Research on Dynamic Behavior of Double-Layer Barrelvault Arch Systems Subjected to Earthquake Loadings

지진하중에 대한 복층 배럴볼트 시스템의 동적거동에 대한 연구

This paper presents dynamic behavior of double-layer barrelvault systems subjected to earthquake loadings. In order to investigate different seismic behaviors according to Time History Analysis (THA), six open angles were employed and different fundamental frequencies corresponding to each open angle were considered. A total of 24 double-layer structures were developed by using Midas Gen., which is a computer analysis program and then THA with three different earthquakes with 5% damping ratio was performed. This study investigated the characteristics of the dynamic response for X-, Y- and Z- directions, both subjected to the horizontal earthquake (H) and applied to the vertical earthquake (V) with respect to the each variable, which assumed to be important aspects for spatial structure. In order to examine the dynamic characteristics, the ratio of acceleration in specific nodes of barrelvaults was evaluated at the time with maximum response. The main purpose of this study is to obtain equations of the equivalent earthquake loading with respect to the barrelvault systems.

본 논문은 지진하중에 대한 복층 배럴볼트 시스템의 동적거동을 조사한 것이다. 시간이력해석에 따른 지진에 대한 거동을 조사하기 위하여 6개의 다른 개각과 각 개각에 대하여 0.5초 간격으로 4개의 추가적인 고유 진동수가 고려되었다. 전체 24개의 해석모델들이 컴퓨터 해석 프로그램인 MIDAS Gen.에 의해 설계되었고 5%의 감쇠비가 고려된 3개의 지진에 대하여 시간이력해석이 수행되었다. 지진이 적용될 때 수평방향에 대한 응답반응만 고려하는 라멘 구조물과는 달리 대공간 구조물의 경우 수평방향 뿐만 아니라 상하 방향의 동적거동을 고려하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 수평방향 지진(H)과 수직방향 지진(V)에 대하여 X-, Y- 그리고 Z- 방향에 대한 동적거동 특성에 대하여 평가하였다. 개각과 진동수에 따른 동적거동 특성을 파악하기 위하여 최대 응답이 나타나는 시간에서 배럴볼트 시스템의 특정 절점들에 대한 가속도 응답비를 살펴보았다. 본 논문에서 동적거동을 조사한 가장 중요한 목적은 본 연구의 최종 목적인 배럴볼트시스템에 대한 등가정적지진력을 구하는 식을 제안하기 위함이다.