• Earthquakes and Structures
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• 제13권1호
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• pp.59-66
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• 2017

Modern seismic codes rely on performance-based seismic design methodology which requires that the structures withstand inelastic deformation. Many studies have focused on the inelastic deformation ratio evaluation (ratio between the inelastic and elastic maximum lateral displacement demands) for various inelastic spectra. This paper investigates the inelastic response spectra through the ductility demand ${\mu}$, the yield strength reduction factor $R_y$, and the inelastic deformation ratio. They depend on the vibration period T, the post-to-preyield stiffness ratio ${\alpha}$, the peak ground acceleration (PGA), and the normalized yield strength coefficient ${\eta}$ (ratio of yield strength coefficient divided by the PGA). A new inelastic deformation ratio $C_{\eta}$ is defined; it is related to the capacity curve (pushover curve) through the coefficient (${\eta}$) and the ratio (${\alpha}$) that are used as control parameters. A set of 140 real ground motions is selected. The structures are bilinear inelastic single degree of freedom systems (SDOF). The sensitivity of the resulting inelastic deformation ratio mean values is discussed for different levels of normalized yield strength coefficient. The influence of vibration period T, post-to-preyield stiffness ratio ${\alpha}$, normalized yield strength coefficient ${\eta}$, earthquake magnitude, ruptures distance (i.e., to fault rupture) and site conditions is also investigated. A regression analysis leads to simplified expressions of this inelastic deformation ratio. These simplified equations estimate the inelastic deformation ratio for structures, which is a key parameter for design or evaluation. The results show that, for a given level of normalized yield strength coefficient, these inelastic displacement ratios become non sensitive to none of the rupture distance, the earthquake magnitude or the site class. Furthermore, they show that the post-to-preyield stiffness has a negligible effect on the inelastic deformation ratio if the normalized yield strength coefficient is greater than unity.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2010

본 연구는 Modal Pushover Analysis(MPA)를 기반으로 비탄성 변위비(inelastic displacement ratio, $C_R$)와 붕괴 강도비(collapse strength ratio, $R_C$)를 이용한 간략한 Incremental Dynamic Analysis (IDA) 해석법을 제안해 냈다. 이 해석법은 선형 또는 비선형 동적해석 수행 없이 다자유도 시스템의 응답을 계산하기 때문에 간단하게 IDA곡선을 얻을 수 있다. 제안한 방법의 정확성은 6층, 9층, 20층의 철골 모멘트 골조를 대상으로 44개의 지진데이터를 사용하였으며 본 연구에서 제안하는 MPA를 이용한 $C_R-R_C$ IDA 해석결과와 비선형 동적해석 (Nonlinear Response History Analysis)을 통한 IDA 응답값, 그리고 각 주요모드의 비선형 동적해석을 통한 MPA-IDA 응답 값을 비교하여 타당성을 확인하였다. MPA를 이용한 $C_R-R_C$ IDA 해석법은 반복된 비선형 동적해석 과정이 없기 때문에 계산시 소요시간이 가장 작았으며 비교적 정확한 결과를 나타냈다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.23-28
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• 2010

본 연구는 철골 모멘트 골조의 이력거동을 잘 나타내는 강도한계 이선형 단자유도 시스템에 대하여 지반조건, 후탄성 기울기, 감쇠비, 항복강도 저감계수, 고유주기 등의 변화가 비탄성변위비에 미치는 영향을 분석하였다. NEHRP의 기준에 따라 B(보통암지반), C(매우 조밀한 토사지반), D(단단한 토사지반)의 지반조건에 해당하는 총 240개의 지진 가속도에 대하여 비선형 시간이력 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 비탄성 거동 하에서 P-$\Delta$ 효과를 반영할 수 있도록 음강성비를 -0.1 에서 -0.5까지 고려하였다. 비선형 회귀분석을 통하여 감쇠비 2%, 5%, 10%, 20%에 대한 강도한계 이선형 모델의 비탄성 변위비와 로그표준편차식을 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제10권4호
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• pp.405-426
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• 2000

Two approximate methods based on mechanism analysis suitable for seismic assessment/design of structural concrete are reviewed. The methods involve use of equal energy concept or equal displacement concept along with appropriate patterns of inelastic deformations to relate structure's maximum lateral displacement to member and plastic deformations. One of these methods (Clough's method), defined here as a ductility-based approach, is examined in detail and a modification for its improvement is suggested. The modification is based on estimation of maximum inelastic displacement using inelastic design response spectra (IDRS) as an alternative to using equal energy concept. The IDRS for demand displacement ductilities are developed for a single degree of freedom model subjected to several accelerograms as functions of response modification factor (R), damping ratios, and strain hardening. The suggested revised methodology involves estimation of R as the ratio of elastic strength demand to code level demand, and determination of design base shear using $R_{design}{\leq}R$ and maximum displacement, determination of plastic displacement using IDRS and subsequent local plastic deformations. The methodology is demonstrated for the case of a 10-story precast wall panel building.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.185-192
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• 2023

본 연구에서는 KBC2022의 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍직각방향 풍하중을 생성하고 생성된 풍직각방향 풍하중이 작용하는 구조물의 비탄성 동적거동을 해석하는 프로그램을 개발하고자 한다. 풍응답은 일차 모드가 탁월하고 소성화에 의한 진동의 변화는 작고, 풍방향 진동과 풍직각방향 진동은 독립적이며, 비틀림 진동의 영향은 작다고 가정한다. 적용 구조물을 수평방향의 단자유도 모델로 가정하고, 구조물의 질량을 집중질량으로 치환하여 상부에 작용시킨다. 비탄성 해석을 위한 이력모델은 이선형 모델을 적용한다. 강성비(𝛼)와 항복점비(𝛽)를 변수로 비탄성 동적응답을 분석한 결과 강성비가 일정한 경우에 항복점비가 증가할수록 최대변위비는 감소하다가 최소값을 나타내고 증가하는 것으로 나타났다. 강성비가 0.5이상인 경우 최대변위비가 1이하가 되는 항복점비가 존재하며, 이는 비탄성 내풍설계시 비탄성 거동을 허용하더라도 탄성설계된 건물보다 최대 변형이 감소함을 나타낸다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.69-80
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• 2008

본 연구에서는 중고층 건물과 같이 고차모드의 영향이 커지는 구조물의 지진에 대한 성능점을 간략하고 정확하게 구할 수 있는 개선된 능력스펙트럼법을 제안한다. 능력스펙트럼법은 주어진 지진의 응답스펙트럼과 다자유도 구조물을 변환한 등가 단자유도 시스템을 이용하여 지진으로 인하여 발생하는 지붕층의 최대 비탄성변위를 간략하게 구하는 방법이다. 제안된 방법에서는 구조물의 탄성 및 비탄성 동적해석을 수행하지 않고, 기존의 능력스펙트럼법에서 요구되는 정적푸쉬오버해석과 탄성변위를 이용하여 비탄성변위를 예측하는데, 기존 연구에서 개발한 $C_R$을 이용한다. 본 연구는 제안한 방법의 정확도를 평가하기 위해 LA 지역의 3, 9, 20층 철골모멘트저항골조를 선택한다. 이 건물들의 지진에 대한 각 층별 최대 층간변위비를 개발한 CSM으로 구하고, 이를 비선형 응답이력해석(NL-RHA)으로 구한 결과와 비교하였다. 사용한 지진은 재현주기 475년과 2475년의 위험수준에 대한 각각 20개의 지진집단들이다. 또한 본 연구에서는 ATC-40에 제시된 CSM 방법과 N2 방법으로 구한 각 건물의 최대 층간변위비도 비교한다. 개발된 CSM은 기존에 개발된 방법에 비하여 보다 정확한 최대 층간변위비를 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.45-53
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• 2011

본 연구의 목적은 마찰 감쇠기를 사용한 기존 구조물의 제진보강 설계절차를 제시하는 것이다. 보강된 구조물의 목표 지붕층 변위는 기존 구조물이 급격한 강도의 저감없이 보유내력을 발휘할 수 있는 최대변위를 초과하지 않도록 결정하였다. 보강 구조물의 변위는 비탄성 변위비 제안식을 이용하여 예측하였다. 제안된 방법의 유효성을 검증하기 위하여 80개의 지반운동 데이터를 사용하여 비선형 동적해석을 수행하였다. 해석결과 제안된 방법은 보강 구조물의 지붕층 변위를 정확히 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.4294-4301
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• 2012

본 연구는 내진설계 되지 않은 학교시설물 중 다수를 차지하는 1980년도 표준설계 도면(건설부 공고 제130호, 1980년 10월 28일)에 의하여 건설된 국내에 현존하는 4층 모멘트 연성골조의 학교건물을 대상으로 이력모델의 특성과 지진파의 특성에 따라 표준학교건물의 비탄성지진거동을 분석하고자 한다. El-centro지진은 주파수 성분과 강진지속시간의 특성에 의하여 표준학교건물의 단변방향 층전단력, 층간변위비, 층변위 응답에 매우 큰 영향을 미치며 특히 수정다케다모델 선택시 응답의 차이가 매우 크게 나타남을 알 수 있다. 층전단력의 경우 최대 46%, 층간변위비의 경우 최대 70%, 층변위의 경우 최대 59%의 편차를 보인다. Santa Monica지진은 장변방향의 응답에서 이력모델별 편차가 더 크게 나타났으며, 층전단력은 최대 59%, 층간변위비는 최대 65%, 층변위는 최대 50%의 편차를 보였다. 이는 장변방향의 고유주기가 단변방향에 비하여 크기 때문에 1초이상의 주기성분이 많은 Santa Monica지진의 특성에 의한 것으로 판단된다. Taft지진은 이력모델에 따른 층간변위비와 층변위 응답의 편차가 가장 적은 것으로 나타났으며, 층간변위비는 최대 15%, 층변위는 최대 5%의 편차를 보여 변위응답에 있어서 이력모델에 가장 의존도가 적은 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단 된다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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• pp.367-374
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• 2000

This study investigates the effect of hysteretic characteristics to the Inelastic Demand Spectrum (IDS) which was expressed by an acceleration(Sa) and a displacement response spectrum (Sd). Elasto Perfectly Plastic(EPP) model is used in this study and inelastic demand spectrum (Sa vs, Sd) are obtained from a given target ductility ratio. For a given target ductility ratio IDS can be obtained by using nonlinear time history analysis of single degree of system with forth five recorded earthquake ground motions for stiff soil site. The effect EPP model under demand spectrum is investigated by ductility factor and natural frequency. According to the results obtained in this study IDS has dependency on ductility factor and natural frequency.

• Earthquakes and Structures
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• 제20권4호
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• pp.457-471
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• 2021

This study aims at providing a simple and effective methodology to define a meaningful characteristic period for special class of earthquake records named "pulse-like ground motions". In the proposed method, continuous wavelet transform is employed to extract the large pulse of ground motions. Then, Fourier amplitude spectra obtained from the original ground motion and the residual motion is simply compared. This comparison permits to define a threshold pulse-period (Tp∗) as the threshold period above which the pulse component has negligible contributions to the Fourier amplitude spectrum. The effect of pulse on frequency content of motions was discussed on the light of this definition. The advantage and superior features of the new definition were related to the inelastic displacement ratio (IDR) for single-degree-of-freedom systems with period equal to one half of the threshold period. Analyses performed for the proposed period at three ductility levels u=2,4,6 were compared with the results obtained at half of pulse period derived from wavelet analysis, peak-point method and the peak of product of the velocity and the displacement response spectra (Sv x Sd). According to the results, pulse effects on inelastic displacement ratio seem to be more important when $\frac{T_p^*}{T}=2$ (T is the fundamental vibration period of system). The results showed that utilizing of the proposed definition could facilitate an enhanced understanding of pulse-like records features.