선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 입력지진파는 국내에서 많이 사용되고 있는 Hachinohe, Ofunato 파 그리고 인공지진파가 주어졌다. 본 논문은 지반조건이나 해석기법 능 여타 조건이 같은 상태에서 입력지진파의 차이에 의해서만 발생하는 지반응답해석의 분산도를 평가하고 있다. 입력지진파에 따른 지반응답해석 결과의 분산도를 평가한 연구사례는 국내외를 막론하고 비교적 드문 편이다(Wang and Kavazanjian, 1987, Constantinou et al.
제안 방법
- 이에 따라 본 논문에서는 그림 13에 나타난 바와 같이 한 국내 연구자의 제안(선창국등, 2005)에 따라 기존의 국내 내진설계기준의 지반분류 Sc 및 Sd의 세부분류와 지표면 부근 심도까지의 평균 Vs인 Vs20, Vsl5와 VslO의 추가기준을 적용하여 한곳에 도시해 보았다. 금번 RRT 해석과 분석자료는 지반조사결과(표준관입시험, 콘관입시험)로만 제한되어있기 때문에 편의상 추가로 전단파 속도를 경험식(Imai & Tonouchi, 1982)을 통해 N치로 환산하여지반분류를 실시하였다. site 3의 N치는 지표면에서 깊이 30m, 20m, 15m, 10m의 평균값으로 각각 33, 26, 21, 14회로 나누어져 C4, DI, D2 지반으로 분류되었다.
- 보았다. 보통암인 Sb 지반으로, 지진구역은 I 구역으로 정하여 지진계수를 산정하였다(표 1). 작성된 설계응답스펙트럼과 입력 지진파의 응답스펙트럼을 한 차트에 도시하였다.
- 그 결과를 그림 8, 9, 10과 같이 해석대상 site 별로 나타내었다. 본 논문에서는 편의상 지표면 응답의 탁월주기에서 입력지진파의 탁월주기를 뺀 값을 탁월주기 변화로 정의하였다.
- 본 논문에서는 해석편의상 지반응답 특성을 최대가속도(PGA), 탁월주기(Predominant Period), 그리고 응답스펙트럼(Response Spectrum)등으로만 구분하였으며 최대가속도와 탁월주기 그리고 지표면 응답스펙트럼에 대해 각 수행기관별 분산특성과 지진파별 분산특성을 분석하였다.
- 최근 국내의 일부 연구결과는 현재 국내 내진설계기준이 지반특성에 비하여 단주기 영역의 증폭을 과소평가하고 있는 반면, 장주기 영역의 증폭은 과대평가하고 있는 것으로 보고하고 있다(선창국 등, 2005, 윤종구 등, 2006). 이에 따라 본 논문에서는 그림 13에 나타난 바와 같이 한 국내 연구자의 제안(선창국등, 2005)에 따라 기존의 국내 내진설계기준의 지반분류 Sc 및 Sd의 세부분류와 지표면 부근 심도까지의 평균 Vs인 Vs20, Vsl5와 VslO의 추가기준을 적용하여 한곳에 도시해 보았다. 금번 RRT 해석과 분석자료는 지반조사결과(표준관입시험, 콘관입시험)로만 제한되어있기 때문에 편의상 추가로 전단파 속도를 경험식(Imai & Tonouchi, 1982)을 통해 N치로 환산하여지반분류를 실시하였다.
- 66초로서 site 1과 site 2에 비해 상대적으로 단주기 특성을 보이는점을 고려할 때 예상되는 결과로 판단할 수 있다. 입력지진파별 지표면 응답의 탁월주기의 평균, 표준편차와 주기변화를 각 site별로 정리하였다(표3).
- site 3는 지반조사 결과 중 표준 관입시험의 결과를 비교했을때 site 3의 지반강성이 site 1, site 2보다 비교적 큰 강성을 가지고 있기 때문에 단주기 특성을 가진 Ofunato 파가 site 3에서 지반증폭이 큰 양상을 보였고, 그에따라 표준편차도 큰 범위를 가진 것으로 판단된다. 입력지진파별 지표면 최대가속도의 평균, 표준편차와 증폭율을 각 site 별로 정리하였다(표 2).
- 보통암인 Sb 지반으로, 지진구역은 I 구역으로 정하여 지진계수를 산정하였다(표 1). 작성된 설계응답스펙트럼과 입력 지진파의 응답스펙트럼을 한 차트에 도시하였다. Hachinohe 파는 전반적으로 표준설계응답스펙트럼과 잘 맞지 않는 경향을 보였고, Ofunato 파와 인공지진파는 상대적으로 표준 설계 응답 스펙트럼과 비교적 잘 일치하는 경향을 보인다(그림 4).
- 전체 16개의 해석결과로부터 분석된 입력지진파에 따른 지반응답 분산특성을 수행기관별로 분류하였다. 본 논문에서는 해석편의상 지반응답 특성을 최대가속도(PGA), 탁월주기(Predominant Period), 그리고 응답스펙트럼(Response Spectrum)등으로만 구분하였으며 최대가속도와 탁월주기 그리고 지표면 응답스펙트럼에 대해 각 수행기관별 분산특성과 지진파별 분산특성을 분석하였다.
- 지반응답해석 Round Robin Test 결과를 분석하여 입력지진파 차이로 인한 지반응답 분산도에 대해살펴보았으며, 다음과 같은 결론에 도달하였다.
- 탁월주기 (Predominant Period)는 각 해석 결과의 지 표면 가속도 시간이 력 을 퓨리 에 르 변환을 하여 퓨리에르 스펙트럼으로부터 결정하였다. Narrow Band에서는 쉽게 최대값을 찾을 수 있었지만 Broad Band에서는 최대값의 결정을 위하여 스무딩 기법을 사용하였다.
- 표준 설계 응답 스펙트럼위에 도시하였다. 해석대상 site를 지표면부터 약 30m 의 깊이까지 평균한 N치를 바탕으로 분류한 결과 SD 지반으로 판단하였으며, 그에 따른 표준 설계 응답 스펙트럼을 작성하였다 표 4, 그림 11, 12, 13).
- 해석대상 지반별로 입력지진파에 대한 모든 총 16개의 지표면 응답스펙트럼을 평균(Average) 과 함께 표준 설계 응답 스펙트럼위에 도시하였다. 해석대상 site를 지표면부터 약 30m 의 깊이까지 평균한 N치를 바탕으로 분류한 결과 SD 지반으로 판단하였으며, 그에 따른 표준 설계 응답 스펙트럼을 작성하였다 표 4, 그림 11, 12, 13).
- 해석에 사용된 지진파를 내진설계기 준연구 (U)( 건설교통부, 1997) 에서 제시한 설계 응답 스펙트럼과 비교해 보았다. 보통암인 Sb 지반으로, 지진구역은 I 구역으로 정하여 지진계수를 산정하였다(표 1).
대상 데이터
- 1968년 5월 16일 00시48분에 일본 아오모리현 동쪽바다에서 발생하였으며, 규모 7.9이었다. 주 피해지역은 토호쿠 북부와 훗카이도 남부이고, 연약지반에 많은 피해가 발생하였다.
- 2007년 한국지반공학회 지반진동위원회가 주최한 지반응답해석 Round Robin Test(이하 RRT)에는 총 14개 기관이 참여하였고 해석방법에 따라 총 16개의 결과를 도출하였다. 지반응답해석 RRT는 3개의 입력지진파와 3개소의 지반이 모든 참여기관에 제공되었다.
- 2개의 실측파와 1개의 인공지진파, 총 3개의 지진파가 입력지진파로 사용되었다. 지진구역 I , 재현 주기 1000년에 상응하는 수준이며, 실측파는 비교적 장주기 특성을 가진 Hachinohe파와 상대적으로 단주기 특성을 가진 Ofunato파가 사용되었다’
- 지반응답해석 RRT는 3개의 입력지진파와 3개소의 지반이 모든 참여기관에 제공되었다. 입력지진파는 국내에서 많이 사용되고 있는 Hachinohe, Ofunato 파 그리고 인공지진파가 주어졌다. 본 논문은 지반조건이나 해석기법 능 여타 조건이 같은 상태에서 입력지진파의 차이에 의해서만 발생하는 지반응답해석의 분산도를 평가하고 있다.
이론/모형
- 스펙트럼으로부터 결정하였다. Narrow Band에서는 쉽게 최대값을 찾을 수 있었지만 Broad Band에서는 최대값의 결정을 위하여 스무딩 기법을 사용하였다. 그 결과를 그림 8, 9, 10과 같이 해석대상 site 별로 나타내었다.
성능/효과
- (1) site 1의 경우 대부분의 결과에서 장주기 특성을 가진 Hachinohe 파의 지표면 최대가속도 증폭율 (12%)이 가장컸고, 인공지진파(2%), Ofunato 파(-4%) 순으로 나타났다. 이러한 결과는 비교적 연약한 지층이 깊은 곳까지 분포하는 site 1의 지반조건이 장주기 진동을 증폭시키고 단주기 진동을 감쇠시키는 역할을 한 것에서 비롯됐다고 판단된다.
- (2) site 2에서는 전체적으로 site 1보다 큰 증폭을 보였으나 site 1과 마찬가지로 Hachinohe 파의 증폭율(34%)이 가장 컸으며 , Ofunato(15%), 인공지진파(11%)순으로 나타났다. site 2도 site 1과 마찬가지로연약한 지층이 두껍게 분포하는 점이 이러한 결과를 준 것으로 판단된다.
- (3) 위 두 개의 지 반과는 달리 site 3에서 는 단주기 특성을 보이는 Ofunato 파가 가장 큰 증폭을 보였다. 이는 site 3이 site 1과 site 2에 비해 상당히 짧은 고유주기 특성을 보이기 때문으로 판단된다.
- (4) 입력지진파와 지표면 응답의 탁월주기를 비교해보면 site 1에서 Hachinohe 파는 단주기 성분이 강화되었고, Ofunato와 인공지진파는 장주기 성분이 강화되었음을 알 수 있다. 이러한 주기변화 경향은 site 1의 고유주기가 약 1.
- (5) site 3에서 Hachinohe 파는 주기변화 T.66초로 site 1과 site 2보다 상대적으로 큰 주기변화를 보였다. 반면 Ofunato와 인공지진파는 Hachinohe 파에 비해 매우 작은 주기변화(Ofunato파: +0.
- (7) site3에서는 site 1과 site 2에 비해 모든 입력지진파가 큰 증폭을 보여주고 있으며, 특히 Ofunato 파와 인공지진파는 주기 0.35 — 0.6초 영역에서 표준설계응답스펙트럼의 응답스펙트럼 가속도보다 크게나타난다. 그리고 장주기 특성을 가진 Hachinohe 파도 site 3에서 는 주기 1-2초 영 역보다는 주기 0.
- 57초) 순으로 탁월주기 변화가 나타났다. site 1에서 Hachinohe 파는 단주기 성분이 강화되었고, Ofunato와 인공지진파는 장주기 성분이 강화되었음을 알 수 있다. 이러한 주기 변화 경 향은 site 1의 고유주기 가 약 1.
- 인공지진파는 Hachinohe 파와 같이 주기 1초 부근 영역에서 다소 큰 증폭을 보이고 있다. site 2에서 각 입력지진파에 대한 지표면 응답스펙트럼과 표준설계 응답스펙트럼을 비교해 봤을때 증폭경향은 site 1에서와유사하나, Hachinohe 파와 인공지진파의 경우 주기 1초 부근 영역에서 site 1에 비해 증폭이 다소 증가된 것을 알 수 있다.
- 모든 해석결과를 입력지진파별로 계산된 응답스펙트럼의 평균과 함께 도시한 결과, site 1에서는 그림 11에서 볼 수 있듯이 일부 장주기 영역을 제외하면 전체적으로 표준설계응답스펙트럼보다 증폭이 작게 나타나고, 입력지진파별로 살펴보면 단주기 특성을 지닌 Ofunato 파와 인공지진파는 주기 0.2-0.4초 영역에서 증폭을 보이고 있다. 반면 장주기 특성을 가진 Hachinohe 파는 1-2초 사이에서 증폭을 66초로 site 1과 site 2보다 상대적으로 큰 주기변화를 보였다. 반면 Ofunato와 인공지진파는 Hachinohe 파에 비해 매우 작은 주기변화(Ofunato파: +0.22초, 인공지진파: +0.10초)를 보였다. 이것은 site 3의 지반의 고유주기와 단주기 특성을 가진 Ofunato와 인공지진파의 주기가 비슷해 Ofunato와 인공지진파의 주기변화가 작았으나 장주기 특성을 가진 Hachinohe 파와 지반의 고유주기의 차이가 커 Hachinohe 파의 경우 단주기 성분이 크게 강화된 때문으로 판단된다.
- site 3의 N치는 지표면에서 깊이 30m, 20m, 15m, 10m의 평균값으로 각각 33, 26, 21, 14회로 나누어져 C4, DI, D2 지반으로 분류되었다. 분류된 지반을 기준으로 작성된 응답스펙트럼을 지반응답해석 결과와 비교해 본 결과, 이지반의 응답스펙트럼이 가속도 증폭의 최대크기를 주기 0.35-0.6 초 영역에서 비슷하게 반영하고 있으나, 단주기 및 중간주기(0.35 초 이하)에서는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다. Sd지반 표준설계응답스펙트럼과 비교해보면 주기 0.
- 작았다. 입 력지진파별로 살펴보면 Hachinohe 파는 평균 1.01 초, 주기변화 -L66초로 입 력지진파는물론, 다른 site보다 상대적으로 큰 주기변화를 보였다. 반면, Ofunato와 인공지진파는 주기변화가 Hachinohe 파에 비해 매우 작은값(Ofunato 파: +0.
- 2 초에서 4초 사이에 탁월주기가 분포되어 있다. 입력 지진파별로 살펴보면 Hachinohe 파가 평균 1.67초, 주기변화가 -1 초로 입력지진파중 가장 큰 변화를 보였고, 인공지진파(+0.9초), Ofunato 파(+0.57초) 순으로 탁월주기 변화가 나타났다. site 1에서 Hachinohe 파는 단주기 성분이 강화되었고, Ofunato와 인공지진파는 장주기 성분이 강화되었음을 알 수 있다.
- 2초에서 3초 사이에 탁월주기가 분포되어 있다. 입력지진파별로 살펴보면 Hachinohe 파가 평균 1.6초, 주기변화가 -1.07초로 site 1처럼 가장 큰 평균과 주기변화를 보였고, 인공지진파(+0.73초)와 Ofunato 파(+0.50초) 순으로 주기변화가 나타났다. Site 2의 고유주기가 0.
- 30g 까지 증폭하는 것을 볼 수가 있다. 입력지진파별로 살펴봤을 때 대부분 결과에서 장주기 특성을 가진 Hachinohe 파의 증폭정도(12%)가 가장컸고, 다음은 인공지진파(2%), Ofunato(-4%) 순으로 나타났다. 이러한 결과는 site 1의 지층구조와 각 지층의 물성이 장주기 진동을 증폭시키고 단주기 진동을 감쇠시키는 역할을 한 것에서 비롯됐다고 판단되며 비교적 연약한 지층이 깊은 곳까지 분포하는 점을 고려할 때 예상할 수 있는 결과로 판단된다.
- 30g 까지 증폭하는 것을 볼 수가 있다. 전체적으로 살펴봤을때 평균적으로 site 1보다 큰 증폭을 보였고, site 1과 마찬가지로 입력지진파 중에서는 Hachinohe 파의 증폭정도(34%)가 가장컸으며 Ofunato(15%), 인공지진파(11%) 순으로 나타났다. site 1과마찬가지로 site 2도 연약한 지층이 두껍게 분포하는 점을 고려한다면 이해가 가능한 것으로 보인다.
- " data-ocr-fix="">보이고 있다. 전체적으로는 3개의 입력지진파에 대한 해석결과 모두가 1초이하 주기에서 표준스펙트럼에 크게 못 미치는 양상을 보이고 있다. 이는 최대가속도 분포에서 설명한 바와 같이 연약한 지층이 비교적 두꺼운 지반구조와 관련이 있는 것으로 판단된다.
후속연구
- (8) 이상의 결과로부터 비록 최대가속도가 같더라도 입력지진파들의 주파수 특성이나 강진성분 위치 등의 시 간이력 형상특성이 상이 하면 지 반응답해석 결과의 증폭정 도와 주파수 특성에 큰 차이가 발생할 수 있다는 점을 확인할 수 있었으며, 한국형 지반분류와 표준응답스펙트럼에 대한 비교 결과는 비록 특정한 지반조건과 입력지진파를 사용한 결과이기는 하나 이에 대한 신중한 접근과 추가적인 연구가 필요하다는 점을 시사한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.