The capacity of CFS piers has not been used to a practical design, because there is no guide of a seismic design for CFS piers. Therefore, the guide of a seismic design value is derived from tests of CFS piers in order to apply it to a practical seismic design. Steel piers and concrete-filled steel piers are tested with constant axial load using quasi-static cyclic lateral load to check ductile capacity and using the real Kobe ground motion of pseudo-dynamic test to verify seismic performance. The results prove that CFS piers have more satisfactory ductility and strength than steel piers and relatively large hysteretic damping in dynamic behaviors. The seismic performance of steel and CFS piers is quantified on the basis of the test results. These results are evaluated through comparison of both the response modification factor method by elastic response spectrum and the performance-based design method by capacity spectrum and demand spectrum using effective viscous damping. The response modification factor of CFS piers is presented to apply in seismic design on a basis of this evaluation for a seismic performance.
최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 74개 및 89개이며 주파수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값를 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 1 Hz 이상의 전체 고주파수 영역에서 수평 성분 스펙트럼 이 Reg. Guide 1.60 보다 높은 값을 보여 주었다. 수직성분은 약 7~8 Hz 부근에서 약간 초과하였다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 3개 지반조건에 적용한 결과를 분석 자료와 동시에 비교한 결과 특히 약 2초(0.5 Hz) 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SE 지반조건)에서 수평 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 수직성분은 전체 주기 영역에서 SD 지반조건의 기준과 유사한 특징을 보여 주었다. 물론 이러한 현상은 국내 지각의 주파수별 감쇠 및 부지 직하부의 감쇠 특성 등과 복합적으로 관련되어 발생한 현상으로 판단된다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 수평 성분의 약 1 Hz 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 기준의 보수성을 심각하게 고려할 필요가 있다.
This paper presents a response spectrum analysis procedure suitable for base isolated regular buildings subjected to near fault ground motions. This procedure is based on the fact that the isolation system may be treated separately since the superstructure behaves as a rigid body on well selected isolation systems. The base isolated building is decomposed into several single-degree of freedom systems, the first one having the total weight of the building is isolated while the remainder when superposed they replicate approximately the behavior of the superstructure. The response of the isolation system is governed by a response spectrum generated for a single isolated mass. The concept of the procedure and its application for the analysis of base isolated structures is illustrated with an example. The present analysis procedure is shown to be accurate enough for the preliminary design and overcomes the limits of applicability of the conventional linear response spectrum analysis.
최근 국내에서 큰 규모의 지진이 발생하게 되면서 내진설계의 중요성이 크게 증가하였다. 내진설계기준에서는 중요구조물 또는 특수구조물에 대해서는 동적시간이력해석을 수행하도록 규정하고 있다. 이러한 중요 또는 특수 구조물의 내진해석 및 설계에 있어 합리적 설계 입력 지진파를 결정하는 것은 해석 및 설계의 신뢰도를 확보하는데 매우 중요한 요소이다. 내진설계기준에서 합리적 설계 지진파는 해당 지역(단층)의 특성을 반영하면서 동시에 내진 성능 수준별 설계응답스펙트럼을 만족해야 한다. 이러한 요구조건은 해당 지역(단층)에서 계측됐던 실 지진파를 설계응답스펙트럼에 상응하게 수정하여 부분적으로 만족시킬 수 있다. 본 연구에서는 하모닉웨이브릿변환(Harmonic Wavelet Transform)을 이용하여 실 계측 지진파를 기반으로 설계응답스펙트럼에 상응하게 지진파시간이력 수정·생성 하는 방법을 제안하였다. 제안한 기법의 적용성 검토를 위해 경주(2016년)와 포항(2017년)에서 발생했던 각 규모 5.8과 5.4의 지진에 제안된 기법을 적용하여 설계응답스펙트럼에 상응한 지진파시간이력을 수정·생성 하였다
본 연구는 가행중인 석회석광산에서 측정된 발파진동을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하였으며 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 비교하였다. 연구에 이용된 발파진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 43개이다. 국내 원자력시설물의 내진기준인 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 약 20Hz를 중심으로 고주파 영역에서 발파진동에 의한 MPOSD 스펙트럼 및 Mean 스펙트럼 값이 Reg. Guide 1.60보다 값이 높게 나타나고, 약 20Hz를 중심으로 저주파수 영역에서는 값이 현저하게 낮게 나타나고 있다. 구조물 피해를 최소화를 위한 시험발파를 통한 최대 지반진동값을 적용하는 것도 중요하지만 각종 구조물에 대한 영향을 복합적으로 해석하기 위해 응답 스펙트럼 특성을 부가하여 적용할 필요가 있다.
한국지진공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2001
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pp.311-319
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2001
Recently, the number of seismically isolated bridges increased suddenly since the occurrence of strong earthquakes. However, because isolator lies between pier and girder, the response of the superstructure of seismically isolated bridge may be magnified and induce risk of unseating girder Consequently, the response of girder constitutes a crucial factor in designing bridge. In the case of frictional bearing, the inherent nonlinearity makes the use of former linear response spectrum unable to estimate the maximum response of the bearing, and nonlinear tlme history analysis shall be applied. In this paper, nonlinear response spectrum considering frictional element is established, and simple analysis method using such nonlinear spectrum is proposed to estimate the maximum response of the superstructure.
The vertical design spectrum for Korea, which is known to belong to an intra-plate region, is developed from the ground motion records of the earthquakes occurred in Korea and overseas intra-plate regions. From the statistical analysis of the vertical response spectra, a mean plus one standard deviation spectrum in lognormal distribution is obtained. Regression analysis is performed on this curve to determine the shape of spectrum including transition periods. The developed design spectrum is valid for the estimation both spectral acceleration and displacement. The ratio of vertical to horizontal response spectrum for each record is calculated. Statistical analysis of the ratios rendered the vertical to horizontal ratio (V/H ratio). Subsequently the ratio between the peak vertical ground acceleration to the horizontal one is obtained.
The equivalent static force procedure and the response spectrum analysis method are widely used for seismic analyses of multi-story buildings. The equivalent static force procedure is one of the most simple but less accurate method in predicting possible seismic response of a structure. The response spectrum analysis method provides more accurate results while it takes much longer computational time. In the response spectrum method, dynamic response of a multi-story building is obtained by combining modal responses through a proper procedure such as SRSS or CQC method. Since all of the analysis results are expressed in absolute values, structural engineers have difficulties to combine them with the results obtained from the static analysis. Design automation is interrupted at this stage because of the difficulty in the decision of the most critical design load. Pseudo-dynamic analysis method proposed in this study provides more accurate seismic analysis results than those of the equivalent static force procedure since the dynamic characteristics of a structure is considered. And the proposed method has an advantage in combination of the analysis results due to gravity loads and seismic loads since the direction of the forces can be considered.
This paper begins with the seismic performance evaluation of an existing building, which exhibits the need of additional damping to reduce its response. Required damping ratio is found by capacity spectrum method to satisfy a target response. It is expressed with the design parameter of active mass damper by adopting Linear Quadratic Regulator, Optimal gains are obtained and then weighting matrices are found. Finally the seismic performance by added active mass damper is demonstrated, which satisfies the target response.
Even in moderate to low seismic regions like Korean peninsular where wind loading usually governs the structural design of a tall building, the probable structural impact of the design basis earthquake or the maximum credible earthquake on the selected structural system should be considered at least in finalizing the design. In this study, by using response spectrum analysis and linear time history analysis method, seismic performance evaluation was conducted for wind-designed concentrically braced steel highrise buildings. Both spectrum-compatible artificial accelerograms and recorded accelerograms were used as input ground motions for the time history analysis. The analysis results showed that wind-designed concentrically braced steel highrise buildings possess significantly increased elastic seismic capacity due to the system overstrength resulting from the wind-serviceability criterion and the width-to-thickness ratio limits on steel members. Time history analysis results generally tended to underestimate the seismic response as compared to those of response spectrum analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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