구조물의 내진 성능평가를 위한 응답스펙트럼 해석법 검증

Abstract

지진하중에 의해 극한 거동을 하는 구조물에 있어, 성능을 예측하는 것은 구조분야 역사에 있어 계속적인 주제가 되어왔다. 이러한 이유로하여,최근 연구에서 구조물의 최대 지붕층 변위(성능점) 예측 방안에 대한 연구가 진행되었다. 지진하중에 의한 구조물의 거동예측에 있어 신뢰성 있는 해석적 모델이 요구되며 비선형 비탄성 시간 이력해석이 이러한 성능점 평가에 있어 가장 적합한 방법이라 할 수 있으나, 전 ․ 후의 해석에 많은 노력이 소요되는 불편함이 있다. 따라서 구조물의 반복거동 예측 대안으로 응답 스펙트럼에 의한 해석이 제시되어야 한다. 이전 연구들에서 이러한 예측 방안들에 대해서 소개되고 있으며 그 중 가장 편리하고 실용적인 방법 중 하나로 면진 격리 고무 베어링 설계법을 이용하고자 한다. 그러나 아직 구조물 해석에 있어 이 설계법의 적용 실용성에 대한 충분한 검증은 이루어지지 않았다. 따라서 본 논문에서는 ATC-40에 제시되어 있는 3개의 예제와 비대칭 구조물의 예를 통해, 비선형 ․ 비탄성 시간이력 해석과 같은 기존의 정확한 해석에 의해 예측되었던 개념과 현재 제안되고 있는 방법에 의한 성능점을 비교함으로써 이 방안이 좀 더 타당성을 가짐을 검증하였다. 이를 위해,본 연구는 성능점 예측을 위한ATC-40의 복잡한 방법보다 쉽게 접근 할 수 있는 대안에 관해 제시하고자 한다. 즉, AASHTO의 면진 격리 베어링 설계법을 재검토하고 구조물의 비선형정적 해석법(push-over analysis)에 적합한 방법으로 수정하였다. 해석적 접근방식을 기반으로 한 이 대안은 쉽게 이해할 수 있는 설계순서도를 따라 몇 번의 반복 작업을 함으로써 성능점 예측이 가능하며, 그 결과 값에 있어서도 ATC-40의 방법과의 차이가 없음을 예제를 통해 비교함으로써 타당성을 입증하였다.또한 제시된 해석 방안은C언어 기반 프로그램을 통해 그 유용성을 보이고자 한다. 결론적으로, 본 연구에서 제안하는 방안은 기존에 제시된 응답스펙트럼 해석의 유용성과도 잘 맞음을 보여준다. 이를 위해, 각각 다른 초기 변위 값을 가지는4개의 예제들을 통해,제안된 방안에 의한 결과 값과 ATC-40의 능력 스펙트럼 해석과 시간 이력 해석에 의해 제시된 값과의 근사함을 보이고자 한다.

주요어: 성능점,에너지 흡수효율,능력스펙트럼법, 등가 감쇠비,