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      • KCI등재

        구조물의 시간이력 지진해석을 위한 암반지진기록의 특성분석

        김용석 한국지진공학회 2008 한국지진공학회논문집 Vol.12 No.1

        최근까지도 많은 시간이력 지진해석이 연약지반의 증폭영향을 고려하지 않고 연약지반 위 지표면에서 기록된 지진거동으로 수행되었다. 그러나 합리적인 구조물의 지진해석을 위해서는 지반조건을 고려하고 암반지진기록을 이용하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 연구를 위해 태평양지진연구센터(PEER)에서 제공하는 공개된 1557개의 지진기록 중에서 26개 암반지진기록을 선정하고 암반지진 기록의 특성을 분석하였다. 연구결과에 의하면, 지반조건을 고려하지 않고 지진규모로부터 지진가속도를 추정하는 것은 합리적이지 못하며, PEER 데이터베이스 암반지진기록으로는 지진가속도, 지진규모, 진앙거리 사이의 일반적인 상관관계를 추정하는 것도 어려운 것으로 평가되었다. 그러나 이 연구에서 선정한 26개 암반지진기록은 구조물-지반체계의 시간이력 지진해석을 위해 암반지진기록으로 사용할 수는 있지만, 이 지진기록을 사용할 때에도 지진가속도, 지진규모, 진앙거리 및 지반조건이 유사한 지진기록을 사용하는 것이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다. Until recently lots of time-history seismic analyses were performed with the earthquake motions recorded at the soft soil surface without taking into account the effects of the soft soil amplification. However, it is important to utilize the bedrock seismic motions for the rational seismic analyses of a structure considering the site soil conditions. In this study, 26 bedrock earthquake records were selected from publicly available 1557 seismic records provided by the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) for the study, and the characteristics of them were investigated. Study results showed that it is not reasonable to estimate earthquake acceleration intensity from the magnitude of an earthquake without considering the site soil conditions and it is also hard to draw any general relationships between earthquake acceleration intensity, earthquake magnitude and epicenter distance with bedrock earthquake records in the PEER database. However, 26 bedrock earthquake records selected in this study can be utilized for the time-history seismic analyses of a structure-soil system as bedrock earthquake ones, and it is also confirmed that it is necessary to take into account acceleration intensity, magnitude, epicenter distance and site conditions simultaneously for the proper use of those selected earthquake records.

      • KCI등재

        말뚝기초를 포함한 철근콘크리트 건물의 비선형 지진해석법에 관한 연구

        이강석,이원호,류해상 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.2

        지진동에 의한 건물의 내진성능은 건물 자체가 보유하고 있는 내력.변형능력뿐만 아니라, 지반상태를 포함한 기초구조의 진동특성, 즉 건물과 기초구조의 동적상호작용을 고려하여 종합적으로 평가해야 한다는 것은 과거의 피해지진의 경험에서 널리 알려져 있다. 이러한 사실은 최근 세계각지에서 발생한 대지진, 1993년 홋카이도난세오키 지진(일본), 1994년 Northridge지진(미국), 1995년 효고켄 남부지진(일본), 1999년지지 지진(대만) 등에서도 입증되었다. 한편, 건축물 자체의 내진성능 평가에 관한 연구는 활발히 진행되어 왔으며, 또한 수많은 건물에 적용되었다. 그러나, 건물과 기초구조의 동적상호작용을 고려한 내진성능평가에 관한 연구는 부족하며, 특히 건물과 말뚝기초의 동적상호작용을 고려한 철근콘크리트 건물의 내진성능 평가에 관한 연구는 더욱 부족한 것이 현재의 실정이다. 본 연구는 철근콘크리트 건물자체 및 지반상태를 포함한 말뚝기초의 비선형거동을 고려한 지진응답해석법을 제안하였다. 이 해석법은 실제 지진에 의하여 말뚝기초부에 피해를 입은 철근콘크리트 건물에 적용하였으며, 해석결과와 지진피해와의 관계를 비교·검토하여, 본 연구에서 제안한 해석기법의 적용가능성을 검증하였다. 본 연구는 말뚝기초를 가지는 철근콘크리트 건물의 내진성능예측의 기본적인 자료로서 활용 가능하다고 사료된다. At present, the information on the foundation-structure interaction is lacking. As a result, the seismic performance evaluation of buildings seldom considers the effect of the foundation performance on the building responses. Recent earthquakes such as the 1993 Hokkaido Nansei-oki Earthquake(M=7.8), the 1994 Northridge Earthquake(M=6.7), the 1995 Hyogoken-Nambu Earthquake(M=7.2), and the 1999 Chi-Chi Earthquake (M=7.6) have shown that building damages are significantly affected by the degree of damage sustained by the building foundation and the interaction between the building and the foundation. This paper presents a nonlinear seismic analysis method for the seismic performance evaluation of reinforced concrete buildings which considers the pile foundation-structure interaction. The proposed method is applied to an actual building which was damaged during the 1993 Hokkaido Nansei-oki Earthquake. The result reveal that the method is able to predict the performance of the building.

      • KCI등재

        2002년 12월 10일 규모 3.6 철원지진의 진원요소 및 파상분석

        김우한,박종찬,함인경,김성균,박창업 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.5

        2002년 12월 10일 발생한 철원지진에 의해 기록된 지진파의 파상(phase)분석을 하고, 진원위치, 발생시간, 지진규모 등의 진원요소를 연구하였다. 이 연구에서는 기상청과 한국지질자원연구원의 지진관측망에 의해 기록된 속도 및 가속도 자료를 사용하였다. 이 지진은 휴전선 이북에서 발생한 관계로 휴전선 이남에서 직접파인 Pg가 기록된 관측소는 5곳에 불과하다. 또 굴절파의 초동파인 Pn은 대부분의 관측소에서 구분하기 어렵다. 이러한 이유로 진원 결정에서 기존의 방법으로는 오차가 클 가능성이 있다. 기록된 각 파의 구분을 위하여 Kim et a1. 개발한 파상 분석법과 주시곡선을 사용하여 P 및 S파의 직접파, 반사파 및 굴절파를 구분하였다. 진원위치 및 발생시간을 결정하기 위하여 기존의 방법에서 사용되는 Pg, Pn, Sg, Sn 파 외에 PmP 및 SmS 파를 추가로 사용하여 정확도를 증가시켰다. 진앙거리 200km 미만의 11개 자료로 결정한 철원지진의 진앙은 북위 38.81도, 동경 127.22도, 그리고 진원 깊이는 12.0km이며, 발생시간은 7시 42분 51.4초(한국시간)이다. Richter의 지진규모 정의에 따라 계산된 각 관측소의 평균적 지진규모는 M_{L} 3.6이다. 이 규모는 기상청과 한국지질자원연구원에서 결정한 규모보다는 각각 0.2와 0.5만큼 작다

      • KCI등재

        1994년 7월 25일 발생한 황해남부 지진의 지진원 요수

        김성균,김민선 한국지진공학회 1998 한국지진공학회논문집 Vol.2 No.1

        1994년 7월 25일 발생한 황해남부 지진(Mb=5.5)의 지진원 요소들을 결정하였다. 지진원 요소들을 결정하기 위하여 이 지진에 대하여 이전의 연구에서 얻어진 지진발생기구를 사용하였다. 지진발생기구에 의하면, 이 지진은 거의 동서방향의 압축응력장에 주향이동성분이 가미되어 발생한 것을 암시한다. 지진원 요소들은 단주기 및 장주기 P파에 대한 원지장 스펙트럼으로부터 계산되었다. 지진모멘트(M0), 코너주파수(f0), 지진원 반경(r) 및 응력강하량(\Delta\sigma)은 각각 M0 = 3.18\times1024 dyne-cm, f0=0.3 Hz, r=3.7km, \Delta\sigma=27bar로 구해졌다. 지진모멘트로부터 산정한 모멘트 규모는 5.6으로 나타났다.

      • KCI등재

        비탄성 지진응답평가를 위한 Spectrum Intensity Scale 분석

        박경록 전법규,김남식,서주원 한국지진공학회 2011 한국지진공학회논문집 Vol.15 No.5

        최대지반가속도(PGA : Peak Ground Acceleration)는 지진파의 최대값을 나타내는 매개변수(Parameter)이며 주로 지진파의 강도를 나타낸다. PGA가 동일하더라도 지진파에 따라 다른 동적특성을 가질 수 있고 구조물에 미치는 영향도 다를 수 있다. 따라서 PGA만으로 구조물에 미치는 지진의 특성을 평가하는 것은 바람직하지 못하다. 본 연구에서는 구조물의 비탄성 지진응답해석을 위하여 단자유도(Single Degree Of Freedom) 구조물의 시간이력해석 수행하였으며, 수치해석모델은 완전 탄소성(Perfect Elasto-Plastic)으로 가정하였다. 검토한 입력 지진파는 El Centro NS(1940)의 값을 증감한 지진파를 포함한 실측지진파, 인공지진파를 사용하였다. 이와 같은 수치해석을 통하여 PGA가 동일한 인공지진파들에 대해 비탄성 지진응답해석을 수행하고, 각 지진파에 대하여 변위연성도와 누적소산에너지를 비교하였다. 그 결과 동일한 PGA를 가지더라도 지진파에 따라 서로 다른 응답을 확인할 수 있었다. 따라서 지진의 특성뿐 아니라 구조물의 특성을 반영할 수 있는 지표가 필요할 것으로 판단된다. 구조물의 비탄성 지진응답을 대표할 수 있는 SI(Spectrum Intensity)는 속도응답스펙트럼의 일정구간에 대한 적분을 통하여 얻을 수 있다. 이러한 SI와 변위연성도 및 누적소산에너지의 상관관계 분석을 통하여 구조물의 지진에 대한 비탄성응답의 대표값으로 SI가 적합하다는 것을 확인할 수 있다. PGA (Peak Ground Acceleration) is the parameter which indicates the peak value for strong ground motion and is mainly due to the intensity of the seismic wave. Usually, seismic waves can consist of different characteristics and can have different effects on structures. Therefore, it may be undesirable that the effects of a seismic wave are evaluated only based on the PGA. In this study, time history analysis was executed with a single degree of freedom model for inelastic seismic analysis. The numerical model was assumed to be a perfect elasto-plastic model. Input accelerations were made with El Centro NS (1940), other earthquake records and artificial earthquakes. The displacement ductility demand and cumulative dissipated energy, which were calculated from other artificial earthquakes, were compared. As a result, different responses from other seismic waves which have the same PGA were identified. Therefore, an index which could reflect both seismic and structural characteristics is needed. The SI (Spectrum Intensity) scale which could be obtained from integration by parts of the velocity response spectrum could be an index reflecting the inelastic seismic response of structures. It can be possible to identify from correlation analysis among the SI scale, displacement ductility demand and cumulative dissipated energy that the SI scale is sufficient to be an index for the inelastic response of structures under seismic conditions.

      • KCI등재

        비선형 지진해석에 의한 PSC 격납건물의 지진취약도 분석

        최인길,안성문,전영선 한국지진공학회 2006 한국지진공학회논문집 Vol.10 No.1

        원전 구조물 및 주요기기의 지진 안전성 평가에서는 내진성능을 정량화하는 방법으로 취약도 분석이 사용되고 있다. 지진취약도 분석은 격납건물의 설계 시 반영된 보수성을 배제한 실질적인 내진성능을 평가하는 것으로 이러한 보수성을 성능 및 응답에 관련된 확률론적 변수로 고려하여 평가하게 된다. 본 연구에서는 비선형 지진 해석으로부터 얻은 구조물의 변위응답을 기초로 한 지진취약도 분석 방법을 제시하였다. 또한 원전부지에서 선정된 발생가능한 근거리지진, 원거리지진, 설계지진 및 확률론적 시나리오지진을 시나리오지진으로 선정하고 이들 지진동에 대한 비선형 지진해석을 통하여 한국 표준형 원전 격납건물의 지진취약도를 평가하였다. The seismic fragility analysis method has been used as a quantitative seismic safety evaluation method for the NPP(Nuclear Power Plant) structures and equipments. The seismic fragility analysis gives a realistic seismic capacity excluding the convertism included in the design stage. The conservatism is considered as the probabilistic parameters related to the response and capacity in the seismic fragility analysis. In this study, the displacement based seismic fragility analysis method was proposed based on the nonlinear dynamic analysis results. In this study, the seismic safety of the prestressed concrete containment building of KSNP(Korean Standard Nuclear Power Plant) was evaluated for the scenario earthquakes, neat-fault, far-fault, design earthquake and probability based scenario earthquake, which can be occurred in the NPP sites.

      • KCI등재

        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.

      • KCI등재

        Inelastic Response Spectra Due to the Weak Earthquakes Considering the Nonlinear Soft Soil Layer

        Kim Yong Seok 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.4

        강진을 고려한 지진설계 규준은 약진지역에서는 불필요한 경제적 손실을 가져을 수 있고, 지반-구조물 상호작용을 고려한 성능기준 설계가 합리적인 지진설계를 위해서 중요하다는 것이 인식되었다. 이 연구에서는 연약지반 위에 놓인 단자유도계의 탄성, 비탄성 지진응답 해석을 지반의 비선형성을 고려하여 최대지진가속도를 0.07g와 0.11g로 조정한 11개 약진에 대해 수행하였다. 지진응답해석은 지반-구조물체계에 대해 유사 3차원 동적해석 프로그램으로 암반에 지진기록을 입력하여 한 단계에 일괄적으로 수행하였다. 연구 결과에 의하면 고정지반이나 선형지반을 가정한 지진응답 스펙트럼은 구조물-지반체계의 실제적인 거동을 보여주지 못하는 것으로 나타났으며, 합리적인 지진설계를 위해서는 지진규준에 정해진 일상적인 설계절차에 다라서 수행하는 것보다 다른 성질을 가진 여러 지반에 대해서 성능기준 지진설계를 수행하는 것이 필요하다. 약진을 받는 연약지반의 비선형성도 입력지진동을 증폭시켜 탄성, 비탄성 지진응답 스펙트럼에 심하게 영향을 미쳤으며, 그 현상은 특히 탄성 응답스펙트럼에서 두드러졌다. Seismic design codes developed taking into account the strong earthquakes may result in unnecessary economical loss in the low seismic area, and the importance of the performance based design considering the soil-structure interaction is recognized for the reasonable seismic design. In this study. elastic and inelastic seismic response analyses of a single degree of freedom system on the soft soil layer were performed considering the nonlinearity of the soil for the 1 weak earthquakes scaled to the nominal peak accelerations of 0.07g and 0.11g. The seismic response analyses were performed in one step applying the earthquake motions to the bedrock, utilizing a pseudo 3-D dynamic analysis software of the soil-structure system. The study results indicated that seismic response spectra of a system assuming the rigid base or the linear soil layer does not represent the true behavior of a structure-soil system, and it is necessary to take into account the nonlinear soil-structure interaction effects and to perform the performance based seismic design for the various soil layers, having different characteristics, rather than to follow the routine design procedures specified in the design codes for the reasonable seismic design. The nonlinearity of the soft soil excited with the weak seismic motions also affected significantly on the elastic and inelastic seismic response spectra of a system due to the nonlinear soil amplification of the earthquake motions, and it was pronounced especially for the elastic response spectra.

      • KCI등재

        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.

      • KCI등재

        경주지역에서 발생한 3개 지진의 지진원 및 지진파전파 매질특성에 관한 연구

        정제원,김준경 한국지진공학회 2006 한국지진공학회논문집 Vol.10 No.1

        본 연구는 경주부근에서 일어난 3개의 지진 (1999년 4월 24일, 규모 3.3, 6개 관측소; 1999년 6월 2일, 규모 4.0, 14개 관측소; 1999년 9월 12일, 규모 3.2, 7개 관측소)으로부터 27개의 관측된 지반진동 자료를 이용하여 지진원 및 지진파감쇄특성 변수값을 분석하였다. 본 연구에서는 구하고자 하는 모든 값을 동시에 비선형적으로 분석하기 위해 LM (Levenberg -Marquardt) 역산방법을 적용하였고 전단파 에너지를 이용하였다. 3개지진의 평균 응력강하값은 약48-bar이고 본 연구에 이용된 모든 관측소 부지부근 지진파감쇄 {\kappa}값의 평균은 0.0312-sec로 분석되었다. 또한 광역 지진파감쇄값인 Qo 과 {\eta}값은 각각 417 및 0.83으로 분석되었다. 특히 지진파감쇄 {\kappa}값은 미국 동부지역 대푯값 보다 훨씬 크고 미국 서부지역 대푯값 보다 약간 작은 값을 보여주고 있어 관측소 부지증폭 특성에 대한 분석자료가 있으면 보다 의미있는 결과를 얻을 수 있다고 판단된다. 본 연구에서 분석된 지진원 및 지진파감쇄 특성 변수값들은 지배방정식의 차이 등으로 인해 기존의 연구결과와 일부 파라메타값에 있어서 다소 커다란 차이를 보여주고 있다. Parameters including the seismic sources and the elastic wave propagation characteristics were analysed using the observed ground motions from 3 Kyoungju region earthquakes. The Levenberg-Marquardt algorithm was applied to invert all the variables non-linearly and simultaneously with S wave energy In frequency domain. Average stress drop of 3 events and local attenuation parameter {\kappa} were estimated to about 48-bar and 0.0312 respectively. Regional attenuation parameter, Qo and {\eta}, were also estimated to be about 417 and 0.83. {\kappa} values are much higher than that of EUS, even though smaller than that of WUS. All these values resultant from this study show that there are differences in some parameters of other studios due to differences in the governing equation. of acceleration motions

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