해석을 지반의 비선형성을 고려하여 최대지진가속도를 0.07g와 0.11g로 조정한 11개 중, 약진에 대해 수행하였다. 지진 응답해석은 지반-구조물체계에 대해 유사 3차원 동적해석 프로그램으로 암반에 지진기록을 입력하여 한 단계에 일괄적으로 수행하였다. 연구 결과에 의하면 고정지반이나 선형지반을 가정한 지진응답 스펙트럼은 구조물-지반체계의 실제적인 거동을 보여주지 못하는 것으로 나타났으며, 합리적인 지진설계를 위해서는 지진규준에 정해진 일상적인 설계절차에 따라서 수행하는 것보다 다른 성질을 가진 여러 지반에 대해서 성능기준 지진설계를 수행하는 것이 필요하다. 약진을 받는 연약지반의 비선형성도 입력지진동을 증폭시켜 탄성, 비탄성 지진응답 스펙트럼에 심하게 영향을 미쳤으며, 그 현상은 특히 탄성 응답스펙트럼에서 두드러졌다.