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단자유도계 구조물의 로그정규분포 지진응답 특성
A Property of Seismic Response with Log-normal Distribution at SDOF Structure 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.10 no.11, 2019년, pp.303 - 308  

정연인 (계명대학교 토목공학과) ,  김군찬 (계명대학교 수학과) ,  최민호 (계명대학교 토목공학과)

초록
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본 연구에서는 지진하중에 대한 구조물의 동적해석 과정에서 실제적이고 신뢰성 있는 확률 통계적 지진응답 결과를 얻기 위해 로그정규분포 기반 지진응답 도출 방안을 제안하였다. 이를 위해 미국지질조사국(USGS)에서 제시한 로스앤젤레스 지역 지진재해도에 따라 50년 동안의 발생 초과확률이 2%, 5%, 10%인 30개 지진데이터들을 활용하였다. 해석 대상으로서는 기본적인 동적거동 파악을 위해 단자유도계를 선정, 이의 고유진동주기 별 응답을 나타내는 응답 스팩트럼을 도식하여 응답 추이를 분석하였다. 최종적으로 도출된 로그정규분포 기반 응답의 경우 기존의 정규분포 기반 응답에 비해 모든 고유주기 영역에서 상대적으로 낮은 응답을 보였다. 제안된 로그정규분포 기반의 지진응답 평가는 성능기반내진설계를 위한 경제적 평가 방식으로서의 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study suggests a method for deriving earthquake response based on log-normal distribution in order to obtain realistic and reliable probability and statistical seismic response of structures. The development of three earthquake suites were presented, with a brief description of 2%, 10%, and 50%...

주제어

#지진   #구조물   #응답스펙트럼   #단자유도   #로그정규분포  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 지진하중의 효과적이고 신뢰성 있는 확률분포를 바탕으로 구조물의 평균응답을 도출하는 방법을 모색하였다. 보다 신뢰성 있는 내진설계를 위해서는 가능한 다양한 동적 특성을 가진 다수의 지진기록을 활용해야 할 뿐만 아니라, 이들에 대한 합리적인 확률 및 통계적 처리 과정을 거쳐야 한다.
  • 본 연구의 목적은 경제적이고 신뢰성 있는 성능기반내진설계를 위한 구조물의 지진응답 확률·통계 방안을 제공하는데 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자연으로부터 발생하는 지진진동의 특성은? 우리 주변의 생활환경 가운데 접하게 되는 진동현상은 대부분 기계진동 또는 교통진동으로서 이러한 진동원에는 일반적으로 규칙적인 진동수가 포함되어 있다[1,2]. 반면 자연으로부터 발생하는 지진진동은 지구 내부의 움직임에 의해 지각이 급격하게 요동하는 진동현상으로 예측이 어렵고 짧은 시간에 큰 에너지를 발산하는 특징이 있다[3,4]. 이러한 지진하중의 불확정성과 시간에 따른 급격한 동적 변화로 인해 구조물 내진성능평가 수행 시에는 가능한 다양한 복수의 지진파를 이용하여 구조물 응답 결과에 대한 신뢰성을 높이는 것이 중요하다고 알려져 있다[5-7].
응답스펙트럼이란? ‘응답스펙트럼(response spectrum)’은 특정한 지진에서 유발되는 해당 지반가속도에 대한 단자유도계 구조물의 다양한 고유주기와 이에 따른 최대응답(가속도, 속도, 변위)의 관계를 그래프로 표현한 것이다. 구조물의 응답을 예측하기 위한 방법인 응답스펙트럼은 구조물의 최대응답을 기준으로 필요한 구조물 강도를 결정하는 내진 설계의 일반적 개념에 기반을 두고 있다.
로그정규분포 기반의 응답스펙트럼 해석을 도출한 조합별 평균응답은 어떤 것을 나타내는가? 또한, 형성된 재현주기별 지진 조합들을 기준으로 로그정규분포 기반의 응답스펙트럼 해석을 통해 조합별 평균응답을 도출하였다. 최종적으로 로그정규분포를 통해 제시되어진 평균 응답은 표준정규분포의 결과에 비해 보다 경제적인 성능기반내진설계가 가능한 응답을 나타내었다.
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참고문헌 (19)

  1. S. S. Rao. (2011). Mechanical Vibration, 5 th Ed. Upper Saddle River, NJ : Prentice-Hall. 

  2. D. H. Kwon, S. H. Jang, H. J. Mun & M. H. Chey. (2019). The Running Vibration Assessment of Daegu Metropolitan Transit using Smartphone Acceleration Sensor. Journal of the Korea Convergence Society, 10(6), 179-184. DOI : 10.15207/JKCS.2019.10.6.179 

  3. Y. Bozorgnia & V. V. Bertero. (2004). Earthquake Engineering - From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering. Boca Raton, London : CRC Press. 

  4. S. H. Jang, D. H. Kwon, C. G. Hwang, S. Y. Choi & M. H. Chey. (2019). Earthquake Damage Assessment of Buildings in Urban Area using Disaster Management Platform. Journal of the Korea Convergence Society, 10(6), 25-31. DOI : 10.15207/JKCS.2019.10.6.025 

  5. N. M. Newmark & W. J. Hall. (1982). Earthquake Spectra and Design, Engineering Monographs on Earthquake Criteria, Structural Design and Strong Motion Records, 3. Earthquake Engineering Research Institute, Oakland, CA. 

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  9. J. G. Chase, L. R. Barroso & S. Hunt. (2003). Quadratic jerk regulation and the seismic control of civil structures. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 32(13), 2047-2062. DOI : 10.1002/eqe.314 

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  10. K. Mulligan, J. G. Chase, J. B. Mander, M. Fougere, B. L. Deam, G. Danton & R. B. Elliott. (2006). Hybrid experimental analysis of semi-active rocking wall systems. Proc New Zealand Society of Earthquake Engineering Conference (NZSEE), Napier, New Zealand. 

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  12. E. Limpert, W. A. Stahel & M. Abbt. (2001). Log-normal distributions across the sciences: Keys and clues, Bioscience, 51(5), 341-352. 

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  13. P. Sommerville, N. Smith, S. Punyamurthula & J. Sun. (1997). Development of ground motion time histories for Phase II of the FEMA/SAC steel project. 

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  17. M. H. Chey. (2007). Passive and Semi-Active Tuned Mass Damper Building Systems. Ph.D. Thesis, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand. 

  18. R. P. Kennedy, C. A. Cornell, R. D. Campbell, S. Kaplan, & H. F. Perla. (1980). Probabilistic Seismic Safety Study of an Existing Nuclear-Power Plant. Nuclear Engineering and Design, 59(2), 315-338. DOI : 10.1016/0029-5493(80)90203-4 

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  19. J. L. Cui, M. H. Chey & S. I. Kim. (2016). Seismic Performance of Urban Structures with Various Horizontal Irregularities using Equivalent Static Analysis. Journal of Convergence for Information Technology, 6(1), 25-32. DOI : 10.22156/CS4SMB.2016.6.1.025 

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