본 논문에서는 국내외의 내진설계기준 또는 지침서에서 제시하고 있는 지하박스구조물의 지진해석 및 내진설계개념을 분석하여 국내 지진 및 지반특성에 적합한 합리적인 지진해석 및 내진설계방안을 제시하기 위한 연구를 수행하였다.먼저 지진시 지하박스구조물의 거동을 파악하기 위해서 각 나라별 지하박스구조물의 지진피해사례를 조사․분석하고, 한국일본미국의 지하박스구조물 관련 지진해석법 및 내진설계방법을 비교분석하였다. 분석결과, 지하구조물의 지진해석에는 주로 응답변위법이 사용되고 있으며 우리나라의 경우 응답변위법에 의한 내진설계시 설계응답스펙트럼 결정방법, 설계전단탄성파속도의 결정방법 및 지반반력계수 산정방법 등에서 문제점이 도출되었다.여기서 분석된 문제점을 해결하고 응답변위법의 적용성을 검증하기 위해서 세가지 변위산정식을 검토하고, 지반반력계수 산정방법별 그리고 지반조건 및 심도별 응답변위해석을 수행하였다. 합리적으로 설계응답속도스펙트럼을 결정하기 위해서 우리나라 8개의 대도시 부지의 지표면에 인공지진동, Hachinohe 및 Offunato ...
본 논문에서는 국내외의 내진설계기준 또는 지침서에서 제시하고 있는 지하박스구조물의 지진해석 및 내진설계개념을 분석하여 국내 지진 및 지반특성에 적합한 합리적인 지진해석 및 내진설계방안을 제시하기 위한 연구를 수행하였다.먼저 지진시 지하박스구조물의 거동을 파악하기 위해서 각 나라별 지하박스구조물의 지진피해사례를 조사․분석하고, 한국일본미국의 지하박스구조물 관련 지진해석법 및 내진설계방법을 비교분석하였다. 분석결과, 지하구조물의 지진해석에는 주로 응답변위법이 사용되고 있으며 우리나라의 경우 응답변위법에 의한 내진설계시 설계응답스펙트럼 결정방법, 설계전단탄성파속도의 결정방법 및 지반반력계수 산정방법 등에서 문제점이 도출되었다.여기서 분석된 문제점을 해결하고 응답변위법의 적용성을 검증하기 위해서 세가지 변위산정식을 검토하고, 지반반력계수 산정방법별 그리고 지반조건 및 심도별 응답변위해석을 수행하였다. 합리적으로 설계응답속도스펙트럼을 결정하기 위해서 우리나라 8개의 대도시 부지의 지표면에 인공지진동, Hachinohe 및 Offunato 지진동을 가하고 기반면에서의 응답스펙트럼을 구함으로써 표층지반의 증폭효과를 분석하였다. 마지막으로 개선된 응답변위법을 이용하여 내진설계가 도입되지 않고 설계된 기존의 지하박스구조물에 대해서 내진성능 및 연성능력을 평가하였다.변위산정식을 검토한 결과, 이중 코사인 변위산정식이 실무에 적용하기 가장 적합하다는 것을 확인하였다. 또한, 설계속도응답스펙트럼을 합리적으로 산정하기 위해서 지진동이 표층지반을 통과하면서 증폭되는 효과를 분석하여 우리나라 지반조건에 적합한 증폭계수를 제안하였다.지진해석결과, 기존의 지하철 박스단면 대부분은 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 확인되었다. 더 나아가서 비선형 준정적해석(pushover 해석)을 통해서 지하박스구조물의 연성능력을 평가한 결과, 기존에 설계된 지하박스구조물에서 붕괴방지수준의 지진동에 저항할 수 있을 정도의 충분한 연성능력을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 최종적으로 각각의 변위연성도에 의해서 응답수정계수를 도출하여 지하박스구조물의 응답수정계수를 제안하였다.
본 논문에서는 국내외의 내진설계기준 또는 지침서에서 제시하고 있는 지하박스구조물의 지진해석 및 내진설계개념을 분석하여 국내 지진 및 지반특성에 적합한 합리적인 지진해석 및 내진설계방안을 제시하기 위한 연구를 수행하였다.먼저 지진시 지하박스구조물의 거동을 파악하기 위해서 각 나라별 지하박스구조물의 지진피해사례를 조사․분석하고, 한국일본미국의 지하박스구조물 관련 지진해석법 및 내진설계방법을 비교분석하였다. 분석결과, 지하구조물의 지진해석에는 주로 응답변위법이 사용되고 있으며 우리나라의 경우 응답변위법에 의한 내진설계시 설계응답스펙트럼 결정방법, 설계전단탄성파속도의 결정방법 및 지반반력계수 산정방법 등에서 문제점이 도출되었다.여기서 분석된 문제점을 해결하고 응답변위법의 적용성을 검증하기 위해서 세가지 변위산정식을 검토하고, 지반반력계수 산정방법별 그리고 지반조건 및 심도별 응답변위해석을 수행하였다. 합리적으로 설계응답속도스펙트럼을 결정하기 위해서 우리나라 8개의 대도시 부지의 지표면에 인공지진동, Hachinohe 및 Offunato 지진동을 가하고 기반면에서의 응답스펙트럼을 구함으로써 표층지반의 증폭효과를 분석하였다. 마지막으로 개선된 응답변위법을 이용하여 내진설계가 도입되지 않고 설계된 기존의 지하박스구조물에 대해서 내진성능 및 연성능력을 평가하였다.변위산정식을 검토한 결과, 이중 코사인 변위산정식이 실무에 적용하기 가장 적합하다는 것을 확인하였다. 또한, 설계속도응답스펙트럼을 합리적으로 산정하기 위해서 지진동이 표층지반을 통과하면서 증폭되는 효과를 분석하여 우리나라 지반조건에 적합한 증폭계수를 제안하였다.지진해석결과, 기존의 지하철 박스단면 대부분은 충분한 내진성능을 확보하고 있는 것으로 확인되었다. 더 나아가서 비선형 준정적해석(pushover 해석)을 통해서 지하박스구조물의 연성능력을 평가한 결과, 기존에 설계된 지하박스구조물에서 붕괴방지수준의 지진동에 저항할 수 있을 정도의 충분한 연성능력을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 최종적으로 각각의 변위연성도에 의해서 응답수정계수를 도출하여 지하박스구조물의 응답수정계수를 제안하였다.
This research proposes an advanced seismic analysis and design method of underground box structures considering the domestic soil profiles and earthquake characteristics. Throughout the extensive literature review on both domestic and international design guidelines and specifications, an accurate m...
This research proposes an advanced seismic analysis and design method of underground box structures considering the domestic soil profiles and earthquake characteristics. Throughout the extensive literature review on both domestic and international design guidelines and specifications, an accurate methodology and a realistic seismic response are identified and incorporated into an algorithm. The algorithm is capable of predicting the seismic behavior of underground box structures in Korea as realistic as possible.The study has started with the case study on damages inflicted by severe earthquakes reported in journals and agency''s publications internationally including Korea, Japan and the Unite States. Then, the methodologies and the relevant seismic coefficients employed in these countries are summarized and compared. According to the study, response displacement method is a commonly used methodology in these countries. However, the seismic coefficients such as design velocity, response spectrum, design shear wave velocity and estimates of foundation modulus vary from country to country. Especially, Korean Specification fails to define these coefficients clearly and causes ambiguities among engineers and researchers.To clarify the ambiguities involved in Korean Specification and to validate the appropriateness of modified response displacement method, three displacement evaluation equations are first reviewed. Then, series of response displacement analyses are conducted varying soil condition and buried depth conjunction with various estimation methods of foundation modulus. To evaluate a realistic Design Response Spectrum, ground motion analyses are also performed for eight typical soil profiles in Korea applying artificially generated accelerogram, Hachinohe accelerogram and Offunato accelerogram. The spectral amplification effect on surface is analyzed by evaluating the modified design response spectrum at bedrock in these analyses. Finally, the improved Response Displacement Method is applied to the existing underground box structures that were not designed and constructed for seismic and the seismic resistance and ductility are evaluated.Among the three displacement evaluation equations, the double cosine equation turns out to be accurate and practical to estimate relative displacements between top and bottom of underground box structures in most soil profiles. To obtain a reasonable design velocity response spectrum, the amplification factor reflecting typical Korean soil characteristics is also proposed by analyzing the amplification effect while seismic excitation passes through upper soil layers. By incorporating all these findings, an advanced seismic analysis and design method of underground box structures are developed and applied to seismic analyses of the existing underground box structures for numerical study purpose. According to the numerical study, most structures are proven to possess enough seismic resistance capability. In addition, it is found from Quasi-Static Nonlinear Analysis (Pushover analysis) that the ductility of the structures is appropriate to resist Level I ground motion in Korea. Finally, response modification factor of underground box structures is proposed for each displacement ductility factor based on the results of the numerical study.
This research proposes an advanced seismic analysis and design method of underground box structures considering the domestic soil profiles and earthquake characteristics. Throughout the extensive literature review on both domestic and international design guidelines and specifications, an accurate methodology and a realistic seismic response are identified and incorporated into an algorithm. The algorithm is capable of predicting the seismic behavior of underground box structures in Korea as realistic as possible.The study has started with the case study on damages inflicted by severe earthquakes reported in journals and agency''s publications internationally including Korea, Japan and the Unite States. Then, the methodologies and the relevant seismic coefficients employed in these countries are summarized and compared. According to the study, response displacement method is a commonly used methodology in these countries. However, the seismic coefficients such as design velocity, response spectrum, design shear wave velocity and estimates of foundation modulus vary from country to country. Especially, Korean Specification fails to define these coefficients clearly and causes ambiguities among engineers and researchers.To clarify the ambiguities involved in Korean Specification and to validate the appropriateness of modified response displacement method, three displacement evaluation equations are first reviewed. Then, series of response displacement analyses are conducted varying soil condition and buried depth conjunction with various estimation methods of foundation modulus. To evaluate a realistic Design Response Spectrum, ground motion analyses are also performed for eight typical soil profiles in Korea applying artificially generated accelerogram, Hachinohe accelerogram and Offunato accelerogram. The spectral amplification effect on surface is analyzed by evaluating the modified design response spectrum at bedrock in these analyses. Finally, the improved Response Displacement Method is applied to the existing underground box structures that were not designed and constructed for seismic and the seismic resistance and ductility are evaluated.Among the three displacement evaluation equations, the double cosine equation turns out to be accurate and practical to estimate relative displacements between top and bottom of underground box structures in most soil profiles. To obtain a reasonable design velocity response spectrum, the amplification factor reflecting typical Korean soil characteristics is also proposed by analyzing the amplification effect while seismic excitation passes through upper soil layers. By incorporating all these findings, an advanced seismic analysis and design method of underground box structures are developed and applied to seismic analyses of the existing underground box structures for numerical study purpose. According to the numerical study, most structures are proven to possess enough seismic resistance capability. In addition, it is found from Quasi-Static Nonlinear Analysis (Pushover analysis) that the ductility of the structures is appropriate to resist Level I ground motion in Korea. Finally, response modification factor of underground box structures is proposed for each displacement ductility factor based on the results of the numerical study.
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