초록 ▼

고층 건물의 지진응답해석에서는 입력지진동의 선정과 그 선정된 지진동에 대한 입력강도의 크기를 적절히 조정하는 방법이 중요하다. 본 연구에서는 과거의 지진에서 기록된 지진동파형과 동일한 위상특성을 가지면서 설계용 가속도스펙트럼에 근접한 탄성 응답스펙트럼특성을 갖는 인공지진동파형을 작성하여, 이들 인공지진동에 의한 탄소성 응답스펙트럼을 분석하여 입력지진동으로서 타당성을 검증하는 것이 목적이 다. 그리고 설계용 가속도 응답스펙트럼과 비선형 지진응답의 상관성을 규명하여 실제 건축물의 비선형시간이력해석용 입력지진동으로서의 타당성을 검토하는

고층 건물의 지진응답해석에서는 입력지진동의 선정과 그 선정된 지진동에 대한 입력강도의 크기를 적절히 조정하는 방법이 중요하다. 본 연구에서는 과거의 지진에서 기록된 지진동파형과 동일한 위상특성을 가지면서 설계용 가속도스펙트럼에 근접한 탄성 응답스펙트럼특성을 갖는 인공지진동파형을 작성하여, 이들 인공지진동에 의한 탄소성 응답스펙트럼을 분석하여 입력지진동으로서 타당성을 검증하는 것이 목적이 다. 그리고 설계용 가속도 응답스펙트럼과 비선형 지진응답의 상관성을 규명하여 실제 건축물의 비선형시간이력해석용 입력지진동으로서의 타당성을 검토하는 것이 연구목표이다.
본 연구에서 작성된 인공지진동파형과 기록지진동파형의 위상특성이 동일하기 때문에 포락형상은 매우 닮은 형상을 하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 기록지진동의 응답스펙트럼은 설계용 응답스펙트럼과 유사하게 수정된 것을 확인할 수 있다. 기록지진동의 최대 지반가속도 값은 실제 기록에서 얻어진 값이므로 다양한 크기를 나타내지만, 설계용 응답스펙트럼에 적합하게 작성된 인공지진동의 최대 가속도 값은 310~447cm/sec²의 범위에 있다.
본 연구에서 입력지진동에 의한 다층 골조구조물의 소성힌지 발생 분포와 소성률 크기를 분석해볼 때, 기록지진동에 비해 인공지진동의 소성힌지 분포와 소성률의 크기가 안정되게 나타난 결과를 확인하였다. 기록지진동에 의한 구조물의 파괴 양상은 입력지진동의 특성에 기인하여 소성힌지 발생 분포가 변동이 심한데 비해 인공지진동에 의한 구조물의 파괴 양상은 비슷한 결과를 보인다. 이것은 인공지진동을 설계용 가속도응답스펙트럼에 근접하게 작성하였기 때문으로 볼 수 있다. 그러므로 인공지진동은 기록지진동보다 비선형 응답치인 소성힌지 발생 분포 및 소성률 크기가 안정되게 나타났다. 따라서, 인공지진동이 건축물의 내진설계용 지진동으로서의 타당성이 있다고 판단된다.
최상층의 목표변위가 얻어지도록 입력지진동의 크기를 규준화 시켜서 비선형 응답을 평가하였다. 지진동의 규준화 계수 값은 인공지진동이 기록지진동보다 변동폭이 작게 나타났다. 그리고 규준화 계수 값에 의해 증폭된 최대가속도의 값도 인공지진동이 기록지진동보다 변동 폭이 작게 나타났다. 이는 인공지진동이 1차적으로 응답스펙트럼 특성에 일정하게 규준화 되었기 때문이다.
1자유도계의 입력에너지와 이력에너지의 응답 특성을 기록 지진동과 인공 지진동으로 나누어 평가하고 입력 지진동에 의한 에너지 응답 특성을 분석하여 입력 지진동으로서의 타당성을 확인하였다. 소성율이 1인 경우는 탄성을 의미하는 것으로 기록 지진동의 응답은 입력지진동에 따라 변동이 심하지만 인공지진동의 응답특성은 변동이 작은 것을 알 수 있다. 소성율이 4인 경우는 비탄성 응답을 의미하며 탄성일 때에 비하여 인공지진동에 의한 응답치의 변동이 비교적 안정적이다. 입력지진동 중에서 평균값에 가까운 Hachinohe 1968 EW와 큰 에너지 값을 가지는 Mexico 1985 EW 두 개의 지진동을 선정하여 분석하였다. 인공지진동의 입력에너지가 기록지진동 보다 크게 나타났다. 이것은 인공지진동에서 장주기 성분이 증폭되었기 때문이다. 기록지진동은 고유주기 1.5∼3.0sec 사이에서 피크를 갖는 형상이지만 인공지진동은 전주기영역에서 균등하게 나타난다. 이것은 인공지진동의 장주기와 단주기 성분이 균등하게 포함되어있기 때문으로 판단된다.
기록지진동에서는 입력에너지와 이력에너지의 변동이 크게 나타나고 인공지진동은 거의 일정한 응답을 나타내는 것을 확인하였다. 그 결과 인공지진동은 구조물의 탄소성 지진응답해석용 입력지진동으로서의 타당성이 있다고 사료된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8