내진성능평가를 위한 비선형 직접스펙트럼법의 특성

강병두,김재웅 한국지진공학회 2002 한국지진공학회논문집 Vol.6 No.4

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.0.2%와 64.3%로 판막재건술을 시행했던 환자에서 높게 나타났으나 두 군 사이의 통계학적 의의는 보이지 않았다. 결론: 건삭파열 및 유두근 파열로 인한 승모판막 폐쇄 부전의 가장 많은 병리조직학적 원인은 비특이적 변성이었다. 또한 판막 폐쇄 부전의 원인이 승모판막의 퇴행성 병변일 경우에 수술적 방법으로서 승모판막 재건술은 그 장기 성적이 양호하고 수술적 결과가 승모판막 치환술과 비교적 우월한 차이를 보이므로 승모판막 폐쇄 부전의 수술적 치료에 있어서 가장 좋은 방법이라 생각한다. 대상 혈관의 정확한 수술 전 평가 등을 통해 중장기 개통률을 향상시킬 수 있다.25^{\circ}C에서 49.30% (76.66mg/kg)로 나타나 주로 25^{\circ}C 이하에서 발현한 것으로 나타났다. 3. 배양온도에서 검지 된 뷰틸산의 량은 6일 동안 돈분에서 1,463.87mg/kg, 계분에서 96.72mg/kg, 우분에서 129.18mg/kg이 발현되었으며 돈분의 경우 93.31%(1,365.95mg/kg)가 25^{\circ}C에서 발현되었고 이 중 87.92%가 3일령, 4일령과 6일령에 집중적으로 나타났다. 계분의 경우 37^{\circ}C 처리구에서 76.60%(74.09 mg/kg)로 발현되었고 이 중 88%가 1일령, 2일령과 5일령에 집중적으로 나타났다. 우분의 경우 61.55%(79.51mg/kg)가 25^{\circ}C에서 발현되었고 이 중 89.6%가 1일령, 3일령과 4일령에 집중적으로 나타났다. 4. 배양온도에서 검지된 이소밸릭산의 량은 6일 동안 돈분에서 6,885.99mg/kg, 계분에서 307.47mg/kg, 우분에서 It has been recognized that the damage control must become a more explicit design consideration. In an effort to develop design methods based on performance it is clear that the evaluation of the nonlinear response is required. The methods available to the design engineer today are nonlinear time history analyses, monotonic static nonlinear analyses, or equivalent static analyses with simulated nonlinear influences. Some building codes propose the capacity spectrum method based on the nonlinear static analysis(pushover analysis) to determine the earthquake-induced demand given by the structure pushover curve. These procedures are conceptually simple but iterative and time consuming with some errors. This paper presents a nonlinear direct spectrum method(NDSM) to evaluate seismic performance of structures, without iterative computations, given by the structural initial elastic period and yield strength from the pushover analysis, especially for MDF(multi degree of freedom) systems. The purpose of this paper is to investigate the accuracy and confidence of this method from a point of view of various earthquakes and unloading stiffness degradation parameters. The conclusions of this study are as follows; 1) NDSM is considered as practical method because the peak deformations of nonlinear system of MDF by NDSM are almost equal to the results of nonlinear time history analysis(NTHA) for various ground motions. 2) When the results of NDSM are compared with those of NTHA. mean of errors is the smallest in case of post-yielding stiffness factor 0.1, static force by MAD(modal adaptive distribution) and unloading stiffness degradation factor 0.2~0.3.

비선형 약산법들에 의한 전단형 건물의 지진응답평가

김재웅,강병두,전대한 한국지진공학회 2005 한국지진공학회논문집 Vol.9 No.5

성능에 기초한 설계법에서는 비선형 응답산정이 필수적이다. 이를 위한 해석법으로는 비선형 시간이력해석, 비선형 정적해석 혹은 비선형의 영향을 고려한 등가정적해석 등이 있다. 비선형 응답을 산정하기 위한 가장 정확한 해석방법은 비선형 시간이력해석법이지만, 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 비선형 직접스펙트럼법은 pushover곡선으로부터 구조물의 선형 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 반복계산 없이 비선형 응답을 직접 산정하는 약산법이다. 본 연구에서는 비선형 약산법들의 정확성과 신뢰성을 다양한 지진과 전단형 건물의 여러 가지 조건에 대해 검토하고자 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 선형 능력스펙트럼법에 의한 약산응답들은 수렴하는 해를 구하지 못하거나 발산하는 경우가 발생하며 수렴하더라도 큰 오차가 발생하는 경우가 있으며, 지진별로 오차의 편차가 크다. 2) 비선형 능력스펙트럼법은 능력스펙트럼법보다 계산량이 크게 줄어들고, 해는 구해지나 요구곡선의 특성으로 정확한 해를 구하기 어려울 수 있으며, 전반적으로 큰 오차가 발생한다. 3) 비선형 직접스펙트럼법은 다른 약산법들에 비해 추가적이고 반복적인 계산과정 없이 pushover곡선과 비선형 응답스펙트럼으로부터 비교적 정확한 값을 직접 구할 수 있으므로 실용적인 방법으로 사료된다

복합구조물의 하부골조층수 변화에 따른 비선형 약산법의 응답특성

김재웅,강병두,전대한,남영우 대한건축학회지회연합회 2005 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 Vol.1 No.1

One of the most accurate earthquake analysis method for the performance evaluation of structure is nonlinear time history analysis, but it is time-consuming and necessitate more efforts. Approximate methods are presented for estimating the capacity of structures while subjecting earthquake ground motions. This is made by exploiting the connection between the nonlinear static response of structure and the dynamic response of SDF system whose backbone matches the structure’s pushover curve. The capacity spectrum method is one of general approximate methods which is based on equivalent linearization where the inelastic deformation is approximated by the maximum deformation of an equivalent linear elastic system having equivalent viscous damping. It requires iterative computations, because the equivalent damping ratio is computed as a function of the maximum deformation. The nonlinear capacity spectrum method estimate the maximum inelastic deformation of SDF system by nonlinear response spectra. The nonlinear direct spectrum method is proposed and studied to evaluate nonlinear response of structures, without iterative computations, given by the structural linear vibration period and yield strength from the pushover analysis. In this study, it is to compare the accuracy and the reliability of approximate nonlinear methods with respect to upper wall-lower frame system and various earthquakes.

대표응답을 이용한 건축구조물의 비선형 지진응답 분석 및 내진성능평가

이동근,최원호 한국지진공학회 2001 한국지진공학회논문집 Vol.5 No.6

지진하중을 받는 구조물의 시스템 연성요구도 산정과 비선형 지진거동 예측에 대한 연구는 성능에 기초한 내진설계에서 구조물의 내진성능을 평가하는데 있어서 매우 중요한 분야이다. 본 연구에서는 철골 모멘트골조 구조물에 대하여 비선형 시간이력해석에 의한 비선형 지진응답과 시스템 연성요구도를 산정하고, 그 결과를 비선형 정적해석을 이용한 능력스펙트럼법과 비교하였다. 예제구조물에 대한 내진성능평가는 ATC-40에서 제시된 능력스펙트럼법과 본 연구에서 제안한 다자유도 시스템으로부터 직접 산정된 대표응답을 이용한 개선된 능력스펙트럼법과 비교하였다. 본 연구에서 제안된 방법의 정확성과 타당성은 ATC-40에서 제시된 방법과 제안된 방법에 의한 결과를 비선형 시간이력해석에 의한 비선형 지진응답과 비교함으로써 검증하였다. Determination of ductility demand and prediction of nonlinear seismic responses of a structure under the earthquake ground motions have become a very important subject for evaluation of seismic performance in the performance based seismic design. In this study, the system ductility demand and nonlinear seismic responses of the steel moment framed structures by the nonlinear time history analysis are estimated and compared with those obtained from the capacity spectrum method suggested in ATC-40 and proposed method that is an improvement on the capacity spectrum method using the equivalent responses derived directly from a multi degree of freedom system. the adequacy and validity of the proposed method is verified by comparing the results evaluated by the method proposed in this study and the results obtained from method suggested in ATC-40 to the nonlinear seismic responses of the example structures from the nonlinear time history analysis

내진 설계를 위한 에너지 소산량 산정법의 활용

임혜정,박홍근,엄태성 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.6

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. Traditional nonlinear static and dynamic analyses do not accurately estimate the energy dissipation capacity of reinforced concrete structure. Recently, simple equations which can accurately calculate the energy dissipation capacity of flexure-dominated RC members, were developed in the companion study. In the present study, nonlinear static and dynamic analytical methods improved using the energy-evaluation method were developed. For nonlinear static analysis, the Capacity Spectrum Method was improved by using the energy-spectrum curve newly developed. For nonlinear dynamic analysis, a simplified energy-based cyclic model of reinforced concrete member was developed. Unlike the existing cyclic models which are the stiffness-based models, the proposed cyclic model can accurately estimate the energy dissipating during complete load-cycles. The procedure of the proposed methods was established and the computer program incorporating the analytical method was developed. The proposed analytical methods can estimate accurately the energy dissipation capacity varying with the design parameters such as shape of cross-section, reinforcement ratio and arrangement, and can address the effect of the energy dissipation capacity on the structural performance under earthquake load.

지진응답평가를 위한 비선형 약산법의 오차해석

박진화,강병두,노필성,김재웅 동아대학교 환경문제연구소 2003 硏究報告 Vol.25 No.2

Recently, a variety of methods are proposed to solve the problems shown in a existing performance-based design of structure. The most accurate one among analysis methods for the performance evaluation of structure is nonlinear time history analysis. However, the approximate analysis methods in aspect of practicality and simplicity are needed. Even though there are linear capacity spectrum method and nonlinear capacity spectrum method through nonlinear static analysis as the representative approximate methods, a repetitive calculation process is consumed and the result is also likely to be inaccurate. Therefore, this research presents nonlinear direct spectrum method which directly enables nonlinear maximum response to derive, after obtaining the yielding strength and the frequency of structure from pushover curves, without going through a series of calculation processes. Also, it is proposed to compare and examine the accuracy and practicality through an example structure.

비선형 약산법에 의한 지진응답평가 비교

신기영,강병두,김재웅 대한건축학회 2003 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.23 No.1(구조계)

In an effort to develop design methods based on performance it is clear that the evaluation of the inelastic response is required. The methods available to the design engineer today are nonlinear time history analyses, or monotonic static nonlinear analyses, or equivalent static analyses with simulated inelastic influences. Some codes proposed the capacity spectrum method based on the nonlinear static(pushover) analysis to determine earthquake-induced demand given the structure pushover curve. This procedure is conceptually simple but iterative and time consuming with some errors. This paper considers a nonlinear direct spectrum method to evaluate seismic performance of structure, without iterative computations, given the structural initial elastic period and yield strength from the pushover analysis, especially for multi degree of freedom structures. The purpose of this paper is to investigate accuracy and confidence of this method from a point of view of various earthquakes.

다양한 구조특성에 따른 비선형 약산법들의 비교

신기영,강병두,김재웅 대한건축학회 2003 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.23 No.2(구조계)

In performance-based design methods, it is clear that the evaluation of the nonlinear response is required. Some codes proposed the capacity spectrum method(CSM) based on the nonlinear static analysis to determine earthquake induced demand given the structure pushover curve. This procedure is conceptually simple but iterative and time consuming with some errors. The nonlinear direct spectrum method(NDSM) is proposed and studied to evaluate nonlinear response of structures, without iterative computations, given by the structural linear vibration period and yield strength from the pushover analysis, especially for shear buildings system. The purpose of this paper is to compare accuracy of approximate nonlinear methods with respect to various structure characteristics.

다양한 해석법을 이용한 고층건물의 비선형 거동예측

이찬문,최원호,이동근 대한건축학회 2003 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.23 No.1(구조계)

There are various methods that have been recommended for seismic performance of a building structure such as Displacement coefficient Method, Capacity Spectrum Method, Direct Capacity Spectrum Method, Modal Pushover Analysis etc. Evaluation of seismic performance based on the these methods generally used for estimation of seismic deformation capacity and demand of a building structure in the performance based earthquake engineering. In this study, a new improved method of seismic performance evaluation for a high-rise steel moment frame building, which take into account the higher mode effects and accurate inelastic seismic responses, is presented. And the various approaches including the proposed method are carried out for estimating deformation capacity for a high-rise building subjected to various earthquake ground motions and compared with responses such as plastic hinge formations, interstory drifts and energy dissipation etc. of inelastic time history analysis.

창호형 댐퍼 보강에 따른 학교건축물의 내진성능평가

김정욱(Kim, Jung-Uk),김동건(Kim, Dong-Keon) 대한건축학회 2018 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.38 No.1