$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

최근 발생지진 관측자료를 이용한 응답스펙트럼 분석
Analysis of Response Spectrum of Ground Motions from Recent Earthquakes 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.19 no.6 = no.83, 2009년, pp.490 - 497  

김준경 (세명대학교 소방방재학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 74개 및 89개이며 주파수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값를 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 1 Hz 이상의 전체 고주파수 영역에서 수평 성분 스펙트럼 이 Reg. Guide 1.60 보다 높은 값을 보여 주었다. 수직성분은 약 7~8 Hz 부근에서 약간 초과하였다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 3개 지반조건에 적용한 결과를 분석 자료와 동시에 비교한 결과 특히 약 2초(0.5 Hz) 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SE 지반조건)에서 수평 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 수직성분은 전체 주기 영역에서 SD 지반조건의 기준과 유사한 특징을 보여 주었다. 물론 이러한 현상은 국내 지각의 주파수별 감쇠 및 부지 직하부의 감쇠 특성 등과 복합적으로 관련되어 발생한 현상으로 판단된다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 수평 성분의 약 1 Hz 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 기준의 보수성을 심각하게 고려할 필요가 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The horizontal and vertical response spectra using the observed ground motion from the recent 5 macro earthquakes were analysed and then were compared to both the seismic design response spectra(Reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Sp...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • EW 성분 및 NS 성분을 고려하고 표준편차를 더하여 얻어진 수평 성분 응답스펙트럼과 수직성분 응답스펙트럼 분석결과를 국내 일반구조물 및 건축물에 대한 내진설계 기준인 표준 설계응답스펙트럼과 동시에 비교하였다(Fig. 4). 그림에서 가로축은 주파수가 아니고 구조물의 고유주기를 나타내고 세로측은 배율을 나타낸다.
  • 결과를 국내 원자력발전소 및 관련 시설물의 내진설계 기준으로 사용되고 있는 Reg. Guide 1.60(Table 2) 및 국내 일반 구조물 및 건축물에 대한 내진설계기준(Table 3, 4 및 5)과 비교하였다. Reg.
  • 관측된 지반진동자료를 이용하여 일반적으로 건축 및 토목 구조물의 감쇠율은 3% 에서 7% 의 범위를 가지고 있기 때문에 가장 공통적으로 적용되고 있는 5% 감쇠값에 대해 계산하였다. 결과를 국내 원자력발전소 및 관련 시설물의 내진설계 기준으로 사용되고 있는 Reg.
  • 따라서 최근 발생한 5개의 중규모의 지진으로부터 관측된 지반진동을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하였고 이를 국내에서 가장 엄격하게 적용하고 있는 것으로 알려진 원자력시설물에 관한 내진설계 기준 및 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼과 각각 비교하였다.
  • 또한 수평성분 응답스펙트럼과 수직성분 응답스펙트럼 분석결과를 국내 일반구조물 및 건축물에 대한 내진 설계 기준인 표준 설계응답스펙트럼과 동시에 비교하였다. 수평성분 지진자료를 처리한 결과 얻어진 응답스펙트럼은 2초 보다 작은 단주기 대역에서 내진설계 기준 값을 크게 초과하고 있어 500년 재현주기에 해당하는 표준 설계응답스펙트럼의 기준도 역시 보수성에 문제가 있음을 보여 주었다.
  • 24초 이상으로 설정하였다. 또한 실제 응답스펙트럼을 계산할 때 주기 또는 주파수의 범위는 0.1 Hz부터 50 Hz까지 범위에서 0.1 Hz씩 증가시키면서 약 500개의 주파수 각각에 대해 계산하였다.
  • 마지막으로, 각 지진자료에 대한 응답스펙트럼을 구할 때, 그 단위를 각각의 지진자료의 최대 지반가속도에 대한 배율을 이용하는 방법이 있다. 위에서 서술한 방법 중에서 세 번째 방법이 가장 널리 적용되고 있고 본 연구에서도 정규화 과정을 위해 세 번째 방법을 적용하였다.
  • 60) 및 국내 일반 구조물 및 건축물의 내진설계기준 (건교부, 1997)과 각각 비교하였다. 일반적으로 건축 및 토목 구조물의 감쇠율은 3 - 7% 정도이기 때문에 중간에 해당하는 값인 5% damping값에 대해 응답스펙트럼을 계산하여 비교하였다.
  • Analyst program을 이용하여 응답스펙트럼 값을 분석하였다. 입력 지반진동의 시간길이를 조절할 필요가 있고 이를 위해 본 연구에서는 지반진동의 전체 지속시간을 10.24초 이상으로 설정하였다. 또한 실제 응답스펙트럼을 계산할 때 주기 또는 주파수의 범위는 0.
  • 따라서 동일한 최대 지반가속도에 대해 각각의 응답스펙트럼을 정규화한 후에 스펙트럼을 구하는 것이 일반적이다. 정규화하는 방법으로 최대 지반가속도, 유효 최대가속도(Effective Peak Acceleration), 및 스펙트럼 강도(Spectral Intensity)을 이용하는 방법 등 3가지 종류로 분류하고 있으나 본 연구에서는 최대 지반가속도에 의한 정규화 방법을 적용하였다
  • 최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반 진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하였으며, 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준(Reg Guide 1.60) 및 국내 일반 구조물 및 건축물의 내진설계기준 (건교부, 1997)과 각각 비교하였다. 일반적으로 건축 및 토목 구조물의 감쇠율은 3 - 7% 정도이기 때문에 중간에 해당하는 값인 5% damping값에 대해 응답스펙트럼을 계산하여 비교하였다.

대상 데이터

  • 1에 제시되었으며 목록은 Table 1에 제시되어 있다. Table 1에 의하면 사용된 관측자료의 개수는 수평 및 수직 성분 각각 74 및 89개로 모두 163개의 자료를 처리하여 분석하였다. 자료타입은 가속도형식이며, 샘플링 간격은 1초당 100개이다.
  • 본 연구에서는 최근 발생한 중규모이상의 지진 5개로부터 측정된 지반진동자료를 이용하였다. 특히 가장 최근에 발생한(2007) 오대산지역의 지진은 2004년 발생한 울진지진(규모 4.
  • Table 1에 의하면 사용된 관측자료의 개수는 수평 및 수직 성분 각각 74 및 89개로 모두 163개의 자료를 처리하여 분석하였다. 자료타입은 가속도형식이며, 샘플링 간격은 1초당 100개이다. 또한 관측된 지반진동의 관측소의 지반특성은 국내의 연구결과가 아직 충분 하지 못하여 고려하지 않았다.

데이터처리

  • Analyst program을 이용하여 응답스펙트럼 값을 분석하였다. 입력 지반진동의 시간길이를 조절할 필요가 있고 이를 위해 본 연구에서는 지반진동의 전체 지속시간을 10.
  • 60에서도 약 33 Hz까지만 값이 제시되어 있다. 하지만 주파수 영역에 대한 여유를 감안하여 본 연구에서는 최대 주파수 50 Hz까지 분석하여 결과를 상호 비교하였다.

이론/모형

  • 응답스펙트럼에 대한 연구는 Benioff(1934)에 의해 시작되어 Biot(1941)가 지진공학에 적용하였으며, Housner(1959)가 본격적인 연구 및 응용을 시작해 1959년에 발생한 강진의 수평성분을 이용하여 최초로 내진설계에 이용한 스펙트럼을 작성하였다. 또한 Housner(1959)는 4건의 강진에서 기록된 8개 수평성분 기록 자료를 이용하여 스펙트럼을 작성하였고, 이것이 내진설계에 이용된 최초의 스펙트럼이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
내진설계에 이용된 최초의 스펙트럼은 누구에 의해 발견되었나? 응답스펙트럼에 대한 연구는 Benioff(1934)에 의해 시작되어 Biot(1941)가 지진공학에 적용하였으며, Housner (1959)가 본격적인 연구 및 응용을 시작해 1959년에 발생한 강진의 수평성분을 이용하여 최초로 내진설계에 이용한 스펙트럼을 작성하였다. 또한 Housner(1959)는 4건의 강진에서 기록된 8개 수평성분 기록 자료를 이용 하여 스펙트럼을 작성하였고, 이것이 내진설계에 이용된 최초의 스펙트럼이다.
설계지반운동의 특성은 무엇으로 표현하나? 설계지반운동의 특성은 일반적으로 응답스펙트럼으로 표현한다. 응답스펙트럼은 우리나라 고유의 지진제체구조 특성과 지체구조구별 지진발생 특성을 기초로 하고 있다.
동일한 최대 지반가속도에 대해 응답스펙트럼을 정규화하는 방법으로는 어떤 것이 있나? 따라서 동일한 최대 지반가속도에 대해 각각의 응답스펙트럼을 정규화한 후에 스펙트럼을 구하는 것이 일반적이다. 정규화하는 방법으로 최대 지반가속도, 유효 최대가속도(Effective Peak Acceleration), 및 스펙트럼 강도(Spectral Intensity)을 이용하는 방법 등 3가지 종류로 분류하고 있으나 본 연구에서는 최대 지반가속도에 의한 정규화 방법을 적용하였다
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. 건설교통부, 1997, 내진설계기준개발 2단계 연구, 한국지진공학회 

  2. 김성균, 2007, 한반도 지진특성을 고려하여 모사된 강진동에 대한 가속도 응답스펙트럼, 한국지구과학회지, 28(2), pp. 179-186 

  3. 김준경, 2003, 국내 지진의 응답스펙트럼 특성 분석, 한국원자력안전연구원 연구보고서, 한국원자력안전기술원. pp. 152 

  4. 김준경, 2005, 발파에 의한 지반진동의 응답스펙트럼 분석, 한국암반공학회, Vol No, pp. 338-343 

  5. 윤종구, 김동수, 방은석, 2006, 국내 지반특성에 적합한 지반분류 방법 및 설계응답스펙트럼 계산에 대한 연구(I), 국내 내진설계기준의 문제점, 한국지질공학회, 10(2), pp. 39-50 

  6. 선창국, 정충기, 김동수, 김재관, 2007, 역사지진 피해발생 읍성지역에 재한 부지고유의 지진응답 평가, 한국지질공학회, 17(1), pp. 1-13 

  7. 이희현, 채원규, 남순성, 1996, 지진파의 스펙트럼 입문, 도서출판 골드, pp. 260 

  8. Benioff, H., 1934, The Physical Evaluation of Seismic Destructiveness, Bulletin of the Seismological Society of America, 24(2), pp. 88-97 

  9. Biot, J. A., 1941, A Mechanical Analyzer for the Prediction of Earthquake Stresses, Bulletin of the Seismological Society of America, 31(2) 

  10. Boore, D. M., Joyner, W. B., and Fumal, T. E., 1994, Estimation of Response Spectra and Peak Acceleration from Western North American Earthquakes: An Interim Report, Part 2, USGS Open File Report 94-127, Menlo Park, California, United States Geological Survey 

  11. Housner, G. W., 1959, Behavior of Structures during Earthquakes, Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE, 85(EM4.), pp. 104-111 

  12. ICBO, 1997, Uniform Building Code, Volume 2- Structural Engineering Design Provisions, International Conference of Building Officials, 1997, pp. 492 

  13. NEHRP, 1997, Recommended provisions for seismic regulation for new building and other structures, FEMA 302/303, part 1(Provisions) and Part 2(Commentary) 

  14. Newmark, N. M., Blume, J. A., and Kapur, K. K., 1973a, Seismic Design Spectra for Nuclear Power Plants, Journal of Power Division, ASCE, 99(2), pp. 287-303 

  15. Newmark, N. M., and Hall, W. J., 1973b, Procedures and Criteria for Earthquake Resistant design, Building Research Series 46, Building Practices for Disaster Mitigation, National Bureau of Standards, U. S. Department of Commerce 

  16. Newmark, N. M., Hall, W. J., and Mohraz, B., 1973c, A Study of Vertical and Horizontal Earthquake Spectra, Report WASH-1255, Directorate of Licensing, U. S. Atomic Energy Commission 

  17. Regulatory Guide 1.60, 1968, Design Response Spectra for Seismic Design of Nuclear Power Pans, USNRC 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로