In order to verify the reliability of numerical site response analysis program, both soil free-field and base rock input motions should be provided. Beside the field earthquake motion records, the most effective testing method for obtaining the above motions is the dynamic geotechnical centrifuge test. However, need is to verify if the motion recorded at the base of the soil model container in the centrifuge facility is the true base rock input motion or not. In this paper, the appropriate input motion measurement method for the verification of seismic response analysis is examined by dynamic geotechnical centrifuge test and using three-dimensional finite difference analysis results. From the results, it appears that the ESB (equivalent shear beam) model container distorts downward the propagating wave with larger magnitude of centrifugal acceleration and base rock input motion. Thus, the distortion makes the measurement of the base rock outcrop motion difficult which is essential for extracting the base rock incident motion. However, the base rock outcrop motion generated by using deconvolution method is free from the distortion effect of centrifugal acceleration.

면진장치는 상부구조물의 지진력을 감소시키는데 크게 기여하지만, 고감쇠고무 적층받침에 사용되는 고무재료는 시간이 경과함에 따라 열화되어 상부구조물의 동특성과 기기들의 지진응답에 영향을 줄 수 있다. 따라서 면진장치의 경년열화를 고려한 구조물의 지진응답을 분석하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존 문헌을 통하여 분석된 고무의 경년열화 특성을 사용하여 면진장치를 모델링하였다. 면진된 원전의 지진응답을 평가하기 위하여 격납건물과 보조건물을 대상 구조물로 선정하고, 진동수 성분이 다양한 입력지진동을 사용하여 구조물의 고유진동수, 최대지진응답, 층응답스펙트럼을 시간의 경과에 따라 분석하였다. 해석결과에 의하면 면진장치의 경년열화에 의하여 지진응답이 소폭 증가하였으며, 면진장치가 설치된 후 20년까지 지진응답의 증가율이 크게 나타나므로 이 기간에 상세한 검사가 시행되어야 할 것이다.

Spatial structures have the different dynamic characteristics from general rahmen structures. Therefore, it is necessary to accurately analyze dynamic characteristics and seismic response of spatial structure for seismic design of spatial structure. An arch structure is used as an example structure because it has primary characteristics of spatial structures. Multiple support excitation may be subjected to supports of a spatial structure because ground condition of spatial structures is different. In this study, the response analysis of the arch structure under multiple support excitation and simple support excitation is studied. By means of the pseudo excitation method, the seismic response is analyzed for long span spatial structure. It shows that the structural response is divided into two parts, ground displacement and structural dynamic response due to ground motion excitation. It is known that the seismic response of spatial structure under multiple support excitation and simple support excitation are the different in some case. Therefore, it has to be necessary to analyze the seismic response of spatial structure under multiple support excitation because the spatial structure supports may be different.

공간구조물은 높이-경간비 또는 개각과 같은 아치의 형상비에 따라 상이한 동적거동특성을 나타내며, 이러한 공간구조물은 지진의 영향을 직접적으로 받는 하부구조의 강성 및 그 접합부에 따라 상이한 지진응답특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 수직진동모드와 수평진동모드의 영향이 다른 단층아치구조에 하부기둥의 강성과 접합부에 따른 지진응답특성을 분석하고자 한다. 하부기둥의 영향으로 단층아치구조는 수직방향 응답이 더 많은 영향을 받으며, 기둥의 접합부 회전강성에 있어서는 활절을 제외하고는 큰 영향이 없는 것으로 나타난다.

본 연구에서는 진동대 실험을 통한 수계형 소화설비의 내진성능평가를 실시하였다. 실험에 사용된 수계형 소화설비 시설에는 일반 배관, 내진형 배관, 펌프 등 이다. 그리고 수계형 소화설비 시설의 동적거통특성을 파악하기 위하여 El-Centro 지진파 50%,70%, 100%, 120% 수준의 가진을 가하였다. 그 결과, 내진형 설비보다 일반형 설비에서 변위 응답과 가속도 응답이 큰 것으로 보아내진형 설비가 일반설비에 비해 내진성능이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 가진 수준별 가속도 응답스펙트럼을 통하여 일반형시설과 내진형 시설의 성능 평가뿐만 아니라 작은 규모의 지진에서도 일반형 설비의 파괴가 일어날 수 있다는 것을 알 수 있었다. 본연구를 통해 수계 소화설비의 내진성능을 평가 할 수 있었고 수계 소화설비의 내진성능 기준을 검증할 수 있었다.

이 논문에서는 유체-구조물-지반의 상호작용을 고려한 해상풍력발전기의 지진응답해석법을 제시하였다. 풍력발전기는 tower와 그 정점에 집중된 질량으로 모델링 되었다. 이 tower는 유연한 해저지반에 기초하고 있는 튜브형 cantilever로 이상화하였다.Tower와 해수 간의 동적 상호작용, 기초와 지반간의 동적 상호작용이 고려된 유체-구조물-지반 연성계의 지배방정식은 부분구조법과Rayleigh-Ritz방법에 의해서 유도되었다. 해수는 압축성 비점성 이상 유체로 이상화하였다. 해수로 포화된 층상지반에 놓인 footing의동적 강성은 Thin Layer법에 의해서 계산하여 상부구조물 모델과 결합시켰다. 이 해석법을 해상풍력발전기 모델의 지진응답해석에 적용하였다. 해석 결과를 준거해와 비교해서 제안한 해석법의 타당성을 검증하였다. Tower의 유연성, 지반의 강성이 해상풍력발전기 지진거동에 미치는 영향을 분석하였다. 유체-구조물 상호작용과 지반-구조물 상호작용의 지진응답에 대한 상대적인 중요도를 비교 평가하였다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 돔 구조물에 대한 동조질량제어장치(TMD)의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 돔 구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 가장 간단한 구조이기도 한 스타 돔 구조물에 수동형 TMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. 본 연구에서는 KBC2009에 따른 인공 지진하중을 수평방향과 연직방향으로 가하여 스타 돔 구조물에 대한 지진응답을 분석하였으며 이를 바탕으로 TMD의 설치에 따른 스타 돔 구조물의 지진응답 제어성능을 분석하였다. 해석결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 지진하중의 방향에 반응하는 스타 돔 구조물의 진동모드 분석을 통하여 수동 TMD를 설치하는 것이 지진응답 제어에 있어서 효과적인 것을 확인할 수 있었다.

최대지반가속도(PGA : Peak Ground Acceleration)는 지진파의 최대값을 나타내는 매개변수(Parameter)이며 주로 지진파의 강도를 나타낸다. PGA가 동일하더라도 지진파에 따라 다른 동적특성을 가질 수 있고 구조물에 미치는 영향도 다를 수 있다. 따라서 PGA만으로 구조물에 미치는 지진의 특성을 평가하는 것은 바람직하지 못하다. 본 연구에서는 구조물의 비탄성 지진응답해석을 위하여 단자유도(Single Degree Of Freedom) 구조물의 시간이력해석 수행하였으며, 수치해석모델은 완전 탄소성(Perfect Elasto-Plastic)으로 가정하였다. 검토한 입력 지진파는 El Centro NS(1940)의 값을 증감한 지진파를 포함한 실측지진파, 인공지진파를 사용하였다. 이와 같은 수치해석을 통하여 PGA가 동일한 인공지진파들에 대해 비탄성 지진응답해석을 수행하고, 각 지진파에 대하여 변위연성도와 누적소산에너지를 비교하였다. 그 결과 동일한 PGA를 가지더라도 지진파에 따라 서로 다른 응답을 확인할 수 있었다. 따라서 지진의 특성뿐 아니라 구조물의 특성을 반영할 수 있는 지표가 필요할 것으로 판단된다. 구조물의 비탄성 지진응답을 대표할 수 있는 SI(Spectrum Intensity)는 속도응답스펙트럼의 일정구간에 대한 적분을 통하여 얻을 수 있다. 이러한 SI와 변위연성도 및 누적소산에너지의 상관관계 분석을 통하여 구조물의 지진에 대한 비탄성응답의 대표값으로 SI가 적합하다는 것을 확인할 수 있다.

비선형 시간이력응답해석에서 입력지진동은 구조물의 탄소성 지진응답을 결정짓는 중요한 요소이다. 시간이력해석에 사용되는 기록지진동파형은 지진발생 메카니즘, 전달경로, 지반의 성질에 따른 여러 가지 인자가 복잡하게 관련되어 있기 때문에 구조물의 지진응답해석에 사용될 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 실무에서 내진설계용 지진동으로 가장 선호하지 않는 입력지진동을 선정하여 인공지진동파형을 작성하였다. 인공지진동은 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성되었다. 기록지지동과 인공지진동을 입력한 1자유도계의 탄성 및 탄소성 지진 응답해석을 수행하여 탄소성 응답스펙트럼 및 입력에너지 응답 특성을 분석하였다. 본 연구에서 작성된 인공지진동은 건축구조물의 탄소성 지진응답해석용 입력지진동으로 충분히 타당성이 있다고 사료된다.

이 논문은 원전구조물의 내진설계에 적용되는 인공지진파의 강진지속시간과 포락함수에 대한 현행 국내 설계기준의 개선과 보완을 위해서 필요한 기반연구에 관한 내용을 다루고 있다. USNRC와 ASCE 4-98에서 제안한 응답스펙트럼과 강진지속시간에 대한 규정이 현재 통상적으로 사용되고 있으며, 첫 번째로 두 기준에 대한 비교와 검토를 수행하였다. 다음으로 총 209개의 암반사이트에서 실제 계측된 규모 5.0 이상인 강진기록을 ASCE 4-98의 강진지속시간기준에 적용한 결과를 통계 처리하여 지진규모에 대한 함수로 표현되는 강진지속시간의 실험적 예측모델을 제시하였다. 마지막으로 강진지속시간이 원전구조물의 지진응답특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 6초에서 20초까지 약 2초 간격으로 강진지속시간을 달리하는 10가지 Case에 대한 인공지진파를 각 30개씩 작성하고, 이들을 적용하여 대만 Hualien 지진시험구조물과 국내 울진 원자력발전소 원자로 격납구조물에 대한 광범위한 지진응답해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다.

본 연구의 목적은 에너지 흡수형 강재 댐퍼를 이용하여 손상순서를 제어함으로써 주구조체를 재사용 할 수 있는 철골조시스템을 개발하고, 지진응답특성을 파악하는 것이다. 이를 위하여 강재 댐퍼의 형상을 제안하고, 제안된 강재 댐퍼의 변형 형상과 응력 분포를 알아보기 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS(ver.10.0)을 이용한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 또한 지진응답특성을 파악하기 위하여 실대형 사이즈 5.4m×2.4m의 1층 철골조 실험체 4개를 설계 및 제작하여 유사동적 지진응답실험을 수행하였다. 본 연구에서 제안하는 강재 댐퍼를 제진요소로 사용하는 경우, 주구조체에 비하여 높은 강성을 갖는 댐퍼가 소폭의 변위에 먼저 소성화함으로써 이력에 의한 지진에너지를 흡수할 수 있으며, 지진응답에서 유리한 것이 판명되었다.

현재 건축 및 토목 구조물의 진동제어에 있어서 준능동제어에 대한 연구가 많이 수행되고 있으며 준능동제어 시스템은 수동제어와 능동제어의 장점을 가지고 있다. 최근 적은 전기 에너지로 제어가 가능한 MR 감쇠기가 개발되어 준능동제어 분야에 적용되고 있으며 이러한 MR 감쇠기를 스마트 감쇠기라 불리고 있다. 본 논문에서는 실시간으로 제어가 가능한 MR 감쇠기를 인접한 두 건축물 사이에 설치하여 제어성능을 알아보고자 한다. 또한, groundhook과 skyhook 제어 알고리즘을 결합한 복합제어 모델을 인접한 건축물의 진동제어에 적용하여 복합제어 모델의 제어성능을 알아보고자 한다. 복합제어 모델을 적용하여 인접한 두 건축물의 진동제어 성능을 분석한 결과, 복합제어 모델이 인접한 두 건축물의 진동제어에 매우 효과적인 것을 알 수 있었다.

대부분의 전단벽 구조물은 통로의 목적으로 개구부를 필요로 하게 되고 전단벽들 사이가 슬래브나 연결보로 연결된 병렬 전단벽의 형태를 띠게 된다. 이러한 구조물에 지진하중이 작용할 때 연결보에 과도한 전단력이 작용하여 연결보가 취성적으로 파괴되거나 전단벽이 먼저 항복하는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 연결보에 감쇠장치를 설치하게 되면 구조물의 진동제어효과와 더불어 연결보의 응력집중 및 취성적 파괴를 막을 수 있어서 내진성능 향상을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 병렬전단벽 연결보 중앙부에 LRB (Lead Rubber Bearing)가 설치된 구조물의 지진응답제어효과 및 응력의 분포를 평가하여 구조적 효율성을 확인하고자 한다. 이를 위하여 병렬전단벽의 거동을 비교적 정확하게 모사할 수 있는 모형화 방법을 제안하였고, 제안된 모형화 방법을 통하여 지진하중을 받는 예제 병렬구조물에 대한 시간이력해석을 수행한 후 지진응답제어성능을 검토하였다.

본 연구에서는 얕은 연약지반에서 구조물-지반 상호작용의 영향을 받는 구조물의 비탄성거동을 정확히 나타낼 수 있는 유한요소해석 방법을 연구하였다. 이를 위하여, 국내의 지반특성을 반영한 얕은 연약지반과 단자유도 구조물로 2차원 유한요소모델을 구성하고, 다양한 지진파와 지반에 대해 OpenSees 해석프로그램을 이용한 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 연약지반의 비선형거동을 반영하기 위하여 일반적으로 흔히 사용되는 등가선형 주파수영역 해석 결과와 비선형 시간이력 유한요소해석 결과의 차이를 검토하였다. 그 비교결과는 등가선형강성을 사용하고 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않는 주파수영역해석은 단주기영역의 구조물의 응답스펙트럼을 과대평가할 수 있음을 보여주었다. 응답스펙트럼에 대한 지반-구조물 상호작용의 영향은 기초크기와 구조물의 질량의 변화와 큰 관계 없이 일정하게 나타났다.

이 논문에서는 댐-호소계의 선형 및 비선형 지진응답 해석을 시간영역에서 엄밀히 수행할 수 있는 해석법을 제시하였다. 댐-호소계는 (1) 선형 또는 비선형으로 거동하는 댐체와 (2) 깊이가 균일하다고 가정한 호소 원역 및 (3) 댐체와 호소 원역 사이 불규칙한 형상의 근역의 세가지 부구조물로 구성된 연계 시스템으로 정식화되었다. 댐체는 선형 또는 비선형 유한 요소로 모델링되고, 호소 원역은 무한 영역으로의 에너지 방사를 엄밀하게 표현할 수 있도록 주파수영역에서 개발된 변위기반 전달경계를 시간영역에서의 포갬적분으로 변환하여 시간증분법과 결합이 용이하게 하였다. 호소 근역을 댐체와 호소 원역이라는 두 개의 부구조물 사이에 저장된 압축성 유체로 모델링하였다. 이 논문에서는 세 개의 부구조물로 구성되는 댐-호소계에 대해 비선형 시간영역 해석을 용이하게 하는 시간증분법을 유도하여 제시하였고 개발된 해석법을 다양한 형상의 댐-호소계의 지진응답 해석에 적용하여 그 정확성을 검증하였다. 이에 추가하여 제시한 기법을 콘크리트 댐의 비선형 지진응답 해석에 적용하여 손상 정도와 부위를 해석 결과로서 보여주었으며 동시에 제시한 기법이 내진성능 평가 등 실무에 바로 활용될 수 있음을 입증하였다.

원자력발전소에 설치되는 주요 전기기기들의 내부 부품을 내진검증하기 위해서는 캐비닛내부응답스펙트럼이 필요하고, 이는 캐비닛의 각 위치에서 정확한 지진응답을 구한 후에 생성이 가능하다. 반면에 대부분의 전기기기는 질량과 강성 분포가 복잡하기 때문에 해석적 방법에 의해 동적 분석을 수행하는 것이 어렵다. 이러한 여건을 감안하여 이 연구에서는 해석과 시험을 조합하여 기기의 지진응답을 예측하는 간편한 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 먼저 충격시험을 통하여 규명된 실험모드특성을 이용하여 독립된 모드방정식을 구성하고, 이로부터 모드응답을 계산한 다음, 각 모드응답을 중첩함으로써 구조물의 지진응답을 예측한다. 제안된 절차의 신뢰성을 검증하기 위해서, 별도로 제작된 단순 강재 프레임 시편에 제안된 절차를 적용하여 지진응답을 예측하고, 이를 실제 진동대시험을 통하여 계측한 결과와 비교하였다. 이 연구를 통하여 충격시험에 의해 얻어진 실험모드특성을 이용하여 구조물의 지진응답을 비교적 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 준능등 동조질량제어장치(STMD)를 이용한 제어기법의 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치 구조물에 일반적인 TMD 및 STMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. STMD의 감쇠력을 조절하기 위해서 널리 사용되고 있는 준능동 제어알고리즘인 그라운드혹(groundhook) 제어기법을 이용하였다. STMD 및 수동 TMD의 성능검토를 위하여 조화지반가속도와 El Centro (1940) 및 Northridge (1994) 지진하중을 사용하였다. 해석결과 수동 TMD에 의해서 아치구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었으며 STMD를 사용하면 수통 TMD 보다 더욱 우수한 응답저감효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

공간구조물은 일반 라멘구조와는 다른 동적특성을 가지고 있으며 이런 동적특성에 관해 많은 연구가 수행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 특정 형태의 공간구조물에 대해 수행되었으며 내진설계를 위해 직접적으로 이용 가능한 연구결과는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 공간구조물의 기본적인 동적특성을 내재한 트러스-아치구조물을 대상으로 양단의 기둥의 길이가 다른 경우에 트러스 아치구조물의 지진응답변화를 분석하고자 한다. 양단 기둥 길이의 차이에 따라 가속도 응답이 수평방향에 비해 수직방향에서 더 많은 영향을 받는다. 따라서 상부구조물을 지지하는 하부구조물의 강성이 다른 경우에 공간구조물의 내전설계에 있어서 수직방향 응답에 대한 고려가 더욱 많이 요구된다.

본 연구에서는 원전 주제어실의 층 지진격리시스템에 대한 지진동 저감성능과 적용성을 평가하기 위해서 실험연구를 수행하였다. 층 지진격리시스템에 적용하기 위해서 납-고무 베어링(LRB)과 마찰진자장치(FPS)를 설계하고 제작하였다. 제어 캐비닛과 액세스 플로어로 구성된 원전 주제어실 부분 실험모형을 제작하여 납-고무 베어링과 마찰진자장치를 각각 설치하여 진동대 실험을 수행하여 지진응답특성을 비교, 평가하였다. 실험을 위해서 원전 주제어실의 운전기준지진(OBE)과 안전정지지진(SSE)의 수평방향 층응답 스펙트럼을 이용하여 인공지진 시간이력을 만들어서 진동대 실험에 사용하였다. 입력지진에 대한 실험모형의 지진응답은 마찰진자장치를 적용한 경우 상대적으로 우수한 지진동 저감특성을 나타냈다.

인접건물 사이에 감쇠기 형태의 에너지 소산장치를 설치하고 연결함으로써, 지진 응답을 줄이고 내진 성능을 향상시킬 수 있는 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 서로 인접한 건물 간의 진동제어를 위하여 준능동 MR 감쇠기를 이용하는 퍼지 제어기법을 제시하고, MR 감쇠기의 감쇠력 조절을 시간에 따라 제어할 수 있도록 제시한 방법으로 제어기를 설계하였다. 제시한 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치모사를 수행하였으며, 다양한 역사지진의 지진응답 해석을 통해서 비제어시, 수동제어 및 준능동 퍼지제어 등에 대한 최대응답을 비교 분석하였다. 수치모사 결과 제시한 방법은, 다양한 주파수 성분을 가진 여러 가지 지진에 대해 매우 효과적인 제진 성능을 보이는 것으로 나타났다.