설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진파에 의한 비선형 응답 특성의 분석

전대한,강병두,김재웅 한국지진공학회 2006 한국지진공학회논문집 Vol.10 No.5

건축구조물의 비선형 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 탄소성 지진응답을 좌우하는 중요한 요소이다. 지진동파형은 지진발생과 전파경로에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 대응하는 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 대한 탄소성 응답스펙트럼 특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거의 지진에서 얻어진 기록지진동파형을 이용하여 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성되었다. 작성된 인공지진동은 원 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 주기 T=0.02{\sim}10.0sec 범위에서 설계용 스펙트럼과 매우 근접하게 작성되었다. 인공지진동을 입력한 1자유도계의 탄성 및 탄소성 지진응답해석을 수행하여 탄소성 응답스펙트럼 및 탄소성 응답특성을 분석하였다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 건축구조물의 탄소성 지진응답해석용 입력지진동으로 충분히 타당성이 있다고 사료된다. In seismic response analysis of building structures, the input ground accelerations have considerable effect on the nonlinear response characteristics of structures. The characteristics of soil and the locality of the site where those ground motions were recorded affect on the contents of earthquake waves. Therefore, it is difficult to select appropriate input ground motions for seismic response analysis. This study describes a generation of artificial earthquake wave compatible with seismic design spectrum, and also evaluates the nonlinear response spectra by the simulated earthquake motions. The artificial earthquake wave are generated according to the previously recorded earthquake waves in past earthquake events. The artificial wave have identical phase angles to the recorded earthquake wave, and their overall response spectra are compatible with seismic design spectrum with 5% critical viscous damping. Each simulated earthquake wave has a identical phase angles to the original recorded ground acceleration, and match to design spectra in the range of period from 0.02 to 10.0 seconds. The seismic response analysis is performed to examine the nonlinear response characteristics of SDOF system subjected to the simulated earthquake waves. It was concluded that the artificial earthquake waves simulated in this paper are applicable as input ground motions for a seismic response analysis of building structures.

설계용 스펙트럼에 적합한 모의 지진동을 입력한 고층건물에서 탄소성 응답 스펙트럼법의 적용 ( Application Elasto-Plastic Response Spectrum Method in High-Rise Building Structures Subjected to Design Spectrum Compatible Accelerograms )

전대한,강호근,박성수 대한건축학회 1998 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.14 No.6

본 논문은 설계용 응답스펙트럼에 대응하는 모의지진동을 받는 고층 건물 의 지진응답해석에서 탄성 및 탄소성 응답스펙트럼 해석법에 대하여 고찰 한 것이다. 본 해석에서 사용하는 입력지진동 파형은 주기영역 T=0.5 ∼ 5.0sec에서 일정한 속도응답 스펙트럼을 갖는 모의지진동 파형을 이용한다. 선형 구조물의 지진응답해석에 널리 사용되고 있는 응답스펙트럼법은 여러 연구자들에 의해 서로 다른 모드 조합방법으로 제안되었으며, 이들 조합방 법에 따른 차이점을 상세히 검토하였다. 본 연구에서는 장주기를 갖는 고 층 건물의 탄소성 지진응답해석에 응답스펙트럽법을 확장하여 적용하는 방법을 제시하는 것이 목적이다. 본 논문에서 제안한 탄소성 응답스펙트럼법 을 이용하면, 고층건물의 예비 설계에서 시간이력해석 대신으로 보다 간편히 탄소성 응답치를 예측하는 도구로서 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

초고층 건축물과 21세기 구조기술의 전망

전대한 한국전산구조공학회 2000 전산구조공학 Vol.13 No.1

건축구조물의 탄소성 지진응답 해석용 입력지진동

전대한 한국전산구조공학회 1992 전산구조공학 Vol.5 No.4

구조물의 지진응답해석에 사용하는 입력지진동 특성을 구성하는 요소로서, (a) 지진동의 최대 지반가속도치 (b) 지진동의 위상특성 (c) 지진동의 계속시간 (d) 지진동의 스펙트럼 특성 등을 들 수 있다. 그러나 이들 지진동을 구성하는 각 요소들이 구조물의 응답 및 손상에 직접 관련되어 지진동의 강도를 나타내는 척도로써 나타나는 것은 아니다. 그리고 이들 지진동 특성을 규정하는 각 인자와 구조물의 응답특성 및 구조물의 손상도와의 관계를 규명하는 것이 입력지진동의 설정에 있어서 매우 중요하다고 생각된다. 또한 탄성 응답특성과 탄소성 응답특성과의 관계를 규명하여, 탄성 응답스펙트럼이 구조물의 손상에 미치는 효과를 정량적으로 파악할 수 있다면 강지진에 대한 구조물의 내진설계는 보다 간편하게 할 수 있을 것으로 생각된다.

등가 1자유도계에 의한 철근콘크리트 건물의 층 변위응답 산정

전대한 대한건축학회 2004 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.24 No.1(구조계)

To evaluate the seismic capacity of a multi story building structures in performance based seismic design, it is need to convert MDOF model into equivalent SDOF model. This paper presents predictions for story displacements of multistorey structures using method of converting a MDOF system into an equivalent SDOF model. The principal objective of this investigation is to evaluate appropriateness of converting method through perform nonlinear time history analysis of a multistory building structures and an equivalent SDOF model. Comparing the story displacements of multistorey structures calculated by time history response analysis and those evaluated by an equivalent SDOF model, the adequacy and the validity of converting method is verified. The conclusion of this study is following; A method of converting a MDOF system into an equivalent SDOF model through the nonlinear time history response analysis is valid. Inelastic first mode shapes are expected to be more accurate than elastic first mode shapes in obtaining story displacement of multistorey structures from equivalent SDOF model.

모의지진동을 사용한 고층 건축물의 내진해석에서 탄소성 응답스펙트럼법의 적용

전대한 동서대학교부설연구소 1997 연구소 논문집 Vol.2 No.-

This paper examined various aspects of a linear and a nonlinear response spectrum method in seismic response analysis of biilding structures subjected tosimulated earthquake motions compatible design response spectra. The simulated motions has constant velocity response spectra with range of period from 0.5 to 5.0 seconds. The response spectrum method that has been widely used in seismic analysis of linear structures was proposed different mode superposition method by several ivestigators, and the differences between combination with an elastic modal analysis reviwed closely. It is the purpose of this paper to propose an alaternative method by means of which a nonlinear MIDOF structure with long period may be analysed by an extention of response spectrum method. For nonlinear seismic analysis of high-rise building structures using technique proposed in this study, it is intended to serve primarily as a tool in preliminary designs replace time history analysis.

일본 고베 대지진의 특징과 지진피해 개요

전대한 한국소음진동공학회 1995 소음 진동 Vol.5 No.1

벽식 구조물에서 전단벽의 탄소성 해석용 Marco 모델의 검토

전대한,양창진 대한건축학회지회연합회 2000 대한건축학회연합논문집 Vol.2 No.1

설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진동을 입력한 철근콘크리트 구조물의 지진응답 특성의 고찰

전대한,강호근 한국지진공학회 2008 한국지진공학회논문집 Vol.12 No.1

건축물의 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 비선형 응답에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 지진동의 특성은 표층지반의 성질과 국부적인 지반 조건에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 의한 철근콘크리트 다층 골조구조물의 탄소성 응답특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거 비교적 큰 규모의 지진에서 얻어진 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성하였다. 입력지진동의 탄성 가속도 응답스펙트럼이 동일한반면, 각 입력지진동띄 위상특성이 다른 인공지진동을 입력하여 다자유도 골조 구조물의 지진응답을 분석하여 건축물의 내진설계용 지진동으로서 타당성을 확인하는 것이 목적이다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 기록지진동에 비해 지진응답치가 안정된 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 다층 골조구조물의 비선형 지진응답해석용 입력지진동으로 타당성이 높다고 사료되며, 비선형 지진응답해석용 입력지진동의 강도를 탄성 가속도 응답스펙트럼으로 규준화 하는 것이 합리적이라고 사료된다. In seismic response analysis of building structures, the input ground accelerations have considerable effect on the nonlinear response characteristics of structures. The characteristics of soil and the locality of the site where those ground motions were recorded affect on the contents of earthquake waves. Therefore, it is difficult to select appropriate input ground motions for seismic response analysis. This study describes a generation of artificial earthquake wave compatible with seismic design spectrum, and also evaluates the seismic response values of multistory reinforced concrete structures by the simulated earthquake motions. The artificial earthquake wave are generated according to the previously recorded earthquake waves in past major earthquake events. The artificial wave have identical phase angles to the recorded earthquake wave, and their overall response spectra are compatible with seismic design spectrum with 5% critical viscous damping. The input ground motions applied to this study have identical elastic acceleration response spectra, but have different phase angles. The purpose of this study is to investigate their validity as input ground motion for nonlinear seismic response analysis. As expected, the response quantifies by simulated earthquake waves present better stable than those by real recording of ground motion. It was concluded that the artificial earthquake waves generated in this paper are applicable as input ground motions for a seismic response analysis of building structures. It was also found that strength of input ground motions for seismic analysis are suitable to be normalize as elastic acceleration spectra.

섬유(Fiber)요소와 비선형 전단스프링을 적용한 고축력을 받는 철근콘크리트 전단벽의 비선형거동 분석

전대한 한국지진공학회 2015 한국지진공학회논문집 Vol.19 No.5

Reinforced concrete shear walls are effective for resisting lateral loads imposed by wind or earthquakes. Observed damages of the shear wall in recent earthquakes in Chile(2010) and New Zealand(2011) exceeded expectations. Various analytical models have been proposed in order to incorporate such response features in predicting the inelastic response of RC shear walls. However, the model has not been implemented into widely available computer programs, and has not been sufficiently calibrated with and validated against extensive experimental data at both local and global response levels. In this study, reinforced concrete shear walls were modeled with fiber slices, where cross section and reinforcement details of shear walls can be arranged freely. Nonlinear analysis was performed by adding nonlinear shear spring elements that can represent shear deformation. This analysis result will be compared with the existing experiment results. To investigate the nonlinear behavior of reinforced concrete shear walls, reinforced concrete single shear walls with rectangular wall cross section were selected. The analysis results showed that the yield strength of the shear wall was approximately the same value as the experimental results. However, the yielding displacement of the shear wall was still higher in the experiment than the analysis. The analytical model used in this study is available for the analysis of shear wall subjected to high axial forces.