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관측 자료를 활용한 지진가속도 시간이력 추정방법 제안
Proposal of Acceleration Time History Prediction Method Based on Seismic Observation Data 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.24 no.2, 2020년, pp.15 - 22  

이경석 (국토교통연구인프라운영원, 기술연구소) ,  안진희 (경남과학기술대학교, 토목공학과) ,  박재봉 (한국시설안전공단, 특수교관리센터) ,  최형석 (국토교통연구인프라운영원, 기술연구소)

초록
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본 논문에서는 지진발생 후 임의 위치에서 발생된 지진가속도 시간이력을 추정하기 위하여 기상청 지진관측소 계측자료를 활용하는 방법을 제안하였으며, 국내에서 발생한 지진기록을 이용하여 제안한 응답스펙트럼 및 시간이력 추정 방법의 적용성을 평가하였다. 임의 관측소에서 계측된 결과를 인근 관측소 자료를 이용하여 추정하는 방법으로 제안방법을 검증한 결과, 지반정보 없이도 해당 관측소 위치의 지진가속도 응답스펙트럼 및 시간이력을 낮은 수준의 오차로 추정할 수 있었으며, 특히 시간이력의 경우 형상 및 위상의 변화에 큰 차이가 없음을 확인할 수 있는 등 제안된 방법이 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 추정하는데 유효함을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, seismic ground motion generation method based on the observbation data from the Korea Meteorological Administration is proposed to predict the acceleration time history at an arbitrary location after earthquake. The proposed method assumes that the magnitude of the seismic accelration...

주제어

#지반가속도   #가속도계   #응답스펙트럼   #시간이력   #지진관측소  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 지진가속도계가 설치되지 않은 중, 소형 시설물의 지진피해를 신속히 예측하기 위한 목적으로, 기상청 에서 제공하는 지진가속도 관측 자료만을 이용하여 상세 지반 정보가 없는 임의 구조물 위치에서의 지진가속도 시간이력을 추정하는 방법을 제안하였으며, 국내에서 발생한 지진들의 지진관측 자료를 활용하여 제안된 지진가속도 시간이력 추정방법의 적용성을 검증하였다.

가설 설정

  • 본 연구에서 제안하고자 하는 임의 위치 가속도 시간이력 추정방법은 기상청에서 제공하는 3개소 이상의 지진가속도 관측 결과를 활용하며, (1) 지진관측소들로부터 획득된 지진 가속도의 각 주파수 성분의 크기가 진앙으로부터 해당 관측 소의 거리에 비례하여 선형적으로 감소(감쇄)하고 (2) 인접한각 지진관측소에서 계측된 지진가속도는 상호간 유사한 최대 가속도 및 형상(time shape function)을 갖는 것을 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내 응답스펙트럼 정보가 필요한 이유는 무엇인가? 지진이 발생한 후에 동적해석방법을 이용하여 임의 위치에 설치된 구조물의 지진피해를 정확히 추정하기 위해서는 해당 위치에서 발생하였던 지진에 대한 정보인 측정된 지반 가속도 시간이력 또는 이를 주파수 대역 응답으로 변환한 응답스펙트럼 정보가 필요하다. 하지만 국내의 경우 관련 법령에 의하거나 구조물의 중요도가 높아 지진가속도계가 설치된 경우를 제외한 대부분의 시설물들은 해당 지진 정보를 획득하는 것이 어렵다. 또한, 앞에서 언급한 것과 같이 지진피해 추정을 목적으로 모든 시설물에 발생한 지진정보를 수집하기 위한 지진계측기를 설치하는 것은 시설물의 유지관리 및 경제적 측면에서 합리적인 방안은 아니다.
시간이력해석의 특징은 무엇인가? 지진에 의한 구조물의 안전성을 평가하기 위한 대표적 인동적해석방법은 시간이력해석법과 응답스펙트럼해석에 의한 역량스펙트럼법이 일반적으로 사용되는데 (Choi et al, 2017), 이 중 응답스펙트럼해석은 해석에 소요되는 시간이 단축되는 장점이 있으나 실제 발생한 지진의 각 주파수별 지진의 세기 정보만을 제공하고 위상정보를 포함하고 있지 않으며 해석결과가 다소 보수적인 측면이 있다. 이에 반하여 시간이력해석은 해석에 소요되는 시간이 긴 단점은 있으나 증분 되는 시간 간격이 충분히 작은 경우, 구조물의 실제 지진 시 동적거동을 높은 정확도로 추정하는 것이 가능하다. 따라서 보다 신뢰성 있는 시설물의 지진피해 추정을 위하여 기존 가속도 지반응답스펙트럼 추정방법 외에 시간이력을 추정할 수 있는 방안 개발이 요구된다.
동적해석방법을 이용하여 구조물의 지진피해를 추정하기 위해 필요한 데이터는? 지진이 발생한 후에 동적해석방법을 이용하여 임의 위치에 설치된 구조물의 지진피해를 정확히 추정하기 위해서는 해당 위치에서 발생하였던 지진에 대한 정보인 측정된 지반 가속도 시간이력 또는 이를 주파수 대역 응답으로 변환한 응답스펙트럼 정보가 필요하다. 하지만 국내의 경우 관련 법령에 의하거나 구조물의 중요도가 높아 지진가속도계가 설치된 경우를 제외한 대부분의 시설물들은 해당 지진 정보를 획득하는 것이 어렵다.
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참고문헌 (10)

  1. Ahn, J. H., Jeong, J. W., Hong, Y. C., Park, J. B. and Choi, H. S.(2019), Proposal and Evaluation of Ground Response Spectrum Estimation Algorithm based on Seismic Observation Data, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, KSMI, 23(5), 13-22 

  2. Choi, I. S., Jang, J. S. and Kim, J. H. (2017), Development of Stochastic Seismic Performance Evaluation Method for Structural Performance Point Based on Capacity Spectrum Method, Journal of Computational Structural Engineering Institute of Korea, COSEIK, 30(6), 523-530 

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  3. Somerville P., Graves R., and Saikia C. (1996), Estimation of Stong Motion Time Histories Experienced by Steel Buildings during the 1994 Northridge Earthquake, Proceeding of Eleventh World Conference on Earthquake Engineering, WCEE, Paper No. 1178. 

  4. Hartzell, S. H. and Heaton, T. H. (1983), Inversion of Strong Motion and Teleseismic Waveform Data for the fault rupture of the 1979 Imperial Valley, California Earthquake, Bull. Seism. Soc. Am. 83, 780-810 

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  6. Wald, D. J., Burdick, L. J. and Somerville P. G. (1988), Simulation of Acceleration Time Histories Colode to Large Earthquakes, Earthquake Engineering and Soil Dynamics II - Recent Advances in Ground Motion Evaluation, Geotechnical Special Publication 20, J. Lawrence Von Thun, Ed., 430-444. 

  7. Shin, S. S. and Song, O. S. (2016) A Time-domain Method to Generate Artificial Time History from a Given Reference Response Spectrum, Nuclear Engineering and Technology, NET, 48, 831-839. 

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  8. Ferebee, R. and Irvine, T. (2008), An Alternative Method of Specifying Shock Test Criteria, NASA/TM-2008-215253. 

  9. Park, J. B., Ahn, J. H., Choi, H. S., Kim, G. S., and Kang, G. C. (2018) Application of Existing Distance Attenuation Relationships Using PGAs Recorded during Earthquakes, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 18(6), 149-159. 

    상세보기

  10. Lee, C. H., Kim, S. Y., Park, J. H., Kim, D. K., Kim, T. J., and Park, K. H., Comparative Analysis of Structural Damage Potentials Observed in the 9.12 Gyeongju and 11.15 Pohang Earthquakes, Journal of the Earthuqake Engineering Society of Korea, EESK, 22(3), 175-184. 

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