2방향 지진하중을 받는 다경간 단순교의 동적거동분석

이상우,김상효,마호성 한국지진공학회 2004 한국지진공학회논문집 Vol.8 No.4

본 연구에서는 작용방향이나 크기에 있어서 불규칙한 특성을 보이는 지진하중을 받는 교량구조물의 동적거동을 보다 실제적으로 예측하기 위하여 3경간 단순교를 대상으로 2방향 지진하중을 고려할 수 있는 이상화된 교량해석모형을 개발하였다. 개발된 교량해석모형에는 2축 휨에 따른 상호작용을 고려한 교각의 비선형 거동은 물론 상부구조의 회전으로 인한 인접 진동계간 평면적 충돌이나 단계적인 받침 손상 등이 고려되었다. 2방향 교량해석모형을 이용하여 다양한 최대지반가속도를 갖는 2방향 지진하중에 의한 교량의 지진응답을 평가하였으며, 이를 독립된 두 개의 직교축에 대해 수행된 1방향 지진해석으로부터 구한 결과(직교지진력의 조합에 의한 응답)와 비교, 분석하였다. 분석결과로부터 본 연구에서 개발한 2방향 교량해석모형이 고량구조물의 2차원적 지진응답의 불규칙성을 잘 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 교량구조물의 변위응답은 두 가지 지진해석방법에서 유사한 수준인 것으로 평가되었으나, RC 교각의 복원력은 1방향 지진해석을 수행할 경우 상당히 과소평가 할 수 있는 것으로 분석되었다. 그러므로 교량구조물의 내진안전성 평가시 교각에 작용되는 수평지진력이 중요한 해석변수가 되는 경우에는 2방향 지진하중에 의한 상세해석을 통한 충분한 검토가 수반되어야 할 것으로 판단된다

RMS 가속도에 의한 인공 지진파 생성기법

김진만 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.1

지진응답 해석 시 불확실한 지진현상을 추정하여 설계지진파를 선정하는 것은 어려운 일 중의 하나이다. 게다가 제한된 숫자의 설계인자에 상응하는 지진파가 결코 유일하지 않다는 문제도 있다. 따라서 동일한 설계진도에 상응하는 여러 지진파들로부터 구한 응답치들이 서로 크게 차이가 날 수 있다. 본 논문은 이 같은 지진하중의 불확실성을 체계적으로 고려하는 실용적인 지진파 생성 기법을 제시한다. 이 기법은 에너지 개념의 RMS 지진가속도에 기반하며 주요 지진파 설계인자의 불확실성을 고려한다. 시뮬레이션을 통해, 이 새로운 RMS 기법이 지진재해에 상응하는 지진파를 대량 생성하는 경우에 적합하며 따라서 소량의 지진파 생성에 적합한 기존의 방법들과 비교할 때 특히 확률론적 지진응답 해석 시 유용하다는 점을 확인하였다. Due to the random nature of earthquake, the definition of the input excitation is one of the major uncertainties in the seismic response analysis. Furthermore, ground motions that correspond to a limited number of design parameters are not unique. Consequently, a brood range of response values can be obtained even with a set of motions, which match the same target parameters. The paper presents a practical probabilistic approach that can be used to systematically model the stochastic nature of seismic loading. The new approach is based on energy-based RMS hazard and takes account for the uncertainties of key ground motion parameters. The simulations indicate that the new RMS procedure is particularly useful for the rigorous probabilistic seismic response analysis, since the procedure is suitable for generation of large number of hazard-compatible motions, unlike the conventional procedure that aim to generate a small number of motions.

신속 지진피해통보를 위한 지반가속도의 초당 최대값 구간적산 방법의 활용에 관한 연구

연관희 한국지진공학회 2012 한국지진공학회논문집 Vol.16 No.1

지반가속도의 초당 최대값은 최근 제정된 지진재해대책법에 따라 지진기록계로부터 통신망을 통해 방재청으로 실시간 제공되어야 한다. 본 연구에서는 현재 PGA를 기반으로 한 신속한 지진피해통보 용도로만 고려되고 있는 지반가속도의 초당 최대값의추가적인 활용성을 검토하고자, 국내외 강진자료 및 중소규모 지진자료에 대한 초당 100 샘플링된 지반가속도 자료의 1초 구간내 최대절대값을 30초 동안 적산한 결과(BSPGAk)를 CAV(Cumulative Absolute Velocity) 및 진도 등과 비교하였다. CAV는 진도와의 높은상관성으로 지진발생시 원자력발전소의 운전초과기준으로 사용되고 있으나, 계산시 초당 100 샘플링 이상의 많은 양의 지진파형 디지털자료를 필요로 하는 단점이 있다. 비교 결과 BSPGAk는 지진규모에 따른 지진동 수준과 상관없이 CAV와 전 범위에서 높은 상관성을나타내었으며, 다수의 관측소가 연계된 지진관측망 운영시 유용하게 활용될 수 있는 신속 지진피해평가 지진동 파라미터로 확인되었다.국내 중소규모 유감지진자료에 대한 지진진도 자료와의 비교결과, BSPGAk-진도 상관식을 이용한 진도추정 오차는 CAV-진도 상관식의진도추정 오차와 유사하였으며, PGA-진도 상관식보다 진도를 신뢰성 있게 추정하였다. In an effort to further exploit the peak ground-motion acceleration (PGA) information per second available in real time by the enacted law, bracketed summations of the PGA per second (BSPGAk) for 30 seconds based on the records with a rate of 100 samples were compared with the cumulative absolute velocity (CAV) and earthquake intensities based on a worldwide database of records from small-to-large earthquakes. The CAV, currently in use as an earthquake damage indicator for nuclear power plants due to its strong correlation with the earthquake intensity, has the disadvantage of requiring a massive amount of digital data with a rate of more than 100 samples per second. The comparative study shows that the BSPGAk is well correlated with the CAV over the wide range of strong ground-motion levels, which suggests that the BSPGAk is one of the new promising ground-motion parameters especially useful for rapid earthquake alert notifications through an earthquake monitoring network. Based on the domestic database of records from small-to-moderate earthquakes with felt reports, it is also observed that the BSPGAk is comparable to the CAV and better than the PGA in predicting the intensity by using the correlation relation.

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.

확률론적 지진재해도를 이용한 시나리오 지진의 결정기법에 관한 연구

최인길,중도정인,전영선,연관희 한국지진공학회 2004 한국지진공학회논문집 Vol.8 No.6

원전 구조물 및 기기의 내진설계를 위한 설계지진의 설정에는 결정론적 방법이나 확률론적 방법이 사용되어 왔다. 최근에는 확률론적 지진재해도 분석이 일반화 되면서 확률론적으로 설계지진 및 평가용 지진의 설정 방법이 합리적인 방법으로서 인식되어 많이 사용되고 있다. 우리나라의 경우 원전부지에 대한 확률론적 지진재해도 분석이 확률론적 지진위험도 평가의 일환으로 대부분 완료되어 있다. 본 연구에서는 확률론적 지진재해도의 재분해를 통하여 확률론적 시나리오 지진을 산정할 수 있는 기법을 확립하고 국내 원전 부지에 대한 확률론적 지진재해도 분석 결과를 이용하여 계산 예를 수행하였다. 이 기법을 사용하면 내진설계 및 내진안전성 평가에 활용할 수 있는 확률론적 시나리오 지진을 설정할 수 있어 매우 유용한 것으로 판단되며 합리적인 시나리오 지진의 산정을 위해서는 합리적인 지진구역도 및 감쇄식의 개발이 필요하다. The design earthquake used for the seismic analysis and design of NPP (Nuclear Power Plant) is determined by the deterministic or probabilistic methods. The probabilistic seismic hazard analysis(PSHA) for the nuclear power plant sites was performed for the probabilistic seismic risk assessment. The probabilistic seismic hazard analysis for the nuclear power plant site had been completed as a part of the probabilistic seismic risk assessment. The probabilistic method become a resonable method to determine the design earthquakes for NPPs. In this study, the defining method of the probability based scenario earthquake was established, and as a sample calculation, the probability based scenario earthquakes were estimated by the de-aggregation of the probabilistic seismic hazard. By using this method, it is possible to define the probability based scenario earthquakes for the seismic design and seismic safety evaluation of structures. It is necessary to develop the rational seismic source map and the attenuation equations for the development of reasonable scenario earthquakes.

공백역 지진에 의한 동해에 연한 해안에서의 지진해일 위험도 산정

최병호,에핌페리놉스키,이제신,우승범 한국지진공학회 2002 한국지진공학회논문집 Vol.6 No.5

전회의 논문(Choi et al)에 이어 본 논문에서는 동해에서의 가상해저지진에 의한 지진해일의 예단적 특성을 동해에 연한 전해안에 걸쳐 논하였는데 재해를 유발시킬 수 있는 지진해일의 근원역은 공백역이론으로부터 선택되었다. 선형장파이론에 근거한 수치모형을 채택하여 28개의 선정된 자세한 단층 파라미터를 갖는 가상지진(4경우 실제지진 포함)과 단순화시킨 형태의 초기 수면형에 의한 76개 사상의 지진해일 시뮬레이션을 수행하여 전파 및 해안에서의 지진해일의 파고를 산정하는 데 적용 되었다. 결과로서 동해에 연한 전해안 전역에 전파되는 지진해일의 특성과 해안역에서의 지진해일의 파고 분포가 산정되어 지진해일 재해위험도가 상대적으로 낮은 지리적 위치를 구획화하여 제시함으로써 해안재해경감대책의 도구로서 활용될 수 있게 하였다. Prognostic characteristics of hypothetical tsunamis in the East Sea are further discussed based on numerical simulations using linear long wave theory than the last paper(Choi et al). As for choice of source zones, we used 28 cases based on fault parameters of hypothetical earthquakes and 76 cases based on simple initial surface shapes of tsunamigenic earthquakes selected by the seismic gap theory. As a result, the wave heights along the whole coastline adjacent to the East See of tsunamis due to these hypothetical earthquake are presented. Analyses also lead us to conclude that the selection of geographical zones with low risk of tsunamis can be used as a tool for coastal disaster mitigation planning.

지진취약도분석을 통한 교량의 지진위험도 평가

이진학,윤진영,윤정방 한국지진공학회 2004 한국지진공학회논문집 Vol.8 No.6

지진취약도 분석을 통하여 교량의 지진 위험도를 평가하였다. 지진취약도 분석에서는 교각 하부의 소성힌지의 거동을 주요 손상인자로 분석하였으며, 또한 한반도 지진재해지도를 근거로 하여 지진발생확률을 산정한 후 이들을 이용하여 교량의 성능단계에 따른 손상발생확률을 분석하였다. 이 연구에서는 교각에 직접 전달되는 지진이 아닌 암반노두에서의 지진의 최대지반가속도에 대하여 지진취약도를 분석하였으며, 비선형 지진해석을 위해서는 층상지반의 영향으로 증폭된 지진하중을 고려하였다. 제안된 방법으로 예제교량의 지진위험도를 분석하였으며, 면진받침이 설치된 교량에 대한 지진 위험도의 저감 효과를 정량적으로 분석하였고, 지진재해지도에서의 조건이 다른 지역에 시공되는 경우의 지진위험도를 분석함으로써 현 시방서의 타당성을 간접적으로 검토하였다. Seismic risk assessment of bridge is presented using fragility curves which represent the probability of damage of a structure virsus the peak ground acceleration. In theseismic fragility analysis, the structural damage is defined using the rotational ductility at the base of the bridge pier, which is obtained through nonlinear dynamic analysis for various input earthquakes. For the assessment of seismic risk of bridge, peak ground accelerations are obatined for various return periods from the seismic hazard map of Korea, which enables to calculate the probability density function of peak ground acceleration. Combining the probability density function of peak ground acceleration and the seismic fragility analysis, seismic risk assessment is performed. In this study, seismic fragility analysis is developed as a function of not the surface motion which the bridge actually suffers, but the rock outcrop motion which the aseismic design code is defined on, so that further analysis for the seismic hazard assessment may become available. Besides, the effects of the friction pot bearings and the friction pendulum bearings on the seismic fragility and risk analysis are examined. Lastly, three regions in Korea are considered and compared in the seismic risk assessment.

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.

확률적 지진요구모델을 이용한 구조물의 최적 내진보강

박주남,최은수 한국지진공학회 2008 한국지진공학회논문집 Vol.12 No.3

내진설계기준이 반영되지 않은 기존 구조물의 경우 내진보강에 의하여 구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있다. 내진보강의 수준을 합리적으로 결정하기 위해서는 구조물의 사용기간 동안에 예상되는 지진피해 관련 손실이 최소화되도록 하여야 하는데, 이를 위해서는 구조물이 위치한 지역에 대한 지진의 강도별 발생빈도, 지진에 의한 구조물의 기능상실 및 직접/간접 피해를 복합적으로 고려하여 구조물의 예상 손실비용을 산정하여야 하며 이는 구조물 손상에 대한 지진위험도 해석을 통해서 그 해석을 수행할 수 있다. 본 연구에서는 확률적 지진요구모델을 이용한 위험도 평가를 통하여 구조물의 지진에 대한 피해 손실을 정량적으로 산정하고 이를 바탕으로 초기비용과 예상손실비용을 포함한 총 손실비용을 최소화시킬 수 있도록 내진보강 수준을 최적화하는 절차를 제시하였다. 구조물과 관련된 지진피해 산정에 있어서 지진하중의 강도별 발생확률 및 구조물의 손상확률을 동시에 고려하여 구조물 생애주기에 대한 구조물의 지진손상 확률밀도함수 및 누적분포함수를 수식화하였으며 수식의 유효성을 유지하기 위한 확률변수의 유효범위를 정의하였다. 또한 여기에 사회적, 경제적 손실을 정량화하기 위한 손실함수를 결부시켜 구조물과 관련된 지진 피해 손실의 기댓값을 정량적으로 산정할 수 있도록 하였다. 제시된 해석기법은 기존의 시뮬레이션에 의한 손실산정법과 비교하여 해석의 정확도는 잃지 않으면서 구조해석의 반복횟수를 대폭 줄일 수 있다는 장점이 있으며 빌딩과 교량을 비롯한 구조물의 내진성능 평가 및 개선을 위한 의사결정 시에 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다. The seismic performance of a structure designed without consideration of seismic loading can be effectively enhanced through seismic rehabilitation. The appropriate level of rehabilitation should be determined based on the decision criteria that minimize the anticipated earthquake-related losses. To estimate the anticipated losses, seismic risk analysis should be performed considering the probabilistic characteristics of the hazard and the structural damage. This study presents the decision procedure in which the probabilistic seismic demand model is utilized for the effective estimation and minimization of the total seismic losses through seismic rehabilitation. The probability density function and the cumulative distribution function of the structural damage for a specified time period are established in a closed form, and are combined with the loss functions to derive the expected seismic loss. The procedure presented in this study could be effectively used for making decisions on the seismic rehabilitation of structural systems.

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.