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Coda파를 이용한 국내 관측소지반의 동적 증폭특성에 관한 연구
김준경(Kim Junkyoung),이준대(Kim Junkyoung) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.7
지진원 및 구조물과 지반상호간의 동적 특성을 보다 신뢰성 있게 도출하기 위해 지반의 증폭특성은 반드시 고려되어야하는 요소이다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법 이 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura(1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 본 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 제시되어 한계점이 존재하나 근래에 와서 S파등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 일반적으로 S파가 이용되고 있으나 본 연구에서는 지진파 에너지인 Coda 파에 새로이 적용하였다. 최근 국내에 설치된 지진 관측기에 관측된 5개 지진(규모 3.6-5.1)의 약 60 여개의 관측자료를 이용하여 지진관측소 각각 지반의 동적인 증폭 특성을 분석하였다. 관측소마다 저진동수, 고진동수 및 우월주파수가 서로 다른 증폭 특성을 보여주었다. 본 연구 결과 관측지반진동에서 지반 고유의 증폭특성을 제거하면 지진원 변수를 보다 신뢰성 있게 도출할 수 있다. For more reliable estimation of soil-structure interaction and seismic source and attenuation properties, site amplification function should be considered. This study use the Nakamura’s method (1989) for estimating site amplification though various methods for the same purpose have been proposed. This method was originally applied to the surface waves of background noise and therefore there are some limitation for applications to general wave energy. However, recently this method has been extended and applied to the S wave energy successfully. This study applied the method to the coda wave energy which is equivalent to the backscattered S wave energy. We used more than 60 observed ground motions from 5 earthquakes which occurred recently, with magnitude range from 3.6 to 5.1 Each station showed characteristic site amplification property in low-, high- and resonance frequency ranges. In the case of comparing these results to those from S wave energy, lots of information to the site classification work can be gained. Moreover, removal of site amplification can give us more reliable seismic source parameters.
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국내 관측자료를 이용한 응답스펙트럼의 수직/수평비 특성 분석
김준경(Kim Junkyoung) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.1
최근 국내에서 발생한 20개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 수직 대 수평 응답스펙트럼의 비율을 분석하였다. 연구에 이용된 지반진동은 수평성분 260개, 수직성분은 130개이며 고유진동수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 국내에서 관측된 지반진동을 이용한 수직 대 수평성분 응답스펙트럼 비율의 특성은 민감도가 가장 높은 것으로 알려져 있는 진앙거리 및 고유진동수에 의한 영향이 뚜렷하게 존재하고 있음을 확인하였다. 0-50㎞ 진앙거리 그룹의 수직 대 수평 응답스펙트럼 비율은 고유진동수 약 7-8㎐ 이상 부터 2/3를 초과하고 있음을 보여주었다. 50-100㎞, 100-150㎞ 및 150-200㎞의 진앙거리 그룹은 보다 높은 약 15㎐ 이상부터 3 그룹 모두 2/3를 초과하고 있으며 또한 약 8-10㎐ 보다 낮은 고유진동수에서 역시 2/3 이하로 떨어지지 않고 오히려 다시 초과하고 있음을 보여주고 있다. 따라서 내진설계 대상인 구조물로부터 약 200km 이내 지진유발단층이 존재하는 경우 진앙거리마다 고유진동수값에 약간 차이가 존재하나 높은 및 낮은 고유진동수 영역에서 기존의 2/3값을 초과하기 때문에 수직성분의 보수성을 보다 심각하게 고려할 필요가 있다고 해석된다. The characteristics of vertical to horizontal ratio of response spectrum from 20 recent earthquakes were analysed. Response spectrum of 260 horizontal and 130 vertical ground motions were normalized by peak ground acceleration at each resonance frequency from 0.1 to 50㎐. It has been identified that the ratio of vertical to horizontal response spectrum has strong dependancy on epicentral distance and resonance frequency. The ratio of vertical to horizontal response spectrum for the 0-50㎞ epicentral distance group are larger than 2/3 values, which is a standard engineering rule-of-thumb V/H=2/3, at resonance frequency above 7-8㎐. All the 3 groups such as 50-100, 100-150- and 150-200㎞ epicentral distance have shown larger values of vertical to horizontal ratio than 2/3 at resonance frequency above 15㎐ and also are larger than 2/3 at resonance frequency below 8-10㎐. Even though there are differences in specific resonance frequency values which depend on the epicentral distance group, we should be careful of seismic design of vertical component of the structures winch are located within the range of about 200km distance. form the potentially seismic causative faults.
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이준대(Lee Jundae),김준경(Kim Junkyoung) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.1
구조물과 지반상호간의 동적 특성 및 지진원 등을 보다 신뢰성 있게 평가하기 위해 지반의 증폭특성을 반드시 고려하여야한다. 지반증폭 특성을 분석하는 방법은 여러 가지가 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura(1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 이 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파의 특성을 이해하기 위해 제시되어 한계점이 존재하나 근래에 와서 전단파 에너지등에 적용범위가 넓어지면서 간단한 지반의 동적인 증폭특성 연구에 많이 이용되고 있다. Nakamura(1989)가 제시한 방법을 이용하여 본진 및 11개 후진을 포함한 후쿠오카 지진으로부터 최근 한반도 남부에 설치된 지진관측계에 관측된 지진자료를 이용하여 각각 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 결과에 의하면 지진관측소마다 고유주파수, 고주파수 및 저주파수 대역에서 서로 다른 증폭특성을 보여주었다. 특히 각각 관측소 부지의 고유주파수는 각 관측소에서 관측한 지진자료의 질을 좌우하므로 정확한 분석이 필요하다. 또한 본 연구결과를 이용하여 국내 지반의 분류 연구에 많은 정보를 줄 수 있으며 또한 관측 지반진동으로부터 지반고유의 증폭특성을 제거하면 지진원 변수를 보다 신뢰성 있게 도출할 수 있다. It is necessary to consider the site amplification for estimating SSI (soil structure interaction) and seismic source with more confidence. The horizontal to vertical (H/V) ratio technique in spectral domain is one of several techniques to estimate empirical site transfer function. The technique, originally proposed by Nakamura (1989), is applied to analyze the surface waves in the microtremor records. However, the application of this technique has been widened to the shear wave energy of strong motions for estimating site amplification. The purpose of this paper is to estimate spectral ratio using observed data at the seismic stations distributed within Southern Korean Peninsula from the Fukuoka earthquake including 11 aftershocks. The results show that each station has the its own characteristics of the specific resonance, high-band, and low-band frequency. The characteristics of the resonance frequency is more important because the quality of the seismic records are dependent on the resonance frequency. The result can be used for the study of site classification and removal of the site amplification effects from observed records can give us more reliable seismic source parameters.
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