Seismic demand on nonstructural components (NSCs) is highly dependent on the coupled behavior of a combined supporting structure- NSC system. Because of the inherent complexities of the problem, many of the affecting factors are inevitably neglected or simplified based on engineering judgments in current seismic design codes. However, a systematic analysis of the key affecting factors should establish reasonable seismic design provisions for NSCs. In this study, an idealized 2-DOF model simulating the coupled structure-NSC system was constructed to analyze the parameters that affect the response of NSCs comprehensively. The analyses were conducted to evaluate the effects of structure-NSC mass ratio, structure, and NSC nonlinearities on the peak component acceleration. Also, the appropriateness of component ductility factor (R p) given by current codes was discussed based on the required ductility capacity of NSCs. It was observed that the responses of NSCs on the coupled system were significantly affected by the mass ratio, resulting in lower accelerations than the floor spectrum-based response, which neglected the interaction effects. Also, the component amplification factor (a p) in current provisions tended to underestimate the dynamic amplification of NSCs with a mass ratio of less than 15%. The nonlinearity of NSCs decreased the component responses. In some cases, the code-specified R p caused nonlinear deformation far beyond the ductility capacity of NSCs, and a practically unacceptable level of ductility was required for short-period NSCs to achieve the assigned amount of response reduction.

초록  In this study, the structural analysis of sway brace device for earthquake-proof which can fix a pipe installed in the building was carried out. The sway brace device was analyzed to evaluate not only the deformations of adaptor fitting, support brace member, structure attachment fitting and clamp sway brace fitting that compose it, but also the effective stress of adaptor fitting combined with support brace member by shear bolt. As a result of structural analysis, it can be seen that the deformation of support brace member influences most of the deformation of sway brace device and the design of adaptor fitting must be modified. Above all, it indicates that the sway brace device is suitable for Korea Fire Institute(KFI) approval standard since its total deformation is smaller than the maximum displacement proposed by KFI. The result of this study can be effectively used to investigate the effective stresses and deformations without the performance test of sway brace device according to its setting angle.

In this study, the seismic safety of nuclear power plant structures is evaluated and verified by performing a vibration test on a relatively simple shear wall structure. The shear walls are the prominent members of nuclear power plants and resist the seismic load. The shear wall structure is designed and manufactured to perform shaking table tests and is used to increase the accuracy of the analytical method by comparing them with the numerical analysis results. Different results will be checked and more efficient application methods will be studied depending on the method of designing reinforced concrete structures.

우리나라는 지진에 대해 비교적 안전한 지역으로 인식되고 있었으나, 최근 경주지진과 포항지진이 발생하면서 시설물에 상당한 피해가 발생되면서 지진피해 저감장치를 적용한 내진설계 및 보강에 대한 연구와 개발이 수행되고 있다. 이미 건축된 구조물의 유지⋅보수에 대한 관심이 높아짐에 따라, 구조물의 감쇠, 강성 등을 국부적으로 변화시켜 지진 하중에 의한 에너지를 흡수하고 소산시키는 내진설계 방식인 제진기술이 활용되고 있다. 그러나 강한 지진이 발생할 때 제진 장치의 손상으로 인하여 사용성이 매우 떨어지게 되는 문제점이 발생되고 있다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 구조물의 가새 부재에 별도의 열처리를 하지 않고 응력 제거만으로 원형복원이 가능한 초탄성 형상기억합금을 적용하는 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비좌굴 가새 부재에 초탄성 형상기억합금을 사용하여 자동복원이 가능한 프레임 구조물을 구성하여 비선형 정적해석을 수행하여 구조물의 내진성능을 평가하고, 초탄성 형상기억합금의 재료적 특성의 우수성을 검증하고자 한다.

본 연구에서는 옹벽 구조물의 내진성능 평가를 위해 2차원 유한요소 해석을 수행하였다. 2차원 유한요소 모델은 실제로 시공된 옹벽 구조를 기반으로 2차원 평면변형 요소로 모델링되었으며, 지반은 각각 유한요소와 무한요소로 모델링 하였다. 지진하중은 총 38개의 인공 지진을 생성하여 사용하였고, 생성된 인공 지진파를 11개의 PGA로 나누어 총 418회의 시간이력해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 바탕으로 옹벽 구조물의 지진에 대한 취약도를 분석하였다. 취약도 분석 결과 콘크리트 및 철근의 취약도 곡선이 낮은 PGA 수준에서 급격히 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 유한요소 해석 결과를 바탕으로 실제 현장의 옹벽 구조에서 상대적으로 낮은 수준의 지진파가 발생하더라도 높은 파괴확률로 인해 지진에 상대적으로 취약함을 확인하였다.

In this study, finite element (FE) analysis was performed to evaluate the seismic performance of the water treatment plant, which is a major state of the art water treatment plant, to predict tensile cracks and compressive failure. The FE model simulation for two facilities of the water purification plant was made considering the initial conditions, boundary conditions and water effect. For the nonlinear dynamic analysis, seismic analysis was performed using ground acceleration. Tensile cracks and compressive failure are analyzed and the effects on the structures are analyzed. As a result of the analysis, tensile cracks can be predicted to occur in the main structure.

Current seismic design provisions such as ASCE 7-10 provide criteria for selecting ground motions for conducting response history analysis. This study is the sequel of a companion paper (I – Ground Motion Selection) for assessment of the ASCE 7-10 criteria. To assess of the ASCE 7-10 criteria, nonlinear response history analyses of twelve single degree of freedom (SDF) systems and one multi-degree of freedom (MDF) system are conducted in this study. The results show that the target seismic demands for SDF can be predicted using the mean seismic demands over seven and ten ground motions selected according to the proposed method within an error of 30% and 20%, respectively

For estimating the seismic demand of buildings, most seismic design provisions permit conducting linear and nonlinear response history analysis. In order to obtain reliable results from response history analyses, a proper selection of input ground motions is required. In this study, an accurate algorithm for selecting and scaling ground motions is proposed, which satisfies the ASCE 7-10 criteria. In the proposed algorithm, a desired number of ground motions are sequentially scaled and selected from a ground motion library without iterations.

1970년대 이후 한국의 빠른 경제성장 동안에 수로나 철도 등 많은 지중구조물들이 건설되었다. 1988년에 내진설계가 의무 화되었으나, 1988년 이전의 지중 구조물들은 내진설계가 반영되지 않았다. 따라서, 이러한 지중 구조물들은 지진이 일어났을 때 안전성을 확보하기 위해 효과적인 내진 보강방법이 필요하다. 그러한 이유로, 본 연구에서는 새롭게 개발된 보강재를 이 용한 RC 박스 지중 구조물 우각부 보강공법의 내진성능에 대하여 분석하였다. 이 공법은 박스구조물 우각부에 Pre-flexed member를 설치하여 외력에 저항력을 증대시키는 원리이다. 타당성을 검증하기 위해서 새로이 개발된 보강재와 기존의 보강 재를 실험과 유한요소해석으로 비교하였다. 유한요소모델에서 강재의 비선형 모델은 J2 Plasticity Model을 기초로 하고 콘 크리트는 CEB-FIP MODEL CODE 1990로 모델링되었다. 또한, 설계반영을 위한 박스 구조물과 보강재와의 합성률을 산정 하였다. 보강재와 박스구조물은 Tie에 의해 완전 부착된 상태의 연결조건 하에서 해석이 수행되었으며, 하중-변위곡선에서 실험과 유한요소해석의 결과가 서로 일치하였다.

Unreinforced masonry (URM) buildings are known to be highly vulnerable to seismic loadings. Although significant physical variation may exist for URM buildings that fall into a same structural category, a single set of fragility curves is typically used as a representation of the seismic vulnerability of the URM structures. This study investigates the effect of physical variation of URM structures on their seismic performance level. Variables that describe the physical variation of the structure are defined based on the inventory analysis. Seismic behavior of the structures is then monitored by changing the variables to investigate the effect of each variable. The analysis results show that among the variables considered the seismic performance of URM building depends on the variation of the width, the aspect ratio, and the number of story. The need for further research on the modeling of the connections between the walls and diaphragms and the torsional effect is also addressed.

최근 신재생 에너지 중 하나인 풍력발전에 대한 관심이 증가하고 있다. 풍력발전은 토지구입비, 소음문제에 자유로운 해상풍력으로 추세가 옮겨가고 있으며 이를 위한 연구개발이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 그러나 해상에 위치한 풍력발전을 위한 설계기준은 국내, 국외 모두 없는 실정이다. 이 점을 고려하여 국내, 국외의 구조설계기준인 도로교 설계기준, 항만 및 어항 설계기준, DNV OS를 참고하여 다중 파일기초 콘크리트 지지구조물(MCF)의 내진해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 또한 시간에 의한 효과를 확인하기 위하여 시간이력 해석 또한 수행되었다. 부가질량법(Added-mass method)을 사용하여 물과 구조의 상호작용을 고려하였고 물의 유무에 따라 구조물의 반응을 비교하였다.

최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.

This study presents a structural safety analysis method for a plant annunciator panel under the seismic effect. Seismic qualification analysis for the nuclear plant annunciator panel is carried out to confirm the structural integrity and the results are represented by required response spectra. For the numerical analysis, finite element method is adopted. Mode combinations are also used to obtain the reliability of the spectrum analysis. The analysis results shows that the nuclear plant annunciator panel is designed as a dynamically rigid assembly, without any resonance frequency blow 33Hz. The calculated stress of the nuclear plant annunciator panel is much less than yield stress of used steel.

The paper introduces Multi-Platform Analysis (MPA) for the seismic performance of a structure controlled by Magneto-Rheological (MR) dampers and presents analytical assessment of the effect of MR damper when taking into account nonlinear behavior of the structure. This paper introduces the MR Damper Plugin that can facilitate communication between MATLAB/Simulink and a finite element analysis tool in order to account for more complex inelastic behavior of the structure with MR dampers. The MPA method using the developed MR Damper Plugin is validated with experimental results from the real-time hybrid simulation. By utilizing the proposed MPA method, the three-story RC structure controlled by MR dampers is more realistically modeled and its performance under seismic loads is investigated. It is concluded that MR damper designed for a linear structure is not effective in a nonlinear structure and can overestimate the effect of MR damper. This work is expected to overcome difficulties in the analytical assessment of structural control strategies for complex and nonlinear structures by obtaining more reliable results.

본 연구는 인공지진파 및 기록 지진파를 이용하여, KBC2009 규준으로 설계된 강구조 건물의 거대 건물에 대한 내 력 여유도를 평가하는 것을 목표로 하고 있다. 이 논문에서는 검정에 있어서 콘크리트 슬래브로 층강성이 고정되어 있는 2-D 프레임을 고려하였고, 각각의 프레임을 구성하고 있는 보와 기둥 부재는 각 부재단에 소성힌지를 적용하 였다. 검정에 사용한 해석법은 응답 스펙트럼을 이용한 모드 해석과 기록 및 인공지진파를 이용한 시간이력해석을 선택하여 모델의 거동을 조사하였으며 해석에서는 P-delta 효과를 고려한다.

본 논문에서는 지하공간에 설치되는 지중구조물에 대한 내진해석에 관한 연구로 구조물의 거동특성과 내진설계방법의 종류에 따라 수치해석을 실시하였다. 이를 위해 현재 가장 많이 실무에 적용되고 있는 내진설계방법인 등가정적해석법과 응답변위법을 적용하고 정밀한 해석이 가능한 시간이력해석법에 의해 검증을 시행하였으며 구조물 내진해석은 3-D 모델링에 의해 구조물-지반 상호작용을 고려하고 국내의 콘크리트구 조설계기준에 따라 수행하였다. 해석 결과 현재 실무에서 적용되고 있는 등가정적해석법과 응답변위법을 적용하는 경우 정밀한 동적해석법 보다 다소 크게 산정되어 실무 적용에 문제가 없음을 확인 할 수 있었다.

지진하중에 의한 구조물의 손상 및 피해는 지진에 의한 동적 하중을 고려한 구조물의 내진설계의 도입을 통하여 저감시킬 수 있으며, 이 때 내진설계 도입으로 인한 구조물의 내진성능 향상 및 그에 필요한 비용을 동시에 고려하여 내진설계 도입의 적합성을 검증해야한다. 본 연구에서는 내진성능의 확률적 평가를 위해서 지진하중과 구조물 자체에 내재되어 있는 불확실성을 고려하여 빌딩구조물의 지진취약도를 작성하였으며 시뮬레이션의 효율성을 높이기 위한 Latin Hypercube 샘플링 기법을 도입하여 해석을 수행하였다. 내진 설계 도입의 필요성 검증을 위해서는 구조물의 물리적 내진성능 이외에도 구조물의 사회적, 경제적 기능 및 가치에 대한 고려가 필요하며 이러한 요소를 고려한 의사결정해석 절차를 등가비용모델의 예를 들어 제시하였다.

본 연구에서는 현재 국내에서 면진설계를 적용하여 개발중인 KALIMER(Korea Advanced Llquid Metal Reactor) 액체금속로에 대한 내진설계 및 지진해석을 위하여 핵심구조물인 원자로구조물에 대한 단순 지진해석모델을 개발하였다 이를 이용하여 면진설계의 경우와 비면진 설계의 경우에 대한 동특성분석과 시간이력 지진해석을 수행하여 비교평가하였다. 또한 ASME 설계코드에 따른 응력한계요건을 검토하기 위하여 등가 지진응력해석을 수행하고 이로부터 내진여유도를 계산하였다 지진안전성에 대한 하나의 지표로서 원자로 구조물이 견딜수 있는 최대지진하중을 결정하기 위한 한계지진하중(Limit seismic load)을 저의하였다 지진해석결과 면진된 KALIMER 원자로구조믈은 비면진된 경우에 비하여 가속도응답과 구조물간의 상대변위응답이 현저히 감소하였고 충분한 내진여유도로 인하여 한계지진하중이 0.8g로 나타났다.

내진설계를 하고 있는 나라들이 채택하고 있는 내진해석방법중 가장 일반적인 응답스펙트럽법(Response Spectrum Method)은 지진하중을 정적 수평하중으로 치환하여 정적해석하는 것을 기본으로 하고 있다. 여기서 계산된 대치수평하중은 구조물의 소성화에 따른 비선형거동으로 부터 오는 에너지분산현상 및 감쇠(damping)현상 등을 고려하기 위하여 소위 반응수정계수(behavior factor)란 일정수로 나누어 준다. 응답스펙트럼법에 의한 내진설계의 정확도를 좌우하는 지금까지 사용되어지고 있는 반응수정계수는 정확한 계산값들이 아닌 경험적인 값들이다. 반응수정계수를 해석적으로 결정하기 위해서는 구조물의 극한상태에 대한 정의가 선결되어져야 한다. 본 논문에서는 지진하중하에서 강구조물의 한계상태를 기하학적측면과 사용성 측면 및 재료공학적 측면에서 검토하였고 3가지 형태의 구조물을 모델로 하여 반응수정계수를 계산하였다.