Acceleration time history used in the seismic analysis of nuclear porter plant structure should envelop a target power spectral density (PSD) function in addition to design response spectrum. Current regulation guide defines the target PSD function only for the U.S. URC RG 1.60 Design Response Spectrum. This paper proposes a technical scheme to obtain the target PSD function compatible with generally defined design response spectrum. The scheme includes the methodology for design-spectrum compatible motion history in order to minimize the variation of the derived target PSD function. The PSD calculation procedure follows simple and practical methods allowed within regulation. Effectiveness of the proposed scheme is identified through an example problem. The design response spectrum In the example is based on U.S. NRC RG 1.60 but amplifies the spectral acceleration amplitudes above 9Hz. The target PSD function with little variation can be constructed with the reduced time history ensemble.
The design response spectrum presented in the seismic design standard reflects the characteristics of the tectonic environment at a site. However, since the design response spectrum does not represent the ground motion with a specific earthquake magnitude or distance, input ground motions for response history analysis need to be selected reasonably. It is appropriate to use observed ground motions recorded in Korea for the seismic design. However, recently recorded ground motions in the Gyeongju (2016) or Pohang (2017) earthquakes are not compatible with the design response spectrum. Therefore, it is necessary to convert the recorded ground motion in Korea to a model similar to the design response spectrum. In this study, several approaches to adjust the spectral acceleration level at each period range were tested. These are the intrinsic and scattering attenuation considering the earthquake environment, magnitude, distance change by the green function method, and a rupture propagation direction's directivity effect. Using these variables, the amplification ratio for the representative natural period was regressed. Finally, the optimum condition compatible with the design response spectrum was suggested, and the validation was performed by converting the recorded ground motion.
본 연구에서는 지반운동 라이브러리에서 목표스펙트럼에 근사한 평균응답스펙트럼을 갖는 한 개 혹은 다수의 지반운동을 선정하는 효율적인 방법을 제안하고자 한다. 지반운동 선정 시 목표스펙트럼의 형상과 크기를 맞추어야 하는데 이 두 가지를 독립적으로 고려할 수 있다는 기존 연구결과에 따라 본 연구에서도 형상이 가장 유사한 지반운동을 찾고 크기를 맞추기 위하여 배율조정계수를 사용한다. 형상을 맞추기 위해 각 주기에서 목표스펙트럼과 지반운동 평균응답스펙트럼의 차이 값의 표준편차가 최소가 되도록 하여 선정하는 방법을 제안하였다. 형상이 결정된 후 그 크기를 맞추기 위해 본 연구에서 제안한 배율조정계수를 찾는 방법은 기존 연구와 달리 한번에 찾을 수 있도록 제안하였다. 40개의 지반운동 라이브러리로부터 제안한 방법을 이용하여 목표스펙트럼에 근사한 평균스펙트럼을 갖는 7개의 지반운동기록을 선정한 결과, 그 정확성과 계산소요시간에 있어 모두 만족할만한 결과를 보였다.
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.
세계적으로 지진과 같은 자연재해로 인한 대규모 피해가 증가하고 있다. 다양한 연구를 통하여 건물에 대한 내진성능은 확보되었으나, 비구조요소의 내진성능 확보 미흡으로 인하여 인명 피해 및 경제적 손실이 발생하고 있다. 비구조요소는 구조물에 설치되는 위치가 다양하고, 구조물의 위치에 따라 발생하는 진동특성이 다르므로 구조물의 위치별 응답스펙트럼이 필요하다. 또한 구조물의 형식과 구조물이 설치되는 위치에 따라 구조물에 발생하는 응답스펙트럼이 다르게 발생한다. 따라서 응답스펙트럼의 선정이 중요하므로 비구조요소에 작용하는 응답스펙트럼을 도출할 수 있는 명확한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 응답스펙트럼을 도출하는 방법을 제안하였으며, 제안한 방법으로 국내에서 발생 가능한 지반응답스펙트럼과 구조시스템을 선정하여 구조해석을 수행하였다. 또한, 간단한 수식으로 응답스펙트럼을 도출하는 방법을 제안함으로서, 비구조요소의 내진시험에 필요한 응답스펙트럼을 생성할 수 있도록 하였다.
In this study, We examine closely the capacity spectrum method which a kind of displacement-based method evaluated by displacement of structure as an alternative to the load-based analysis method. The displacement-based method can easily review the strength of structure, seismic performance, ductility. Seismic performance by using capacity spectrum method is divided into design response spectrum and capacity spectrum. We can diagram design response spectrum by deciding the design seismic factor depending on performance target, site classification, seismic level, return period as UBC-97. Capacity spectrum is a load-displacement curve obtained by Push-over analysis considering the geometric parameter and the material parameter. We execute the seismic performance evaluation by using the capacity spectrum method to reinforced concrete pier which has been seismic design. As a result, We confirmed that there is a yield point and a ultimate point close by design response spectrum of UBC-97.
이 논문의 목적은 말뚝식 계류시설에 대해 현행 실무에서 주로 적용하고 있는 응답스펙트럼 해석법에서 표준설계응답스펙럼의 적용성에 대해 연구하는 것이다. 이를 위하여 다양한 지층조건을 고려한 Proshake 1차원 부지응답을 수행하여 현행 표준설계응답스펙트럼과 비교하고, Abaqus를 활용한 지반-말뚝 모델링으로 시간이력해석을 수행하여 지반-말뚝 동적거동 특성을 분석하였으며, 잔교시설이 설치되는 경사지반에 대해 Abaqus를 활용한 2차원 부지응답해석을 수행하여 응답스펙트럼의 기준면 선정방안을 검토하였다. 연구 결과 말뚝식 계류시설의 지반-말뚝 동적거동 특성과 경사지반의 특성을 고려할 경우 현행 표준설계응답스펙트럼의 적용성에 문제가 있으며 개선이 필요하다는 것을 확인하였다.
충격반응 스펙트럼 시험을 수행하기 위한 가진기의 파형이 웨이브레트들을 이온하여 시험규격에서 규정한 충격반응 스펙트럼을 만족하도록 합성된다. 웨이브레트의 매개변수는 중간주파수, 진폭, 반파의 개수, 지연시간 그리고 극성이다. 시험규격에서 규정한 충격반응 스펙트럼과 정합이 되도록 각 웨이브레트의 진폭은 반복하여 조절된다. 이렇게 합성된 파형은 가진기를 이용한 충격반응 스펙트럼 시험의 참조 가속도 파형으로 간주된다. 본 연구에서는 충격 지속시간을 길게 하여 첨두치가 작은 파형을 제안한다. 몇 가지 사례를 통하여 이 방법의 유용성이 확인되었다.
Amplification factor spectrum, using the observed strong ground motions database in the Korean Peninsula, has been obtained and compared with Standard Response Spectrum, which was suggested by United States Nuclear Regulatory Committee. The observed und motions from the Yongwol and the Kyoungju, and the other recent Earthquakes, respectively, which ate supposed to represent domestic seismotectonic characteristics such as seismic source, attenuation of the propagation medium, and site specific effect, are used for the analysis of amplification factor spectrum. The database are slightly different from the those of the second study. Amplification factors hue been calculated by comparing the observed peak ground motions with results from responses to the observed horizontal na vertical ground motions. The comparison have shown that the amplification factors resultant from this study exceeds these of Standard Response Spectrum, The results suggest that the characteristics of seismic strong ground motion, which are supposed to represent the domestic seismotectonic characteristics, differs from those of Standard Response Spectrum, especially at higher frequencies. The results from the 2nd study are similar to those of 1st analysis.
한국지진공학회 1997년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 1997
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pp.88-93
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1997
Amplication factor spectrum has been obtained and compared with standard Response Spectrum using the observed strong ground motions database. The observed ground motions from the Miramichi, Nahanni, Saguenay and New Madrid Earthquake (vertical component 19. horizontal component 36). which are estimated to represent domestic seismotectonic characteristics such as seismic source, attenuation, and site effect, are used for the analysis of amplication factor spectrum. Amplication factor has been calculated using both observed peak values and results from responses to the observed horizontal and vertical ground motions. The comparison shows that the amplication factors resultant from this study exceeds those of Standard Response Spectrum at relatively higher frequencies. The results implie that the characteristics of the seismic strong ground motion which may represent the domestic seismotectonic characteristics differs from those of Standard Response Spectrum, which are resultant from the strong ground motions observed mainly at the westem United States.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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