• 제목, 요약, 키워드: 지진응답 수정계수

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건축물의 내진설계를 위한 구조동력학-제 1부:단자유도 구조물의 지진해석과 응답스펙트럼

  • 이동근
    • 건축구조
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    • v.13 no.1
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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.

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콘크리트 충전 강교각의 내진 성능 평가 (The Evaluation of Seismic Performance for Concrete-filled Steel Piers)

  • 정지만;장승필;인성빈
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.6 no.5
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    • pp.53-58
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    • 2002
  • 최근, 콘크리트 충전 강교각은 신속한 시공과 뛰어난 연성능력으로 인해 도심지에서 철근 콘크리트 교각의 대안이 되고 있다. 이러한 콘크리트 충전 강교각은 내진 설계에서도 훌륭한 성능을 발휘할 수 있으나 내진 설계의 가이드가 없어 내진 설계시 그 성능을 모두 반영하지 못하고 있는 상황이다. 이에 실제 적용을 위해 콘크리트 충전 강교각 실험으로부터 얻어진 실험치로부터 내진 설계에 지침이 될 수 있는 가이드를 제시하고자 한다. 콘크리트 충전 강교각과 일반 강교각의 연성 능력을 평가하기 위해 준 정적 반복 재하 실험을 수행하고, 지진 거동을 검증하기 위해 고베 지진을 입력 데이타로 한 유사 동적 실험을 수행한다. 콘크리트 충전 강교각은 일반 강교각에 비해 만족할 만한 연성도와 강도를 보이고, 동적 거동은 상대적으로 큰 이력감쇠를 증명한다. 실험으로 얻어진 데이터를 근거로 하여 콘크리트 충전 강교각의 내진 성능을 정량화 하고, 탄성응답 스펙트럼에 의한 지진응답 수정계수법과 유효 점성 감쇠를 이용한 성능 곡선 및 요구 스펙트럼에 의한 성능기초 설계법의 비교를 통하여, 콘크리트 충전 강교각과 일반 강교각의 내진 성능을 평가한다. 이러한 내진 성능 평가를 기초로 하여, 일반 강교각과 더불어 내진 설계에 적용할 수 있는 콘크리트 충전 강교각의 지진응답 수정계수를 제시한다.

국내 특성이 반영된 지하구조물의 내진설계를 위한 수정응답변위법 (Modification of Response Displacement Method for Seismic Design of Underground Structures under Domestic Conditions)

  • 김명철;김영일;조우연;김문겸
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.8 no.2
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    • pp.83-93
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    • 2004
  • 본 연구에서는 지하구조물의 내진 설계를 위한 수정된 응답변위법을 제안하였다. 먼저 기존 응답변위법의 적용성을 검증하기 위해서 매설심도와 지반조건을 변수로 하여 국내의 특성이 반영된 경우에 대한 해석을 수행하였으며 정밀 동적 해석의 결과와 비교하였다. 최대휨모멘트 및 상대 변위를 비교한 결과, 응답변위법의 정확도에 영향을 크게 미지는 속도응답스펙트럼과 지반반력계수 산정의 필요성이 확인되었다. 따라서 국내의 실정에 맞도록 수정된 속도응답스펙트럼과 새로운 지반반력계수 산정식 제안을 위한 방법을 고찰하였다. 제안된 응답변위법의 타당성 및 적용성을 검증하기 위하여, 지반의 조건 및 구조물의 크기 매설심도, 기반암의 위치를 변화시키면서 해석을 수행하였다. 응답변위법의 해석결과와 정밀 동적 해석법의 결과를 비교ㆍ분석하여 국내 지하구조물의 내진 설계를 위한 응답변위법의 적용 가능성을 검증하였다.

응답수정계수와 일반교량의 붕괴방지설계 (Response Modification Factors and No Collapse Design of Typical Bridges)

  • 국승규
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • v.30 no.2
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    • pp.185-189
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    • 2017
  • 일반교량 내진설계의 목적은 지진발생 직후에 긴급차량의 통과를 허용하도록 하는 '붕괴방지설계'의 수행이다. 도로교설계기준은 연성구조를 구성하여 '붕괴방지설계'를 수행하는 규정을 제시하고 있으며 이 과정에서 연결부분과 하부구조에 적용하는 응답수정계수가 핵심적인 역할을 한다. 하부구조 응답수정계수의 경우 도로교설계기준은 연성과 여용력을 고려한 계수인 반면 AASHTO LRFD 교량설계기준은 교량의 중요도를 핵심, 중요 및 일반으로 구분한 인위적인 인자를 추가로 반영한 계수를 제시하고 있다. 이 연구에서는 강재받침과 철근콘크리트 교각기둥으로 구성된 일반교량을 선정하고 도로교설계기준의 설계조건과 함께 하부구조 응답수정계수를 차등 적용하는 경우의 설계결과를 비교, 검토하였으며 이로부터 하부구조 응답수정계수의 차등 적용 시 설계기준에 요구되는 보완사항을 제시하였다.

중약진지역에 위치한 콘크리트교량의 수정내진 설계 (Modified Earthquake resistant design for a concrete bridge in the Low to moderated seismic Region)

  • 국승규
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.4 no.3
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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.

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고유진동주기를 이용한 응답수정계수 (Response Modification Coefficient Using Natural Period)

  • 김희중
    • 전산구조공학
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    • v.9 no.4
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    • pp.229-237
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    • 1996
  • 구조물의 내진설계는 일반적으로 설계시방서의 스펙트럼을 이용하여 이루어지고 있다. 각 시방서에서 제시된 스펙트럼은 여러지역에서 발생한 지진파들을 최대 지반가속도로 정규화하여 평탄한 응답을 구하였으며, 구조물의 특성에 따라 증감하여 사용하고 있다. 구조물은 지진하중에 의하여 소성변형을 보이고 있으며, 이러한 구조물의 소성변형 능력을 고려하여 설계시방서에서는 응답수정계수를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 응답수정계수는 모든 구조물의 고유진동주기에 대하여 일정한 값으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 각각의 지진파에 대하여 20개의 인공지진파을 작성하여 평탄한 응답스펙트럼을 구하였다. 구하여진 평균 응답 스펙트럼을 사용하여 구조물의 초기항복강도와 감쇠율의 효과를 측정하였으며, 회기분석을 통하여 내진설계시 각 구조물에 요구되는 변위연성도를 얻기 위한 강도계수를 추정하였다. 또한 현재 사용되고 있는 설계시방서의 응답수정계수를 구조물 고유진동주기의 함수로 나타내었다.

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요구곡선 산정방법에 따른 능력스펙트럼법의 유효성 평가 및 비교 (Effect of Demand Spectrums on the Accuracy of Capacity Spectrum Method)

  • 김홍진;민경원;박민규
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.8 no.3
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    • pp.33-42
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    • 2004
  • 비선형시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하는 것은 해석이 간단하다는 매우 중요한 장점을 제공하지만 구조물의 실제 비선형거동을 정확하게 모델링하지 못하기 때문에 능력스펙트럼법의 정확도는 정확한 등가주기와 등가감쇠비의 산정과 구해진 등가감쇠비에 따른 탄성응답스펙트럼의 수정방법과 그에 따른 요구곡선의 산정에 영향을 받는다. 본 논문에서는 요구곡선의 산정방법에 따른 능력스펙트럼법의 정확성을 분석하였다. 이를 위해 ATC-40과 Euro Code에서 제안한 감소 계수 등의 유효성을 평가하였다. Newmark와 Hall의 수정계수에 기초로 한 ATC-40에서 주어진 감소 계수에 의해 구해진 가속도 응답에 비해 Euro Code에서 주어진 감소 계수를 이용하여 구한 가속도 응답이 실제 평균 응답에 보다 유사함을 알 수 있었다. 그리고 유사가속도 응답을 이용한 방법과 절대가속도 응답을 이용한 방법을 이용하여 요구곡선을 산정하여 능력스펙트럼법의 정확성을 검증해 보았다. 절대가속도 응답을 이용한 결과가 전반적으로 유사가속도 응답을 이용한 결과에 비해 커짐을 알 수 있었고, 능력스펙트럼법이 전반적으로 응답을 과소평가하는 경향이 있어서 이러한 큰 값을 주는 것이 좀 더 정확한 결과를 줌을 알 수 있었다. 하지만 탄성 최대 강도에 대한 항복 강도의 비가 커질수록 그리고 항복 후 강성비가 커질수록 이러한 결과의 차이는 거의 없어짐을 알 수 있었다.

서해대교 PSM교 교각의 내진성능 (Seismic performance of Piers in Seohae Grand Bridge)

  • 이재훈;손혁수;배성용;박찬민
    • 한국지진공학회논문집
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    • v.4 no.3
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    • pp.67-81
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    • 2000
  • 서해대교는 국내에 교량구조물에 관한 내진설계가 도입되기 전 설계된 교량으로서 현재 내진설계 규준에 적합하지 않은 종방향철근 및 횡방향 철근이 겹침이음된 중공육각형 단면의 철근콘크리트 기둥으로 이미 시공이 완료된 상태이다. 최근, 지진에 대한 사회적 관심이 대두됨으로서 내진 설계 규준에 적합하지 않은 철근상세를 가지 서해대교 PSM교 교각의 내진성능이 의문시되었다. 따라서, 비내진 철근상세를 가진 서해대교 PSM교 교각의내진성능 평가를 위하여 교각의 축소모형 실험을 수행하였으며, 실험결과 종방향철근 겹침이음이 교각의 전체적인 내진거동에는 큰 영향을 미치지 않으며 기대 이상의 연성을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 축소모형 실험결과에 의한 시험체의 파괴양상, 유효강성, 연성, 응답수 정계수 및 등가점성감쇠비를 분석하였으며, 아울러 가속도변위 응답스펙트럼을 이용하여 서해대교 PSM교 교각의 내진성능을 평가하였다.

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지진하중 특성을 고려한 단자유도 구조물에 설치된 MR감쇠장치의 등가선형시스템 (Equivalent Linear System Considering Earthquake Characteristics of MR damper installed in a SDOF)

  • 문병욱;민경원
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.774-777
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    • 2010
  • 본 논문에서는 MR 감쇠기의 비선형 특성을 등가의 선형감쇠로 치환하기 위한 방법으로 Newmark와 Hall이 제안한 감쇠계수를 이용하였다. 응답스펙트럼의 감쇠율을 나타내는 감쇠기계수는 구조물의 최대변위를 이용하여 등가감쇠비를 추출할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 이러한 응답스펙트럼은 구조물에 작용하는 지진하중의 특성에 따라 경향이 달라진다. 본 논문에서는 기존의 등가감쇠비 산정식을 수정하여 제안하고, 지진하중 특성에 따른 등가감쇠비의 변화를 살펴보았다. MR 감쇠기의 등가감쇠비는 가진하중과 최대마찰력의 비율에 따라 결정되며, 장주기 구조물의 경우 등가감쇠비가 감소한다. MR 감쇠기의 점성은 마찰감쇠와의 상호작용에 의해 단순한 산술합 이상의 감쇠비 증가 효과를 가진다.

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내진해석을 위한 강구조물의 극한상태에 관한 연구 (A Study on the Limit State of Steel Structures Under Earthquake)

  • 이승준;구민세;정란;신동기
    • 전산구조공학
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    • v.4 no.3
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    • pp.79-88
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    • 1991
  • 내진설계를 하고 있는 나라들이 채택하고 있는 내진해석방법중 가장 일반적인 응답스펙트럽법(Response Spectrum Method)은 지진하중을 정적 수평하중으로 치환하여 정적해석하는 것을 기본으로 하고 있다. 여기서 계산된 대치수평하중은 구조물의 소성화에 따른 비선형거동으로 부터 오는 에너지분산현상 및 감쇠(damping)현상 등을 고려하기 위하여 소위 반응수정계수(behavior factor)란 일정수로 나누어 준다. 응답스펙트럼법에 의한 내진설계의 정확도를 좌우하는 지금까지 사용되어지고 있는 반응수정계수는 정확한 계산값들이 아닌 경험적인 값들이다. 반응수정계수를 해석적으로 결정하기 위해서는 구조물의 극한상태에 대한 정의가 선결되어져야 한다. 본 논문에서는 지진하중하에서 강구조물의 한계상태를 기하학적측면과 사용성 측면 및 재료공학적 측면에서 검토하였고 3가지 형태의 구조물을 모델로 하여 반응수정계수를 계산하였다.

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