• 대한토목학회논문집
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• 제31권2A호
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• pp.59-69
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• 2011

성능기반 내진 설계방법의 설계철학을 가지고 있는 비선형 정적 해석법(NSPs)은 최근 구조물의 지진해석방법으로서 그 사용성을 인정받고 있다. 비선형 정적 해석법을 통한 지진해석은 기존의 비선형 시간 이력법에 비해서 방법이 간단하며, 직관적으로 구조물의 지진해석을 수행할 수 있는 등의 장점으로 빌딩구조물의 지진해석법으로 널리 사용되고 있다. 하지만, 기본 진동모드에 의해서 구조물의 거동이 지배되지 않는 구조물의 경우에는 그 사용성에 대한 연구가 매우 제한적이다. 이를 개선하기 위한 고차모드의 기여분을 반영할 수 있는 비선형 정적 해석법으로 모드별 비탄성 정적해석법(Modal Pushover Analysis; MPA)이 제시되었고, 또한 이를 개선한 개선된 모드별 비탄성 정적해석법(Improved Modal Pushover Analysis; IMPA) 역시 소개되었다. 본 논문에서는 기존에 소개된 네가지 비선형 정적 해석법을 이용하여 국내에 설계/시공된 두 사장교의 지진해석 가능성을 알아보며, 각 방법의 장/단점을 분석 하여 비선형 정적 해석법의 응용가능성에 대해서 알아보았다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.174-177
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• 2011

비선형 정적 해석법(NSPs)은 최근 구조물의 지진해석방법으로서 그 사용성을 인정받고 있다. 비선형 정적 해석법은 직관적으로 구조물의 지진해석을 수행할 수 있는 등의 장점으로 빌딩구조물의 지진해석법으로 널리 사용되고 있지만, 기본 진동모드에 의해서 구조물의 거동이 지배되지 않는 구조물의 경우에는 그 사용성에 대한 연구가 매우 제한적이다. 이를 개선하기 위한 고차모드의 기여분을 반영할 수 있는 비선형 정적 해석법들이 제시 되었지만, 교량 구조물에 사용함에 있어서는 여전히 지진의 특성에 따라 그 사용성 및 신뢰성이 크게 변화하는 문제가 발생한다. 이 논문에서는 지진의 특성을 고려할 수 있는 두가지 지수를 제시하고, 이를 이용하여 비선형정적 해석법의 적용성을 사용단계에서 알아 낼 수 있는지에 대한 연구를 진행하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.33-47
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• 2001

성능에 기초한 내진설계에서는 구조물이 보유하고 있는 능력을 효과적으로 파악하기 위해서 비선형 정적 해석이 적용되고 있다. 그러나 비선형 정적해석은 고차모드에 대한 효과를 고려하지 못함으로써 고층구조물이나 비정형 구조물과 같은 경우에는 정확한 비선형 지진응답의 산정과 내진성능을 평가하는데 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 건축구조물의 선형 및 비선형 지진응답 평가를 위하여 응답 스펙트럼해석을 통하여 얻어지는 층전단력으로부터 층하중을 산정하는 유사동적해석법이 적용되었다. 제안된 방법을 비선형 정적 해석에 적용하여 구조물의 비선형 자동응답을 비선형 시간이력해석의 결과와 비교하였다. 기존의 층분포하중에 의한 비선형 지진응답과 비교하였으며, 제안된 방법에 의한 지진 응답이 구조물의 비선형 거동특성을 가장 정확하게 표현하였다. 그러므로 본 연구에서 제안된 방법을 사용하여 비선형 정적 해석을 수행한다면 비교적 명확한 건축물의 비선형 거동특성과 내진성능을 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.569-576
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• 2011

본 논문에서는 비선형정적해석 방법을 이용하여 기존의 연쇄붕괴 선형정적해석 절차에 수반되는 반복과정을 자동으로 수행하면서도 선형해석 결과와 동일한 결과를 나타내는 새로운 연쇄붕괴 해석절차를 제안하였다. 제안된 해석절차는 GSA 기준에 규정된 기존 선형정적해석법의 단점인 반복적 해석작업 및 그 과정에서 발생할 수 있는 시간과 오류의 가능성을 최소화하여 해석결과의 신뢰성을 확보가 있는 선형정적해석 절차이다. 제안된 해석절차를 검증하기 위하여 철근콘크리트 모멘트골조 및 철골 가새골조의 최하층 기둥부재를 제거한 후 기존 해석법과 제안 해석법을 적용하고 그 결과를 비교 분석하였다. 해석결과에 따르면 제안된 해석절차는 구조물의 붕괴여부의 판정 및 힌지 분포에 있어서 기존의 선형정적해석과 동일한 결과를 나타내었으며, 반복해석 과정이 불필요하므로 기존 해석법에 비하여 매우 짧은 시간에 해석을 수행할 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.659-675
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• 2006

근래에 비선형 정적해석법에 기초를 둔 성능-기반 방법이 각광을 받으면서 개선되고 있다. 역량스펙트럼 방법과 변위계수법이 비선형 정적해석법 중에서 대표적이라고 할 수 있다. 새로 건설되거나 기존의 구조물에 대하여 내진설계와 내진성능 평가에 대한 비선형 정적해석법의 적용성을 평가하기 위해서는 우선적으로 역량스펙트럼 방법과 변위계수법의 정확성이 평가되어야 한다. 비선형 정적해석법의 정확성은 근거리 및 원거리 지진하중에 대한 철근 콘크리트 벽체 구조물의 진동대 실험결과와 비교하여 평가하였다. 또한, 단자유도계, 등가단자유도계와 다자유도계에 대한 비선형 동적해석기법에 의해 평가된 지진응답도 진동대 실험결과와 비교하여 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.65-73
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• 2002

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이며, 이를 위한 방법으로는 비선형시각이력해석법, 비선형 정적해석법, 비선형 효과를 고려한 등가선형해석법 등이 있다. 일부 규준에서는 pushover곡선으로부터 작성한 성능스펙트럼과 선형 응답스펙트럼으로부터 작성한 요구스펙트럼으로 이루어진 능력스펙트럼법을 제안하고 있다. 이 방법은 개념적으로는 간단하나 반복과정이 요구되며, 부정확한 결과를 산출하는 경우가 많다. 이에 따라 시행착오적인 등가선형 스펙트럼대신 비선형스펙트럼을 사용하는 방법들에 대한 연구들이 진행되고 있다. 비선형 요구스펙트럼은 표준적 선형 설계스펙트럼으로부터 결정될 수 있으며, 이 방법은 등가선형의 경우보다는 계산과정이 대폭 줄어들기는 하나 아직도 다소의 연산과정이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 다자유도계의 구조물에 대한 pushover곡선으로부터 구조물의 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 일련의 계산과정을 거치지 않고도, 직접적으로 비선형 최대응답을 구할 수 있는 비선형 직접스펙트럼법(NDSM)을 제시하극 집중질량계의 MDF(다자유도계) 모델에 대해 다양한 지진기록과 제하강성저하지수를 변수로 하여 NDSM의 적용성과 신뢰성을 평가하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 다자유도계 구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법에 의한 최대변위 응답은 비선형 시각이력해석법에 의한 응답과 거의 일치하므로 실용적인 방법으로 사료된다. 2) 비선형 직접스펙트럼법과 비선형 시각이력해석에 의해 산정된 죄상층 변위 결과를 비교하면, 항복후강성계수가 0.1, MAD(modal adaptive distribution)에 의한 수평정적하중분폰 그리고 제하강성저하지수가 0.2~O.3일 때 평균오차가 가장 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.144-147
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• 2011

본 논문에서는 기존의 선형정적해석 절차를 변형하여 부재의 이력모델 응용을 통해 부재 파괴여부에 따라 힌지처리 및 재해석의 반복과정을 자동으로 수행하는 새로운 연쇄붕괴 프로그램을 제안하였다. 6m 4경간의 철근콘크리트 골조에 철골 가새를 보강 설치한 예제구조물에 대하여 최하층 기둥부재를 제거한 후 기존 해석법과 제안 해석법을 통해 선형정적해석을 수행하였고, 그 결과를 비교 분석하였다. 해석 결과, 두 절차 간 부재단위의 파괴여부 및 구조물 힌지 분포 경향의 동일함을 보여 해석의 신뢰성을 확보하였으며. 기존 해석법에 비해 수행단계의 시간이 매우 짧고 자동 반복해석으로 인한 오류의 가능성도 최소화 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.45-52
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• 2001

에너지 소산장치가 설치된 건무의 비선형 시간이력해석은 복잡하고 많은 시간이 소모된다. 본 연구에서는 비선형 정적해석법인 능력 스펙트럼을 이용하여 구조물의 주어긴 거동 한계를 만족할 수 있는 감쇠기의 양을 산정하는 방법에 관하여 연구하였다. 먼저 능력스펙트럼법을 이용하여 건물의 비선형 정적응답을 구하고 건물의 응답과 목표변위의 차이를 이용하여 유효감쇠비를 구하고 이러한 유효 감쇠비를 이용하여 필용한 점성 감쇠기의 양을 구하였다. 본 연구에서는 단자 유도계에서 건물의 주기, 요구되는 탄성강도에 대한 항복강도의 비, 항복 후 강성비 등을 변수로 하여 연구를 수행하였다. 제안된 방법에 따라 설계된 점성 감쇠기를 설치한 예제 구조물의 시간이력 해석에 의한 최대 응답은 설계의 초기단계에서 사용한 목표변위와 잘 일치하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.175-184
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• 2006

다자유도의 교량에 횡방향 지진하중을 받는 경우, 교량의 내진성능설계 및 성능평가를 위한 두 가지 비선형 등가 정적해석절차를 제시하였다. 빌딩구조물에 대한 FEMA-273의 변위계수법과 ATC에서 채택하고 있는 역량스펙트럼법을 개선하여 다자유도 연속교량의 내진성능평가에 적용토록 제시하였다. 수정된 두 방법들에 대한 적합성을 시간이력 동적해석과 비교토록 하였다. 다자유도 교량의 교축직각방향 관성력 분포를 합리적으로 반영하기 위하여, 수평방향 지진하중의 분포형태에 따른 모드 및 스펙트럴 하중분포를 적용토록 하였다. 철근 콘크리트 교각 부재는 하중-기초법에 의한 비선형 층상화 골조 유한요소 모델을 사용하여 교량 구조물을 모델링 하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.109-117
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• 2003

기존의 비선형 정적 및 동적 해석에서는 철근콘크리트 구조물의 에너지 소산능력을 정확히 고려하지 못하고 있다. 최근 연구에서는 휨지배 철근콘크리트 부재의 에너지 소산능력을 정확히 평가할 수 있는 식이 개발되었으며, 본 연구에서는 이 평가방법을 이용하여 에너지 소산능력을 정확히 고려할 수 있는 비선형 정적 및 동적 해석 방법을 개발하였다. 비선형 정적 해석을 위하여 에너지 스펙트럼 곡선을 개발하고 이를 적용하여 능력스펙트럼법을 개선하였으며, 또한 비선형 동적 해석을 위하여 철근콘크리트 부재의 단순화된 에너지 기초 주기거동모델을 개발하였다. 제안된 모델은 부재의 강성에 기초한 기존의 주기거동모델과는 달리 완전한 주기거동 발생시 소산되는 에너지를 정확하게 반영할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 방법에 따라 비선형 정적 및 동적 해석법의 절차를 정립하였으며 이를 적용한 컴퓨터 해석 프로그램을 개발하였다. 제안된 해석 방법은 부재의 단면형태, 철근비, 배근형태 등 설계 변수에 따른 에너지 소산능력을 정확하게 고려하고 지진발생시 에너지 소산능력이 구조물의 성능에 미치는 효과를 반영할 수 있다.