The paper describes the second half of the research for the development of Neural-Networks-based model for the generation of an Artificial earthquake and a Response Spectrum(NNARS). Based on the redefined traditional processes related to the generation of an earthquake acceleration response spectrum and design spectrum, four neural-networks-based models are proposed to substitute the traditional processes. RS_NN tries to directly generate acceleration response spectrum with basic data that are magnitude, epicentral distance, site conditions and focal depth. The test results of RS_NN are not good because of the characteristics of white noise, which is randomly generated. ARS_NN solve this problem by the introduction of the average concept. IARS_NN has a role to inverse the ARS_NN, so that is applied to generate a ground motion accelerogram compatible with the shape of a response spectrum. Additionally, DS_NN directly produces design spectrum with basic data. As these four neural networks are simulated as a step by step, the paper describes the methods to generate a response spectrum and a design spectrum using the neural networks.
현 국내 외의 설계기준들은 인공지진파에 의해 계산된 응답스펙트럼이 설계응답스펙트럼보다 작은 값의 수가 5개 이내일 경우 설계응답스펙트럼을 포괄 한다고 규정하고 있다. 현 설계의 문제점을 확인하기 위하여 설계기준을 만족하는 5개의 각기 다른 특성을 가진 인공지진파를 사용하여 교각에 대한 시간이력해석을 수행하고, 부재력을 정량적으로 평가하였다. 설계기준을 만족하는 인공지진파일지라도 구조물의 고유주기와 유사한 주기에서 계산된 응답스펙트럼이 설계응답스펙트럼보다 작을 경우 시간이력해석을 통한 내진의 안전성을 확보하지 못함을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 스펙트럼 가속도 값이 설계응답스펙트럼보다 모든 주기에서 큰 값을 갖는 인공지진파를 생성하는 기법을 이중 수정함수를 적용하여 제안하였다. 또한 제안된 기법에 의해 작성된 인공지진파가 국내 외의 기준들의 적합성을 만족하는지 검토하였다.
The design response spectrum generally used in Korea is decided by the site coefficients determined by deterministic methodology, while it is based on probabilistic seismic hazard analysis. The design response spectrum has to be made using probabilistic method which includes uncertainties of ground motions and ground properties for coincide with probabilistic methodology of seismic hazard analysis. In this study probabilistic site coefficients were developed, which were defined by the results of site response analysis using a set of ground motion that was compatible with present seismic hazard map. The design response spectrum defined by probabilistic seismic coefficients resulted in lower spectrum in long period area and larger spectrum in short period area. Also, the maximum spectral accelerations in site class D and site class E were lower than one in site class C while in the previous design response spectrum the maximum spectral acceleration increased from site class A to E.
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.
In general, the design response spectrum in seismic design codes is based on the mean-plus-one-standard deviation response spectrum to secure high safety. In this study, response spectrum analysis was performed using seismic wave records adopted in domestic horizontal design spectrum development studies, while three response spectra were calculated by combining the mean and standard deviation of the spectra. Seismic wave spectral matching generated seismic wave sets matching each response spectrum. Then, seismic fragility was performed by setting three damage levels using a single-degree-of-freedom system. A correlation analysis was performed using a comparative analysis of the change in the response spectrum and the seismic fragility concerning the three response spectra. Finally, in the case of the response spectrum considering the mean and standard deviation, like the design response spectrum, the earthquake load was relatively high, indicating that conservative design or high safety can be secured.
지중구조물의 내진해석에 자주 이용되는 방법으로 응답변위법이 있다. 응답변위법은 정적인 해석방법으로, 이 방법의 핵심은 지진시 지중구조물 측벽에 작용하는 지반변위를 산정하는 것이다. 이때 해석대상부지의 고유주기에 해당하는 기반면의 속도 응답스펙트럼 값을 결정하는 일이 매우 중요하다. 본 연구에서는 국내 설계지반운동기준에 적합한 기반면의 속도 응답스펙트럼 산정과 지반응답해석 없이 응답변위를 신뢰성있게 산정하는 간편법에 대한 연구를 수행하였다. 해석결과 국내 내진설계 기준의 S$_A$ 지반의 지표면 가속도 응답스펙트럼을 적분하여 속도 응답스펙트럼으로 환산하는 방법과 지반을 두 개의 층으로 구분하여 지진시 지반의 응답변위를 산정하는 방법을 현업 설계에 적용할 경우 경제적으로 큰 잇점이 있을 것으로 판단된다.
The response displacement method is the most frequently used method for seismic design of buried structures. This method is pseudo-static method, and the evaluations of velocity response spectrum of seismic base and response displacement of surrounding soil are the most important steps. In this study, the evaluation of velocity response spectrum of seismic base according to the Korean seismic design guide and the simple method of calculating the response displacement were studied. It was found that velocity response spectrum of seismic base can be estimated by direct integrating the ground-surface acceleration response spectrum of soil type $S_{A}$, and the evaluation of the response displacement using double cosine method assuming two layers of soil profile shows the advantages in the seismic design.n.
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 response spectrum has been widely used to differentiate the significant characteristics of earthquake ground motion and to evaluate the response of structures under ground shaking. Current design response spectrum is based on Seed, Ugas, and Lysmer's study. (1976) In this study, earthquake ground motion data sets adopted by Seed, Miranda, and Riddell is analyzed regards to soil types. And how earthquake data sets effected the design response spectrum is evaluated using acceleration-displacement response spectrum.
The result of recent seismic hazard analysis indicates that the ground motion response spectra for Korean nuclear power plant site have relatively large high frequency acceleration contents. In the ordinary seismic fragility analysis of nuclear power plant structures and equipments, the safety margin of design ground response spectrum is directly used as a response spectrum shape factor. The effects of input response spectrum shape on the floor response spectrum were investigated by performing the direct generation of floor response spectrum from the ground response spectrum. The safety margin included in the design ground response spectrum should be considered as a floor response spectrum shape factor for the seismic fragility analysis of the equipments located in a building.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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