탄성응답스펙트럼을 사용하는 능력스펙트럼법은 비선형 시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하여 주어진 지진 하중에 대한 구조물의 최대 비선형 거동을 예측한다. 본 연구의 목적은 이러한 능력스펙트럼법들의 정확성을 검증하고, 예측 특성을 비교하는 것이다. 이를 위해, ATC-40, G lkan, Kowalsky, 그리고 Iwan이 제시한 방법을 이용하여 등가주기와 등가감쇠비를 산정한 후, ATC-40에서 제시한 절차B에 따라 성능점을 산정 하였다. 전반적으로 ATC-40 방범은 구조물의 응답을 과소 평가하여 안전하지 못한 설계결과를 가져 올 수 있으며, G lkan과 Kowalsky의 방법은 과대 평가하는 경향을 가지고 있다. Iwan이 제시한 방법은 ATC-40 방법과 G lkan과 Kowalsky 방법의 중간 값을 예측함으로써, 비교적 정확한 값에 가까운 최대 변위를 산출하였다. 그리고, Kowalsky 방법은 항복 후 강성비에 따라 등가감쇠비를 음수로 산정함으로써 예측 값을 제시하지 못하는 경우가 있음을 확인하였다.
In order to predict inelastic displacement response without nonlinear dynamic analysis, the equal displacement rule can be used for the structures with longer natural periods than the characteristic period, $T_g$, of earthquake record. In the period range longer than $T_g$, peak displacement responses of elastic systems are equal or larger than those of inelastic systems. In the period range shorter than $T_g$, opposite trend occurs. In the equal displacement rule, it is assumed that peak displacement of inelastic system with longer natural period than $T_g$ equals to that of elastic system with same natural period. The equal displacement rule is very useful for seismic design purpose of structures with longer natural period than $T_g$. In the period range shorter than $T_g$, the peak displacement of inelastic system can be simply evaluated from the peak displacement of elastic system by using the inelastic displacement ratio, which is defined as the ratio of the peak inelastic displacement to the peak elastic displacement. Smooth hysteretic behavior is more similar to actual response of real structural system than a piece-wise linear hysteretic behavior such as bilinear or stiffness degrading behaviors. In this paper, the inelastic displacement ratios of the smooth hysteretic behavior system are evaluated for far-fault and near-fault earthquakes. The simple formula of inelastic displacement ratio considering the effect of $T_g$ is proposed.
This study investigates effect of uncertainty in natural vibration period on the seismic demand. It is shown that since this uncertainty affects the acceleration and displacement responses differently, two ratios, one relating peak acceleration responses and the other relating the peak displacement responses, are not equal and both must be employed in evaluating and defining the critical seismic demand. The evaluation of the ratios is carried out using more than 200 strong ground motion records. The results suggest that the uncertainty in the natural vibration period impacts significantly the statistics of the ratios relating the peak responses. By using the statistics of the ratios, a procedure and sets of empirical equations are developed for estimating the probability consistent seismic demand for both linear and nonlinear systems.
A control algorithm combining viscous and non-linear Reid damping mechanisms has been recently proposed by the authors to command active friction dampers. In this paper, friction dampers and the proposed algorithm are applied to control the seismic responses of a nonlinear 20-story building. Piezoelectric stack actuators are used to implement the control algorithm. The capacity of each damper is determined by the practical size of piezoelectric actuators and the availability of power supply. The saturation effect of the actuators on the building responses is investigated. To minimize the peak story drift ratio or floor acceleration of the building structure, a practical sequential procedure is developed to sub-optimally place the dampers on various floors. The effectiveness of active friction dampers and the efficiency of the proposed sequential procedure are verified by subjecting the building structure to four earthquakes of various intensities. The performance of 80 dampers and 137 dampers installed on the structure is evaluated according to 5 criteria. Numerical simulations indicated that the proposed control algorithm effectively reduces the seismic responses of the uncontrolled 20-story building, such as inelastic deformation. The sub-optimal placement of dampers based on peak acceleration outperforms that based on peak drift ratio for structures subjected to near-fault ground motions. Saturation of piezoelectric actuators has adverse effect on floor acceleration.
Inelastic model of Second Jindo Bridge is investigated to perform nonlinear dynamic analyses with various earthquake ground motions. The modal analysis is performed to obtain dynamic characteristics of the bridge and verify the model. It proves that the model has an appropriate dynamic characteristic and its natural frequency is relatively low. Four ground motions are chosen for time history dynamic analyses; El Centro, Kobe, Taft, and Mexico earthquake. Each ground motion multiplied by specified factors to investigate damages of the structure. The analyses prove that responses of the bridge depend on the duration time and the frequency characteristics of ground motion, not only peak acceleration. Static push-over analysis of steel pylon shows that the dynamic analysis over-estimates the seismic behavior of steel pylon definitely. Nonlinear spring hinge model is suggest to improve the shortage of the inelastic model could not deliberate local buckling damage. According to the time history analysis of nonlinear spring hinge model, it is proved that the inelastic beam element analysis overestimate the seismic capacity of steel pylon unquestionably with a large amount of errors.
The primary effect of the far-field underwater explosion (UNDEX) is the whipping of the ship hull girder. This paper aims to verify why inelastic effects should be considered in the whipping response estimations from the UNDEX simulations. A navy ship was modeled using Timoshenko beam elements over the ship length uniformly keeping the constant midship section modulus. The transient UNDEX pressure was produced using two types of the Geers-Hunter doubly-asymptotic models: compressible and incompressible fluids. Because the UNDEX model based on incompressible fluid assumption provided more increased fluid volume acceleration in the bubble phase, the incompressible fluid-based UNDEX model was adopted for the inelastic whipping response analyses. The non-linear hull girder bending moment-curvature curve was used to embed inelastic effects in the UNDEX analyses where the Smith method was applied to derive the non-linear stiffness. We assumed two stand-off distances to see more apparent inelastic effects: 40.5 m and 35.5 m. In the case of the 35.5 m stand-off distance, there was a statistically significant inelastic effect in terms of the average of peak moments and the average exceeding proportional limit moments. For the conservative design of a naval ship under UNDEX, it is recommended to use incompressible fluid. In the viewpoint of cost-effective naval ship design, the inelastic effects should be taken into account.
최대지반가속도(PGA : Peak Ground Acceleration)는 지진파의 최대값을 나타내는 매개변수(Parameter)이며 주로 지진파의 강도를 나타낸다. PGA가 동일하더라도 지진파에 따라 다른 동적특성을 가질 수 있고 구조물에 미치는 영향도 다를 수 있다. 따라서 PGA만으로 구조물에 미치는 지진의 특성을 평가하는 것은 바람직하지 못하다. 본 연구에서는 구조물의 비탄성 지진응답해석을 위하여 단자유도(Single Degree Of Freedom) 구조물의 시간이력해석 수행하였으며, 수치해석모델은 완전 탄소성(Perfect Elasto-Plastic)으로 가정하였다. 검토한 입력 지진파는 El Centro NS(1940)의 값을 증감한 지진파를 포함한 실측지진파, 인공지진파를 사용하였다. 이와 같은 수치해석을 통하여 PGA가 동일한 인공지진파들에 대해 비탄성 지진응답해석을 수행하고, 각 지진파에 대하여 변위연성도와 누적소산에너지를 비교하였다. 그 결과 동일한 PGA를 가지더라도 지진파에 따라 서로 다른 응답을 확인할 수 있었다. 따라서 지진의 특성뿐 아니라 구조물의 특성을 반영할 수 있는 지표가 필요할 것으로 판단된다. 구조물의 비탄성 지진응답을 대표할 수 있는 SI(Spectrum Intensity)는 속도응답스펙트럼의 일정구간에 대한 적분을 통하여 얻을 수 있다. 이러한 SI와 변위연성도 및 누적소산에너지의 상관관계 분석을 통하여 구조물의 지진에 대한 비탄성응답의 대표값으로 SI가 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
본 연구에서는 전국 1,000 가구를 대상으로 시행된 일대일 개별 설문자료를 바탕으로 일반 국민들의 사회 경제적 변수가 공연관람 및 공연관람지출에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 한편 설문자료를 활용하여 수요를 분석할 경우 공연관람 경험이 없거나 공연관람 지출이 전혀 없는 다수의 응답자를 고려해야 한다. 이에 본 연구에서는 Two-equation 모형과 Tobit모형을 활용하여 이를 고려하고자 한다. 본 연구의 분석결과를 정리하면 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 우선 소득수준이 높을수록, 여성일수록, 연령대가 상대적으로 젊을수록, 상대적으로 교육수준이 높을수록, 서울 거주자일수록 문화공연에 대한 수요가 많은 것으로 확인할 수 있었다. 또한 소득에 대해서는 비탄력적이며 일정연령(peak age)가 지나면 오히려 수요가 증가함을 확인할 수 있었다.
비탄성 지진해석은 구조물-지반 체계의 비선형 거동 때문에 내진설계를 위해 필요하고, 합리적인 내진설계를 위해서 지반-구조물 상호작용을 고려한 성능에 기준한 설계의 중요성도 인식되고 있다. 이 연구에서는 11개 중약진과 5개 강진 기록을 최대 가속도 0.075g, 0.15g, 0.2g와 0.3g로 조정하여 연약지반에 세워진 단자유도계에 대한 탄성과 비탄성 지진응답해석을 지반의 비선형성을 고려하여 수행하였다. 의사3차원 동적해석 프로그램을 사용하여 주파수 영역에서 지진하중을 암반에 작용시켜 구조물-지반 체계에 대한 지진응답해석을 한번에 수행하였다. 연구결과에 의하면 비선형 지반-구조물 상호작용 영향을 고려하는 것과 설계기준에 따라 내진설계를 하는 것보다는 여러 가지 지반조건을 고려하여 성능에 기준한 내진설계를 수행하는 것이 필요하다. 또한 약진에 의한 연약지반의 비선형성이 비선형 지반에 의한 지진파의 증폭 때문에 탄성과 비탄성 지진응답에 심하게 영향을 미쳤는데 특히 탄성지진응답에서 두드러졌다.
This paper investigates the response of nonstructural components in the presence of nonlinear behavior of the primary structure considering the near-fault pulse-like ground motions. A database of 81 near-fault pulse-like ground motions is used to examine the effect of these ground motions on the response of nonstructural components. For comparison, a database of 573 non-pulse-like ground motions selected from the PEER database is also employed. The effects of peak ground velocity (PGV), maximum incremental velocity (MIV), primary structural degrading behavior and damping of nonstructural components are evaluated and discussed statistically. Results are presented in terms of amplification factor which quantifies the effect of inelastic deformations of the primary structure on subsystem responses. The results indicate that the near-fault pulse-like ground motions can significantly increase the amplification factors of nonstructural components with primary structural period and the magnitude of increase can reach 17%. The effect of PGV and MIV on amplification factors tends to increase with the increase of primary structural ductility. The near-fault pulse-like ground motions are more dangerous to components supported by structures with strength and stiffness degrading behavior than ordinary ground motions. A new simplified formulation is proposed for the application of amplification factors for design of nonstructural components for near-fault pulse-like ground motions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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