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Seismic Response of R/C Structures Subjected to Artificial Ground Motions Compatible with Design Spectrum

설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진동을 입력한 철근콘크리트 구조물의 지진응답 특성의 고찰

  • 전대한 (동서대학교 건축공학과) ;
  • 강호근 (거창전문대학 건축.인테리어과)
  • Published : 2008.02.29

Abstract

In seismic response analysis of building structures, the input ground accelerations have considerable effect on the nonlinear response characteristics of structures. The characteristics of soil and the locality of the site where those ground motions were recorded affect on the contents of earthquake waves. Therefore, it is difficult to select appropriate input ground motions for seismic response analysis. This study describes a generation of artificial earthquake wave compatible with seismic design spectrum, and also evaluates the seismic response values of multistory reinforced concrete structures by the simulated earthquake motions. The artificial earthquake wave are generated according to the previously recorded earthquake waves in past major earthquake events. The artificial wave have identical phase angles to the recorded earthquake wave, and their overall response spectra are compatible with seismic design spectrum with 5% critical viscous damping. The input ground motions applied to this study have identical elastic acceleration response spectra, but have different phase angles. The purpose of this study is to investigate their validity as input ground motion for nonlinear seismic response analysis. As expected, the response quantifies by simulated earthquake waves present better stable than those by real recording of ground motion. It was concluded that the artificial earthquake waves generated in this paper are applicable as input ground motions for a seismic response analysis of building structures. It was also found that strength of input ground motions for seismic analysis are suitable to be normalize as elastic acceleration spectra.

건축물의 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 비선형 응답에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 지진동의 특성은 표층지반의 성질과 국부적인 지반 조건에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 의한 철근콘크리트 다층 골조구조물의 탄소성 응답특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거 비교적 큰 규모의 지진에서 얻어진 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성하였다. 입력지진동의 탄성 가속도 응답스펙트럼이 동일한반면, 각 입력지진동띄 위상특성이 다른 인공지진동을 입력하여 다자유도 골조 구조물의 지진응답을 분석하여 건축물의 내진설계용 지진동으로서 타당성을 확인하는 것이 목적이다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 기록지진동에 비해 지진응답치가 안정된 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 다층 골조구조물의 비선형 지진응답해석용 입력지진동으로 타당성이 높다고 사료되며, 비선형 지진응답해석용 입력지진동의 강도를 탄성 가속도 응답스펙트럼으로 규준화 하는 것이 합리적이라고 사료된다.

Keywords

References

  1. 日本建築學會, 地震荷重-地震動の予測と建築物の応答, 東京, 1992, 240pp
  2. 理論地震動研究会編, 地震動ーその合成と波形処理, 鹿島出版会, 1994
  3. 日本建築學會, 鉄筋コンクリート造建物の耐震性能評価指針(案).同解説, 東京, 2004, 400pp
  4. Stewart J.P., Chiou S., Bray J.D., Graves R.W., Somerville P.G., and Abrahamson N.A., Ground motion evaluation procedures for performance-based design, PEER-2001/09, PEER, University of California, 2001
  5. Lee L.H., Lee H.H. and Han S.W., "Method of selecting design earthquake ground motions for tall buildings", Structural Design of Tall Buildings, Vol. 9, No. 3, 2000, pp. 201-213 https://doi.org/10.1002/1099-1794(200006)9:3<201::AID-TAL136>3.0.CO;2-Z
  6. Kurama Y.C. and Farrow, K.T., "Ground motion scaling methods for different site conditions and structure characteristics", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 32, No. 15, 2003, pp. 2423-2450
  7. Chang-Hai Zhai and Li-Li Xie, "A new approach of selecting real input ground motions for seismic design: The most unfavourable real seismic design ground motions", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2007(2), Vol. 36, pp. 1009-1027 https://doi.org/10.1002/eqe.669
  8. Moehle J.P., "Seismic analysis, design, and review for tall buildings", The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 15, 2006, pp. 495-513 https://doi.org/10.1002/tal.378
  9. 전대한, 김용부, 박학길 "건축구조물의 地震應答해석용 模擬地震動에 관한 연구," 대한건축학회 논문집, 제8권 11호, 1992. 11, pp. 111-120
  10. 전대한, 강호근 "설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진파의 작성과 응답특성의 분석," 대한건축학회 논문집, 제22권 5호, 2006. 05, pp. 121-128
  11. Li, Kang-Ning, CANNY:3-dimensional nonlinear static/dynamic structural analysis computer program-user manual, CANNY Structural Analysis, CANADA, 2004, 215pp