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최대 비탄성 변위 응답 예측을 위한 기존 능력스펙트럼법들의 유효성 평가 및 비교
Evaluation of Capacity Spectrum Methods for Estimating the Peak Inelastic Responses

김홍진  민경원   (단국대학교 건축대학UU0000336  ); 이상현   (서울대학교 공학연구소UU0000691  ); 박민규   (단국대학교 건축대학UU0000336  );
  • 초록

    탄성응답스펙트럼을 사용하는 능력스펙트럼법은 비선형 시스템을 등가의 선형시스템으로 치환하여 주어진 지진 하중에 대한 구조물의 최대 비선형 거동을 예측한다. 본 연구의 목적은 이러한 능력스펙트럼법들의 정확성을 검증하고, 예측 특성을 비교하는 것이다. 이를 위해, ATC-40, G lkan, Kowalsky, 그리고 Iwan이 제시한 방법을 이용하여 등가주기와 등가감쇠비를 산정한 후, ATC-40에서 제시한 절차B에 따라 성능점을 산정 하였다. 전반적으로 ATC-40 방범은 구조물의 응답을 과소 평가하여 안전하지 못한 설계결과를 가져 올 수 있으며, G lkan과 Kowalsky의 방법은 과대 평가하는 경향을 가지고 있다. Iwan이 제시한 방법은 ATC-40 방법과 G lkan과 Kowalsky 방법의 중간 값을 예측함으로써, 비교적 정확한 값에 가까운 최대 변위를 산출하였다. 그리고, Kowalsky 방법은 항복 후 강성비에 따라 등가감쇠비를 음수로 산정함으로써 예측 값을 제시하지 못하는 경우가 있음을 확인하였다.


    In the capacity spectrum method(CSM) using a linear response spectrum, the peak response of an inelastic system under a given earthquake load is estimated transforming the system into the equivalent elastic one. The CSM for estimating the peak inelastic response is evaluated in this paper. The equivalent period and damping ratio are calculated using the ATC-40, G lkan, Kowalsky, and Iwan methods, and the performance points are obtained according to the procedure B of ATC-40. Analysis results indicate that the ATC-40 method generally underestimates the peak response resulting in the unsafe design, while the G lkan and Kowalsky methods overestimate the responses. The Iwan method produces the values between those by the ATC-40 method and the G lkan and Kowalsky methods, and estimates the responses relatively closer to the exact ones. Further, it is found that the Kowalsky method gives the negative equivalent damping ratios depending on the hardening ratios, and thereby can not be used to estimate the responses in some cases.


  • 주제어

    능력스펙트럼법 .   등가주기 .   등가감쇠비 .   비탄성응답 .   비탄성해석.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Federal Emergency Management Agency, "NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings," Reports FEMA-273(Guidelines) and 274(Commentary), Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, 1997. 
    2. Gulkan, P. and Sozen, M., "Inelastic response of reinforced concrete structures to earthquakes motions," ACI Journal, Vol. 71, 1974, pp. 604-610. 
    3. Kowalsky, M., Priestley, M. J. N., and Mac Rae, G. A., "Displacement-based design of RC bridge columns in seismic regions," Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 24, 1995, pp. 1623-1643. 
    4. Iwan, W. D. and Gates, N. C., "The effective period and damping of a class of hysteretic structures," Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 7, 1979, pp. 199-211. 
    5. 민경원, 김형섭, "지진하중을 받는 구조물의 성능에 기초한 마찰감쇠기 설계", 한국지진공학회 논문집, 제7권, 제6호, 2003.     
    6. Whittaker, A., Constantinou, M., and Tsopelas, P., "Displacement estimates for performance-based seismic design," Journal of Structural Engineering ASCE, Vol. 124, No. 8, 1988, pp. 905-912. 
    7. 송종걸, "역량스펙트럼 방법을 이용한 교량의 내진성능평가," 대한토목학회 논문집, Vol. 22, No. 5-A, 2001, pp. 1011-1021. 
    8. Miranda, E. and Ruiz-Garcia, J., "Evaluation of approximate methods to estimate maximum inelastic displacement demands," Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 31, 2001, pp. 561-582. 
    9. Applied Technology Council, "Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings," Report ATC-40, Applied Technology Council, Redwood City, California, 1996. 
    10. Rosenblueth, E. and Herrera, I., "On a kind of hysteretic damping," Journal of Engineering Mechanics Division ASCE, Vol. 90, 1964, pp. 37-48. 
    11. 김진구, 최현훈, "능력스펙트럼법을 이용한 점성 감쇠기의 적정 감쇠비 산정", 한국지진공학회 논문집, 제5권, 제1호, 2001, pp. 45-52. 

 저자의 다른 논문

  • 민경원 (45)

    1. 2001 "확률적 가진입력을 받는 건축구조물의 최대응답 제한을 위한 선형이차안정기의 최적설계" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 5 (6): 37~46    
    2. 2002 "MR 감쇠기를 이용한 구조물의 변형된 슬라이딩 모드 제어" 한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering 12 (3): 243~250    
    3. 2002 "지진을 받는 다자유도 건물의 μ합성 제어기 설계 및 검증실험" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 6 (6): 41~48    
    4. 2002 "안산암골재를 사용한 콘크리트 구조물의 비파괴 압축강도 추정" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 14 (1): 1~7    
    5. 2002 "점탄성 감쇠기의 비선형거동을 고려한 선형모델 해석" 구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection 6 (1): 171~177    
    6. 2003 "점탄성 감쇠기 적용을 위한 실물크기 5층 건물의 가진 및 시스템 식별" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 7 (3): 1~7    
    7. 2003 "점탄성 감쇠기가 설치된 실물크기 5층 건물의 진동실험: 감쇠기의 설계 및 응답실험" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 7 (3): 9~15    
    8. 2003 "불규칙 가진을 받는 포화 진동계의 응답제어에 관한 확률밀도 추정" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 16 (3): 301~309    
    9. 2003 "TMD와 TLCD의 지진응답에 대한 제어성능 평가 연구" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 7 (5): 85~91    
    10. 2003 "지진하중을 받는 구조물의 성능에 기초한 마찰감쇠기 설계" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 7 (6): 17~24    
  • 박민규 (1)

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