반복하중을 받는 철근콘크리트 보의 에너지소산계수 변화 특성 고찰

유석형,강대영 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.27 No.6

반복하중을 받는 철근콘크리트 부재는 이력거동이 진행됨에 따라 강성과 강도의 저하 그리고 핀칭현상 등으로 인하여 에너지소산능력이 감소된다. 그러나 지침서 「철근콘크리트 건축구조물의 성능기반 내진설계를 위한 비선형해석모델, 2021」에서는 각 부재별로 모든이력단계별 단일한 에너지소산계수를 산정하도록 하고 있어 이력단계에 따른 에너지소산능력의 감소를 고려할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 반복하중을 받는 일반보에 대한 기존 실험결과와 비선형시간이력해석 결과를 비교하여 이력단계에 따른 에너지소산계수를 고찰하였다. 에너지소산계수는 비선형시간이력해석 결과로 구한 이상화된 탄소성거동 에너지 소산량에 대한 실제 실험체의 에너지소산량의 비로써 산출하였다. 기존 실험결과는 1회 Cycle을 각 이력단계별로 산정하여 에너지소산계수를 도출하였으며, 지침서 내 비선형모델링 과정을 토대로 에너지소산계수를 도출하였다. 기존 실험연구에선 각 이력단계(Y-L-R)를 설정하여 에너지소산계수를 구하였으며, 에너지소산계수는 Y-L구간 0.36, L-R구간 0.28로 나타났고, 지침서 에너지소산계수는 0.31로 나타났다. 이는 지침서의 에너지소산계수 산정식이 철근콘크리트 부재의 에너지소산능력의 감소를 나타내지 못하는 것으로 나타났다. As the hysteretic behavior of reinforced concrete members under cyclic loading progresses, the energy dissipation ability decreases due to a decrease in stiffness and strength and pinching effects. However, the guideline “Nonlinear Analysis Model for Performance-Based Seismic Design of Reinforced Concrete Building Structures, 2021” requires calculating a single energy dissipation factor for each member and all histeric step, so the decrease in energy dissipation capacity according to histeric step cannot be considered. It is judged that Therefore, in this study, the energy dissipation factor according to the histeric step was examined by comparing the existing experimental results and the nonlinear time history analysis results for a general beam under cyclic loading. The energy dissipation factor was calculated as the ratio of the energy dissipation amount of the actual specimen to the energy dissipation amount of the idealized elastoplastic behavior obtained as a result of nonlinear time history analysis. In the existing experiment results, the energy dissipation factor was derived by calculating one cycle for each histeric step, and the energy dissipation factor was derived based on the nonlinear modeling process in the guidelines. In the existing experimental study, the energy dissipation factor was calculated by setting each histeric step (Y-L-R), and the energy dissipation factor was found to be 0.36 in the Y-L step and 0.28 in the L-R step, and the energy dissipation factor in the guideline was found to be 0.31. This shows that the energy dissipation factor calculation formula in the guidelines does not indicate a decrease in the energy dissipation capacity of reinforced concrete members.

다지점 가진을 고려한 장경간 사장교의 비선형시간이력해석

김진일,하수복,성대정,김문영,신현목,Kim, Jin-Il,Ha, Su-Bok,Sung, Dae-Jung,Kim, Mun-Young,Shin, Hyun-Mock 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.6

본 논문에서는 다지점 가진 시 장대교량에 대한 지진응답해석을 수행하고 설계상의 다양한 요구에 유연하게 대처하기 위해서 다지점 가진 해석에 필요한 비선형시간이력해석 알고리즘(영향계수법)을 제안하고, 이를 신뢰성있는 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)에 추가하였다. 동일한 유한요소모델에 대해 범용 유한요소해석 프로그램 SAP2000의 Multi-support Excitation 기능을 이용하여 연구에서의 결과에 대한 비교 검증을 수행하였다. 이 연구결과를 바탕으로 인천대교에 대해서 유한요소모델링을 실시하고 다지점 가진을 고려한 비선형시간이력해석을 수행하였다. 수평변위응답의 분석 결과 시간지연이 늘어날수록 최대 수평변위가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 또한 입력지진파의 최대가속도를 단계적으로 증가시키며 극한해석을 수행하여 대상 교량의 사용성을 평가하였다. For analyzing seismic performance of long-span bridge for multi-support excitation and preparing technically and efficiently for a variety of design demands, the new module on multiple excitation was built in a reliable non-linear analysis program(RCAHEST) by using Influence Line Method, and the study on structures was performed previously. Also, the result of the analysis through RCAHEST was compared and verified with commercial finite element analysis program SAP2000 by using the feature of Multi-Support Excitation. From these results, nonlinear time history analysis considering multi-support excitation was studied after designing FE model of Incheon cable-stayed bridge. It was proved that the maximum response of horizontal displacement decreased as the time delay was increasing at all nodes of bridge. And then the serviceability of analysis model was evaluated by performing ultimate analysis under changes in maximum acceleration of seismic load data.

RC 고층건물 성능기반 내풍설계의 적용성 연구

정승용,김민규,강현구 한국풍공학회 2021 한국풍공학회지 Vol.25 No.3

이 연구에서는 철근콘크리트 고층건물의 사례연구를 통해 성능기반 내풍설계를 수행하였고 그 적용성을 평가하였다. 초기 설계 시 비탄성 거동 도입을 위해 공진성분을 절반으로 줄여 설계하고, 이에 대한 비탄성 성능을 검증하였다. 비탄성 해석을 위한 해석 모델링 방법을 제시하고, 잦은 설계 변경에서도 적용할 수 있도록 시간이력 풍하중은 설계기준에서 제시하는 파워스펙트럼밀도 함수로부터 재생하였다. 이 때 비선형 해석을 위한 시간이력 하중 재생 시 고려해야 할 사항들을 함께 제시하였다. 해석 결과 공진성분을 줄여 설계했음에도 비탄성 거동은 수평부재에서만 발생하였고, 소성회전각은 즉시거주 성능 수준을 충족하였다. In this research, a case study and research on performance-based wind design of reinforced concrete tall building was carried out. To introduce inelastic behavior, resonant component was reduced by half in initial design, and its inelastic performance was verified. Modeling methods for inelastic behavior were presented. For projects with frequent design changes, time history wind loads were generated from power spectral density functions presented in design codes. And considerations for time history generation for nonlinear analysis were presented. Although the building was designed by reducing resonant component, the inelastic behavior was shown only from horizontal members, and their plastic rotations satisfied the immediate occupancy performance level.

비선형시간이력해석을 위한 건축물의 고유주기와 지진파의 평균주기가 연동된 설계지진파 선정방법

김강산(Kim, Kang San),최인섭(Choi, Insub),김준희(Kim, JunHee) 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.5

Nonlinear time history analysis (NTHA) has become a considerable option for seismic design. For complex and irregular structures, a NTHA derives realistic displacement that leads to efficient seismic design. However, regions without sufficient earthquake records face issues when determining which earthquake is most suitable for their site condition. In this study, a selection method for design ground motion used in the nonlinear time history analysis was developed by correlating the fundamental period of buildings and the mean period of ground motions. From existing literature, the relationship between the maximum displacement and the fundamental period normalized to the mean period was determined. A total of 200 NTHA was performed to establish the relationship of reinforced concrete (RC) piloti-type structures by statistically correlating them between the fundamental period and the mean period with the maximum displacement. By statistical means from RC piloti structure’s NTHA distribution, the regression curve and the 70% confidence interval were derived. This correlation determined the period ratio range category where the earthquake’s NTHA displacements were compared to the pseudo displacement of the design spectrum method. For the suggested piloti prototype model, it was concluded that the period ratio of 0.75-1.5 was a category that could determine whether the earthquake’s NTHA displacement was greater or less than the linear elastic response spectrum method.

기존 건축물 내진보강용 점탄성댐퍼의 비선형시간이력해석

이중환 ( Lee Jung-howan ),장충기 ( Jang Chung-gee ),최승익 ( Choi Seung-ik ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근, 학교 시설물을 포함하여 기존 건축물의 내진보강으로 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강이 활발하게 적용되고 있다. 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강의 적절성 판단은 점탄성댐퍼의 감쇠능력에 대한 실험 및 해석에 의한 검증은 물론, 이를 바탕으로 한 타당성 있는 비선형시간이력해석이 필요하다. 본 논문은 점탄성댐퍼를 이용한 학교 시설물의 내진보강 사례로 비선형시간이력해석으로 검토한 내용을 소개하고자 한다.

다양한 비선형지진해석방법에 따른 철근콘크리트 전단벽 구조물의 취약도곡선 평가

장동휘,송종걸,강성립,박창호 한국지진공학회 2011 한국지진공학회논문집 Vol.15 No.4

지진취약도 분석은 원자력 발전소의 내진성능평가를 위하여 발전되어져 왔지만, 현재는 적용성이 건물과 교량 등에도 확대되어지고 있다. 일반적으로 지진취약도 곡선은 수많은 지진가속도 기록을 이용하여 비선형 시간이력해석으로 구한다. 비선형 시간이력해석에 의한 지진취약도 분석은 구조물의 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 과정을 요구한다. 비선형 시간이력해석의 이와 같은 약점을 보완하기 위해서 변위계수법과 역량스펙트럼 방법과 같은 간단한 해석방법을 지진취약도 분석에 적용하였다. 변위계수법과 역량 스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선의 정확성을 평가하기 위하여, 철근콘크리트 전단벽 구조물에 대한 변위계수법과 역량스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선을 비선형 시간이력해석에 의해 구해진 지진취약도 곡선과 비교하였다. 지진취약도 곡선의 작성을 위해서는 설계스펙트럼에 대응되는 190개의 인공지진과 Shinozuka 등이 제안한 방법이 적용되었다. Seismic fragility analysis has been developed to evaluate the seismic performance of existing nuclear power plants, but now its applicability has been extended to buildings and bridges. In general, the seismic fragility curves are evaluated from the nonlinear time-history analysis (THA) using many earthquake ground motions. Seismic fragility analysis using the nonlinear THA requires a time consuming process of structural modeling and analysis. To overcome this shortcoming of the nonlinear THA, simplified methods such as the displacement coefficient method (DCM) and the capacity spectrum method (CSM) are used for the seismic fragility analysis. In order to evaluate the accuracy of the seismic fragility curve calculated by the DCM and the CSM, the seismic fragility curves of a reinforced concrete shear wall structure calculated by the DCM and CSM are compared with those calculated by the nonlinear THA. In order to construct a numerical fragility curve, 190 artificially generated ground motions corresponding to the design spectrum and the methodology proposed by Shinozuka et al. are used.

기존 건축물 내진보강용 점탄성댐퍼의 비선형시간이력해석

이중환 ( Lee Jung-howan ),장충기 ( Jang Chung-gee ),최승익 ( Choi Seung-ik ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근, 학교 시설물을 포함하여 기존 건축물의 내진보강으로 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강이 활발하게 적용되고 있다. 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강의 적절성 판단은 점탄성댐퍼의 감쇠능력에 대한 실험 및 해석에 의한 검증은 물론, 이를 바탕으로 한 타당성 있는 비선형시간이력해석이 필요하다. 본 논문은 점탄성댐퍼를 이용한 학교 시설물의 내진보강 사례로 비선형시간이력해석으로 검토한 내용을 소개하고자 한다.

기존 건축물 내진보강용 점탄성댐퍼의 비선형시간이력해석

이중환 ( Lee Jung-howan ),장충기 ( Jang Chung-gee ),최승익 ( Choi Seung-ik ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근, 학교 시설물을 포함하여 기존 건축물의 내진보강으로 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강이 활발하게 적용되고 있다. 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강의 적절성 판단은 점탄성댐퍼의 감쇠능력에 대한 실험 및 해석에 의한 검증은 물론, 이를 바탕으로 한 타당성 있는 비선형시간이력해석이 필요하다. 본 논문은 점탄성댐퍼를 이용한 학교 시설물의 내진보강 사례로 비선형시간이력해석으로 검토한 내용을 소개하고자 한다.

기존 건축물 내진보강용 점탄성댐퍼의 비선형시간이력해석

이중환 ( Lee Jung-howan ),장충기 ( Jang Chung-gee ),최승익 ( Choi Seung-ik ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근, 학교 시설물을 포함하여 기존 건축물의 내진보강으로 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강이 활발하게 적용되고 있다. 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강의 적절성 판단은 점탄성댐퍼의 감쇠능력에 대한 실험 및 해석에 의한 검증은 물론, 이를 바탕으로 한 타당성 있는 비선형시간이력해석이 필요하다. 본 논문은 점탄성댐퍼를 이용한 학교 시설물의 내진보강 사례로 비선형시간이력해석으로 검토한 내용을 소개하고자 한다.

기존 건축물 내진보강용 점탄성댐퍼의 비선형시간이력해석

이중환 ( Lee Jung-howan ),장충기 ( Jang Chung-gee ),최승익 ( Choi Seung-ik ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근, 학교 시설물을 포함하여 기존 건축물의 내진보강으로 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강이 활발하게 적용되고 있다. 점탄성댐퍼를 이용한 내진보강의 적절성 판단은 점탄성댐퍼의 감쇠능력에 대한 실험 및 해석에 의한 검증은 물론, 이를 바탕으로 한 타당성 있는 비선형시간이력해석이 필요하다. 본 논문은 점탄성댐퍼를 이용한 학교 시설물의 내진보강 사례로 비선형시간이력해석으로 검토한 내용을 소개하고자 한다.