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내진성능의 증분동적해석을 위한 비선형 약산법의 비교 검토
Comparison of Approximate Nonlinear Methods for Incremental Dynamic Analysis of Seismic Performance

배경근   (동아대학교 건축공학과 대학원UU0000480  ); 유명화   (동아대학교 건축공학과 대학원UU0000480  ); 강병두   (거창전문대학 건축과UU0000049  ); 김재웅   (동아대학교 건축학부UU0000480  );
  • 초록

    구조물의 내진 성능 평가는 구조물에 가해진 지진력에 대한 변위요구와 같은 구조물의 성능 평가를 필요로 한다. 증분동적해석(IDA)은 지진하중에 대한구조물의 성능 평가를 위해 최근에 알려진 해석 방법이다. 이 방법은 구조물의 탄성 단계에서부터 항복, 파단에 이르기까지 지반가속도의 증가 수준에 따른 구조물의 전체 거동을 파악할 수 있는 방법이다. 대부분의 구조물들은 강한 지진을 받을 경우, 비선형 거동의 변형이 예상된다. 여러 가지 비선형해석법 가운데 구조물의 내진역량을 계산하기 위한 가장 정확한 방법은 비선형 시간이력해석(NRHA)이긴 하나 많은 시간과 노력이 요구되고 있다. 따라서 구조물의 비선형 거동을 보다 간편하게 예측하기 위한 정확하고 실용적인 비선형 약산해석법에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 비선형 모드중첩법(UMRHA)은 pushover곡선으로부터 구한 등가단자유도계를 비선형 시간이력해석 또는 응답스펙트럼을 이용하여 구조물의 비선형 응답을 구할 수 있는 방법이다. 직접스펙트럼해석법(DSA)은 pushover 해석으로부터 구조물의 선형 진동주기와 항복강도를 구한 다음, 반복계산 없이 비선형 응답을 직접 산정하는 약산법이다. 본 연구에서는 내진성능의 증분동적해석을 위한 비선형 약산법의 정확성과 신뢰성을 비교 검토한다.


    Seismic performance evaluation of structure requires an estimation of the structural performance in terms of displacement demand imposed by earthquakes on the structure. Incremental Dynamic Analysis(IDA) is a analysis method that has recently emerged to estimate structural performance under earthquakes. This method can obtained the entire range of structural performance from the linear elastic stage to yielding and finally collapse by subjecting the structure to increasing levels of ground acceleration. Most structures are expected to deform beyond the limit of linearly elastic behavior when subjected to strong ground motion. The nonlinear response history analysis(NRHA) among various nonlinear analysis methods is the most accurate to compute seismic performance of structures, but it is time-consuming and necessitate more efforts. The nonlinear approximate methods, which is more practical and reliable tools for predicting seismic behavior of structures, are extensively studied. The uncoupled modal response history analysis(UMRHA) is a method which can find the nonlinear reponse of the structures for ESDF from the pushover curve using NRHA or response spectrum. The direct spectrum analysis(DSA) is approximate nonlinear method to evaluate nonlinear response of structures, without iterative computations, given by the structural linear vibration period and yield strength from the pushover analysis. In this study, the practicality and the reliability of seismic performance of approximate nonlinear methods for incremental dynamic analysis of mixed building structures are to be compared.


  • 주제어

    내진성능 .   증분동적해석 .   직접스펙트럼해석법 .   비선형 모드중첩법.  

  • 참고문헌 (17)

    1. Chopra, A. K. and Goel, R. K., "Capacity-demanddiagram methods for estimating seismic deformation of inelastic structures : SDF systems," Report No. PEER-1999/02, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of Berkeley, Berkeley, 1999, 67pp 
    2. Freeman, S. A., "Development and use of capacity spectrum method," Proceedings of 6th U.S. National Conference on Earthquake Engineering, Seattle, CD-ROM, Oakland, Calif, EERI, 1998 
    3. Bommer, J. J. and Elnashai, A. S., "Displacement spectra for seismic design," J. Earthquake Engng, Vol. 3, 1999, pp. 1-32 
    4. Applied Technology Council, "Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings," Report ATC-40, 1996. 11, 319pp 
    5. FEMA, "NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings," Report No. FEMA-273, Federal Emergency Management Agency, Washington D.C., May 1997, 439pp 
    6. Fajfar, P., "Capacity spectrum method based on inelastic demand spectra," Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 28, 1999, pp. 979-993 
    7. Vidic, T., Fajfar, P., and Fischinger, M., "Consistent inelastic design spectra : strength and displacement," Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 23, 1994, pp. 502-521 
    8. Mehmet Inel, Bretz, E. M., Black, E. F., Aschheim, M. A., and Abrams, D. P., "USEE 2001: Utility software for earthquake engineering report and user's manual," Civil and Environmental Engineering, University of Illinois at Urbana-Campaign, Urbana, Illinois, 2001. 10, 88pp 
    9. Li, K. N., CANNY 99, 3-dimensional nonlinear static/dynamic structural analysis computer program-users manual, CANNY Structural Analysis, CANADA, program- users 2000, 215pp 
    10. Chopra, "Dynamics of Structures" 3rd, pearson, 2006 
    11. Chopra, A. K. and Goel, R. K., "A modal pushover analysis procedure to estimate seismic demands for buildings: Theory and preliminary evaluation," Report No. PEER-2001/03, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of Berkeley, Berkeley, 2001, 87pp 
    12. Bertero, V.V, "Strength and deformation capacities of buildings under extreme environments", Structural Engineering and Structural Mechanics, Pister, K.S (ed), Prentice Hall; Englewood Cliffs, Nj, pp. 211-215 
    13. Vamvatisikos D, Cornell CA., "Incremental dynamic analysis", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 31, 2000, pp. 491-514 
    14. Sang Whan Han and Anil K. Chopra, "Approximate incremental dynamic analysis using the modal pushover analysis procedure", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 35, 2006, pp. 1853-1873 
    15. FEMA, "Evaluation of earthquake damaged concrete and masonry wall buildings-Technical resources," Report No. FEMA-307, Federal Emergency Management Agency, Washington D.C., 1998, 254pp 
    16. Otani, S. and Matsumori, T., "Correlation of damage and analysis: Experience from the 1995 Kobe Earth- quake," Proceedings of 7th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Seoul, Korea, 1997. 8, pp. 841-856 
    17. 강병두, 전대한, 김재웅, "입체 복합구조물의 하부골조 층수변화에 따른 비선형 거동특성", 한국지진공학회 논문집, 제6권, 제1호, 2002. 2, pp. 55-62     
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Kim, Hyung Jun 2014. "Analysis of Correlation G. D. Weisman's Way Finding Elements and Visitor Satisfaction -Focus on Seoul Historical Museum-" 대한안전경영과학회지 = Journal of the Korea safety management & science, 16(3): 421~432     
    2. Shin, Dong Hyeon ; Kim, Hyung-Joon 2015. "Domestic Seismic Design Maps Based on Risk-Targeted Maximum- Considered Earthquakes" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, 19(3): 93~102     

 저자의 다른 논문

  • 강병두 (7)

    1. 2002 "입체 복합구조물의 하부골조 층수 변화에 따른 비선형 거동특성" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 6 (1): 55~62    
    2. 2002 "내진성능평가를 위한 비선형 직접스펙트럼법의 특성" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 6 (4): 65~73    
    3. 2003 "복합구조물에 대한 비선형 직접스펙트럼법의 신뢰성" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 7 (2): 75~84    
    4. 2005 "비선형 약산법들에 의한 전단형 건물의 지진응답평가" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 9 (5): 75~86    
    5. 2006 "기존 비선형약산법들의 신뢰성 개선을 위한 비선형직접스펙트럼법" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 10 (4): 55~66    
    6. 2006 "설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진파에 의한 비선형 응답 특성의 분석" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 10 (5): 63~71    
  • 김재웅 (9)

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