Regulatory Guide (RG) 1.60 presents the response spectra for the seismic design, especially for the safe shutdown earthquake (SSE), of nuclear power plants. This guide is applicable to a two-step process involving the issuance of construction permits and operating licenses (10 CFR Part 50) as well as the issuance of combined construction and operating licenses (COLs), early site permits (ESPs), and standard plant design certifications (10 CFR Part 52) [1]. New reactor designs, however, require modified design response spectra (MDRS) by broadening the high-frequency range from design response spectra (DRS) in RG 1.60. In order to generate artificial time histories to meet the acceptable criteria described in NUREG-0800 [2], it9s necessary to develop the power spectral density of the MDRS. In this paper, we generate the artificial earthquake time histories of the MDRS for further research.

KAERI has planned to carry out a series of dynamic tests using a shaking table and time-history analyses for a channel-type concrete shear wall to investigate its seismic performance because of the recently frequent occurrence of earthquakes in the south-eastern parts of Korea. The overall size of a test specimen is ×× 2500 mm×3500 mm×4500 mm, and it consists of three stories having slabs and walls with thicknesses of 140 mm and 150 mm, respectively. The system identification, FE model updating, and time-history analysis results for a test shear wall are presented herein. By applying the advanced system identification, so-called pLSCF, the improved modal parameters are extracted in the lower modes. Using three FE in-house packages, such as FEMtools, Ruaumoko, and VecTor4, the eigenanalyses are made for an initial FE model, resulting in consistency in eigenvalues. However, they exhibit relatively stiffer behavior, as much as 30 to 50% compared with those extracted from the test in the 1st and 2nd modes. The FE model updating is carried out to consider the 6-dofs spring stiffnesses at the wall base as major parameters by adopting a Bayesian type automatic updating algorithm to minimize the residuals in modal parameters. The updating results indicate that the highest sensitivity is apparent in the vertical translational springs at few locations ranging from 300 to 500% in variation. However, their changes seem to have no physical meaning because of the numerical values. Finally, using the updated FE model, the time-history responses are predicted by Ruaumoko at each floor where accelerometers are located. The accelerograms between test and analysis show an acceptable match in terms of maximum and minimum values. However, the magnitudes and patterns of floor response spectra seem somewhat different because of the slightly different input accelerograms and damping ratios involved.

According to several seismic design standards, a ground motion time history should be selected similar to the design response spectrum, or a ground motion time history should be modified by matching procedure to the design response spectrum through the time-domain method. For the response spectrum matching procedure, appropriate seed ground motions need to be selected to maintain recorded earthquake accelerogram characteristics. However, there are no specific criteria for selecting the seed ground motions for applying this methodology. In this study, the characteristics of ground motion time histories between seed motions and spectral matched motions were compared. Intensity measures used in the design were compared, and their change by spectral matching procedure was quantified. In addition, the seed ground motion sets were determined according to the response spectrum shape, and these sets analyzed the response of nonlinear and equivalent linear single degrees of freedom systems to present the seed motion selection conditions for spectral matching. As a result, several considerations for applying the time domain spectral matching method were presented.

가속도로부터 변위를 계산 방법 중 상대적으로 사용이 간단한 변위재구성기법이 Lee et al.(2010)과 Hong et al.(2010)에 의해 제안되었다. 목표주파수는 변위재구성기법을 사용할 때 사용자가 결정해야 할 중요한 변수 중 하나로 이것을 결정하기 위해선 주파수영역 분석에 대한 경험이 필요하다. 이 논문은 지진하중을 받는 사장교에 한정된 변위재구성기법의 목표주파수 결정 방법을 제시한다. 사장교가 지진에 의해 가진될 경우 목표주파수는 유효한 모드의 고유주파수 중 가장 낮은 주파수로 결정된다. 여기서 유효한 모드라 함은 가속도의 자유도에 유의미한 영향을 주는 모드형상을 가진 모드를 의미한다. 제안된 목표주파수 결정방법의 타당성을 검증하기 위해 포항지진 발생 당시 측정된 3개 실 교량의 주경간 중앙에서 측정된 가속도와 변위 시간이력을 분석했다. 또한 제안된 방법을 포항지진 발생 당시 측정된 실교량의 주탑 상단 가속도에 적용해 계산된 변위를 분석했다.

In this paper, for a seismic analysis of an offshore subsea manifold, Response Spectrum Analysis(RSA) and Time History Analysis(THA) were conducted under a various analysis conditions. Response spectrum and seismic design procedure have followed ISO19901-2 code. In case of THA, The response spectrum were converted into artificial earthquake history and both of Explicit and Implicit solvers were used to examine the characteristics of seismic analysis. For the verification, Various seismic analysis methods were applied on a single degree of freedom beam model and a simplified model of the actual manifold. The difference between the results of RSA and THA on the simplified manyfold model evaluated for the analysis of the actual manifold. Because THA is impossible in case of real complex structure such as a manifold, Safety of the actual manifold structure was accessed by using the RSA and the difference between the results of RSA and THA from the simplified model.

이 논문에서는 스펙트럴 요소법과 외연적 시간적분법을 이용해 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치해석 기법을 제시한다. 2차원 영역에서의 탄성파 해석을 위해 해석영역을 유한 영역으로 한정하고 파동이 반사되지 않도록 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly matched layer(PML)를 도입하였다. PML이 포함된 시간영역 파동방정식의 유한요소해법을 위해 스펙트럴 요소법을 적용하였고 Legendre- Gauss-Lobatto 수치적분법을 사용하여 질량행렬을 대각화하였다. 2차 미분방정식 시스템의 파동방정식을 1차 미분방정식 시스템으로 변환하였고 병렬화를 통한 탄성파 해석 성능의 최적화를 위해 외연적 시간적분법인 4차 Runge-Kutta 방법을 이용해 해석영역에서의 변위응답을 계산하였다. 2차원 해석영역에서 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치예제를 통해 제시한 외연적 스펙트럴 요소법의 정확성을 검증하였고 PML로 인한 반사파의 감쇠효과를 확인하였다. 외연적 시간적분법을 통한 탄성파 해석 기법은 3차원 영역과 같은 대규모 문제에서의 탄성파 수치해석을 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

A pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) structural is one of the most widely used composite member in construction. In generally, PFRP members is composed of plate elements so that it needs to evaluate stability problems when they are used by construction members. On the other hand, creep effect may be occurred in PFRP members under sustained load. Primary to experiment for PFRP creep, previous works are studied. In the previous work related to buckling of PFRP member, it can be calculated buckling strength of PFRP members when it is known that material property of longitudinal and transverse direction of PFRP members. The researches for creep behavior of PFRP has been conducted and time-dependent degradation elastic moduls can be predicted by the empirical equation. In this study, it will be conducted creep test for PFRP and time-dependent stress-strain relationship will be plotted. It is expected that long-term buckling behavior of PFRP is evaluated by theoretical and numerical method such as finite element method.

현재 사용되고 있는 대부분의 풍진동해석법은 진동수영역의 스펙트럼 해석법에 기초하고 있다. 스펙트럼해석법은 하중 및 응답의 위상각을 무시하게 되며 그에 따라 병진방향 및 비틀림 방향의 모드 응답조합이 어려워질 수 있다. 본 연구에서는 일반화 밑면 모멘트 스펙트럼밀도함수로부터 재생된 풍하중 시간이력을 이용하여 병진, 비틀림 방향이 연계된 구조물의 응답을 해석하는 시간이력 해석법에 대해서 다룬다. 제시된 시간이력 해석법의 적용성을 검토하기 위하여 직사각형 평면을 가지는 40층 규모의 구조물을 대상으 로 해석을 수행하였다. 수치해석결과에 의하면, 시간이력해석법에 의하여 질량중심으로부터 멀리 떨어진 곳의 비틀림 모드에 의한 응답특성을 파악할 수 있었으며, 병진방향과 비틀림방향 모드 응답의 조합에 의하여 보다 정확한 응답예측이 가능한 것을 알 수 있었다. 또한 해석된 응답을 이용하여 사용성능 및 처짐 성능평가를 수행할 수 있기 때문에 예비설계 단계에서 보다 정밀한 내풍 성능평가가 가능한 것을 알 수 있었다.

가스 생산용 해양플랜트 설비의 경우 폭발의 위험에 노출되어 있으며, 폭발사고는 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 폭발사고에 의한 피해를 최소화하기 위해서는, 폭발하중에 의한 구조부재의 동적응답 특성을 명확히 파악할 필요가 있다. 폭발하중의 경우 매우 짧은 시간 동안에 구조물에 가격되었다가 소멸되기 때문에 구조부재의 고유주기 및 폭발하중의 지속시간을 고려한 동적응답 평가가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 가스 폭발하중의 경우, 부 압력단계가 전체 하중 이력에서 상당 부분 존재하며, 본 연구에서는 이러한 부 압력단계의 형상에 따라 총 하중 지속시간을 결정하는 하중 모델을 제안하였다. 방화벽은 폭발사고 시 장비 및 인명 피해를 방지하고자 FPSO 탑사이드 모듈 사이에 배치되는 구조부재이므로 폭발하중에 의한 응답이력 특성 분석이 반드시 필요하다. 때문에 무 감쇠 단 자유도 모델에 가스 폭발하중을 적용하여 변위응답 특성을 분석하였으며, 평판으로 구성된 방화벽의 FE 모델을 이용한 하중 지속시간과 구조부재들의 고유주기를 고려한 응답 특성을 분석하였다. LS-DYNA를 이용한 선형/비선형 구조해석 분석결과, 부 압력단계의 지속시간이 구조물의 동적응답에 큰 영향을 주는 것을 보였다.

In this study, 5-story structures were designed in accordance with KBC2009 for inelastic time history analysis of RC IMRF. Bending moment-curvature relationship for beam and column was identified with fiber model and bending moment-rotation relationship for beam-column joint was calculated with simple and unified joint shear behavior model and moment equilibrium relationship for the joint. The hysteretic behavior was simulated with three-parameter model suggested in IDARC program. The analytical results showed that the inelastic shear behavior of the joint could be neglected in the structural design for seismic design category C but the structure of category D did not satisfy the criteria of FEMA 356 for collapse prevention performance level.

강한 지진에 대한 필로티형 고층 철근콘크리트 건물의 거동을 묘사하기 위한 해석기법의 개발과 성능평가를 위해, 상부벽식 하부 골조형식인 필로티형 건물에 대한 1/12축소 진동대 실험결과와 OpenSees를 이용하여 실험모델에 대한 비선형 시간이력해석을 수행한 결과를 비교하였다. 하부골조 형식은 모두 골조로 이루어진 형태(BF)와 전단벽이 한쪽 외부골조에 치우쳐 비틀림이 발생하는 형태(ESW)의 실험체에 대해 해석연구를 수행하였다. 철근과 콘크리트의 응력-변형률관계를 정의한 후 이를 단면에 이식시킨 섬유모델을 통해 비선형거동을 나타내도록 하였으며, 벽체는 MVLEM모델을 이용하였다. 해석결과 본 논문에서 제시한 비선형 모델은 필로티층의 거동(예를 들면 필로티층의 항복강도와 강성 상부구조물의 흔들림, 거동, 그리고 축력의 변화에 따른 축강성과 전단강성의 변화)을 비교적 정확하게 묘사하였다. 그러나 MVLEM으로 벽체의 비선형거동을 구성한 결과 거시거동은 실제 모델을 잘 따랐으나, 비틀림이 주된 진동주기일 때 발생하는 벽체 횡강성의 급격한 증가와 Warping현상으로 인해 코너기둥에 발생하는 과도한 인장력은 제대로 반영하지 못하였다. 비선형 해석으로 설계부재력을 구할 경우 실제보다 약 20{\sim}30% 작게 나타났는데, 이는 실험과 해석방법의 차이때문에 발생한 것으로 보이며, 비선형 거동이 과도하게 발생한 수준의 지진에 대해서는 필로티형 건물의 거동특성을 충실히 나타내었다.

최근 구조물의 지진해석에서 시간이력 지진해석의 필요성이 증대되고 있는데, 시간이력해석을 위해서는 최소7개의 지진기록을 사용하도록 IBC2003, ASCE와 KBC2005의 내진설계 기준에서 요구하고 있다. 시간이력 지진해석을 위해 지진기록의 선정은 주어진 대지 조건에 따른 설계스펙트럼을 만족하도록 시간이력 지진기록을 설계 지반조건과 유사한 지반에서 계측된 지진기록들 중에서 선정하거나 설계스펙트럼을 만족하는 인공지진기록을 생성하여 사용할 수 있지만, 이 연구에서는 절충적 방법으로 태평양지진연구센터(PEER) 데이터베이스에서 암반 지진기록으로 알려진 50개 계측지진기록을 이용하여 7개 인공 시간이력 지진기록을 생성하였다. 일차 조정계수를 곱한 지진응답스펙트럼이 목표설계스펙트럼에 최적합한 7개 지진기록을 선정하고, SRSS 평균값이 목표설계스펙트럼과 최소의 오차를 갖게 하는 최적합화법으로 구한 조정계수를 선정된 각 지진기록에 곱하여 7개 인공 시간이력 지진기록군을 생성하였다.

최근까지도 많은 시간이력 지진해석이 연약지반의 증폭영향을 고려하지 않고 연약지반 위 지표면에서 기록된 지진거동으로 수행되었다. 그러나 합리적인 구조물의 지진해석을 위해서는 지반조건을 고려하고 암반지진기록을 이용하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 연구를 위해 태평양지진연구센터(PEER)에서 제공하는 공개된 1557개의 지진기록 중에서 26개 암반지진기록을 선정하고 암반지진 기록의 특성을 분석하였다. 연구결과에 의하면, 지반조건을 고려하지 않고 지진규모로부터 지진가속도를 추정하는 것은 합리적이지 못하며, PEER 데이터베이스 암반지진기록으로는 지진가속도, 지진규모, 진앙거리 사이의 일반적인 상관관계를 추정하는 것도 어려운 것으로 평가되었다. 그러나 이 연구에서 선정한 26개 암반지진기록은 구조물-지반체계의 시간이력 지진해석을 위해 암반지진기록으로 사용할 수는 있지만, 이 지진기록을 사용할 때에도 지진가속도, 지진규모, 진앙거리 및 지반조건이 유사한 지진기록을 사용하는 것이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다.

본 논문에서는 제4세대 소듐냉각고속로(Sodium-Cooled Fast Reactor)의 후보 노형으로 선정된 KALIMER-600에 대한 단순 지진해석모델을 개발하고 시간이력 지진응답해석을 수행하여 수평 면진설계(Seismic Isolation) 기술이 적용된 원자로건물의 주요기기 및 구조물에서의 지진응답 성능을 분석하였다. 개발된 단순 지진해석모델은 원자로건물, 원자로시스템, 주요 기기, 중간 열전달계통 배관, 그리고 면진장치를 포함하며 각각은 상세 유한요소해석을 통한 동특성 비교검증을 통하여 정확성을 검증하였다. 안전정지기준 0.3g의 설계인공지진 하중에 대한 시간이력 지진응답해석을 수행하여 면진설계와 비면진 설계조건에 따른 원자로 주요 부위에서의 층응답스펙트럼을 비교분석한 결과 KALIMER-600의 면진성능이 우수한 것으로 나타났다.

본 논분은 평판구조물의 동적 시간이력해석을 수행하기 위하여 개발된 사절점 판요소에 대하여 기술하였다. 이 요소는 두꺼운 판에서 발생하는 횡전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin(RM)가정을 도달하였다. 알려진 바와 같이 RM가정을 바탕으로 개발된 판요소가 얇은 판에 적용되면 전단강성 과대현상(,Shear Locking Phenomenon)을 일으키는데 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 가변형도법을 이용한 대체변형도를 자연좌표계에 준하여 명시적으로 유도하였다. 개발된 저차 판요소는 중앙 차분법을 이용한 명시적인 동적 해석 알고리즘에 적용되었으며 이때 판의 대각질량행렬은 특별집중질량법을 사용하여 형성하였다. 개발된 판의 성능은 수치예제를 통하여 평가하고 검증하였다.

사회 인프라 시설물 중 발전 플랜트 시설물에 있어 외부 하중 유입 즉, 지진하중 등에 의한 구조물의 구조 건전성은 보장 되어야 하며, 구조물 내부에서 운용되는 전기기기와 같은 비구조요소의 기능적 안전성 또한 확보되어야 한다. 이에 따라 플랜트 구조물 및 내부 기기의 지진 안전성에 관한 연구가 활발히 수행되고 있으나 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 지진동에 의한 구조적 및 기능적 건전성이 확보되어야 하는 전기기기 캐비닛 구조물을 대상으로 3방향 역학적 계산이 가능한 유한요소를 이용하여 상세하게 모델링하였으며, 지진 해석의 방법론으로 응답스펙트럼해석과 시간이력해석을 진행하였다. 또한, 두 해석법을 통해 도출된 전기기기 캐비닛의 응답수준을 파악하고 그 값을 비교하여 내부 기기 등에 대한 내진해석 방법론을 제시하고자 하였다.