In order to increase the seismic safety of nuclear power plant (NPP) structures, a technique to reduce the seismic load transmitted to the NPP structure by using a seismic isolation device such as a lead-rubber bearing has recently been actively researched. In seismic design of NPP structures, three directional (two horizontal and one vertical directions) artificial synthetic earthquakes (G0 group) corresponding to the standard design spectrum are generally used. In this study, seismic analysis was performed by using three directional artificial synthetic earthquakes (M0 group) corresponding to the maximum-minimum spectrum reflecting uncertainty of incident direction of earthquake load. The design basis earthquake (DBE) and the beyond design basis earthquakes (BDBEs are equal to 150%, 167%, and 200% DBE) of G0 and M0 earthquake groups were respectively generated for 30 sets and used for the seismic analysis. The purpose of this study is to compare seismic responses and seismic fragility curves of seismically isolated NPP structures subjected to DBE and BDBE. From the seismic fragility curves, the probability of failure of the seismic isolation system when the peak ground acceleration (PGA) is 0.5 g is about 5% for the M0 earthquake group and about 3% for the G0 earthquake group.

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.

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.

건축물의 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 비선형 응답에 중요한 영향을 미치는 요소이다. 지진동의 특성은 표층지반의 성질과 국부적인 지반 조건에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 적합한 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 의한 철근콘크리트 다층 골조구조물의 탄소성 응답특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거 비교적 큰 규모의 지진에서 얻어진 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성하였다. 입력지진동의 탄성 가속도 응답스펙트럼이 동일한반면, 각 입력지진동띄 위상특성이 다른 인공지진동을 입력하여 다자유도 골조 구조물의 지진응답을 분석하여 건축물의 내진설계용 지진동으로서 타당성을 확인하는 것이 목적이다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 기록지진동에 비해 지진응답치가 안정된 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 다층 골조구조물의 비선형 지진응답해석용 입력지진동으로 타당성이 높다고 사료되며, 비선형 지진응답해석용 입력지진동의 강도를 탄성 가속도 응답스펙트럼으로 규준화 하는 것이 합리적이라고 사료된다.

마찰형 감쇠를 갖는 구조물은 구조물의 고유주기, 하중의 특성, 그리고 외부하중에 대한 마찰력의 상대적인 크기에 따라 강한 비선형성을 나타내므로, 구조물의 최대응답을 예측하기 매우 어렵다. 기존의 연구에서는 비선형 시스템을 등가의 선형 시스템으로 치환하거나, 구조물의 비선형 시간이력해석을 통한 응답스펙트럼 분석에 의한 간단한 확률해석에 의해 수행되었다. 지진 하중은 불확실성과 불규칙성을 갖고 있기 때문에 확률적으로 정의된다면, 지진하중을 받는 마찰형 감쇠를 갖는 구조물의 응답 역시 확률분포를 나타낼 것이다. 본 논문에서는 Kanai-Tajimi 필터를 이용해 생성된 인공지진하중에 대해 마찰형 감쇠를 갖는 구조물의 비선형 시간이력 해석이 수행되었다. 그리고 정규분포 확률밀도 함수에 선형 회귀분석을 통해 얻어진 구조물의 주기와 마찰력의 크기에 의한 변수를 업데이트 시킨 마찰형 감쇠를 갖는 구조물의 변위 응답 확률밀도함수식이 제시된다.

유전자 알고리즘을 이용하여 구조물의 지진응답해석에 사용할 인공 가속도시간이력을 작성하는 방법을 제시한다. 유전자 알고리즘을 적용하기 위해서 유전원질에 해당되는 결정변수로서 응답스펙트럼 값을 계산할 진동수를 결정하고, 산술평균 교차연산자와 산술비 돌연변이연산자를 제안한다. 이들 연산자와 전형적인 단순 교차연산자를 사용하여 설계응답스펙트럼에 부합하는 인공 지진파 작성에 사용한다. 또한 작성된 인공 가속도시간이력은 실제 계측되는 지진파의 몇 가지의 외형적 특성을 가져야 하므로 이를 고려한 인공 가속도시간이력이 작성되도록 한다. 이 외형적 특성으로는 가속도시간이력의 포락형태, 지진파의 2수평성분간의 상관관계, 지반의 최대가속도 - 최대속도 - 최대변위 관계 등이다.

건축구조물의 비선형 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 탄소성 지진응답을 좌우하는 중요한 요소이다. 지진동파형은 지진발생과 전파경로에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 대응하는 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 대한 탄소성 응답스펙트럼 특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거의 지진에서 얻어진 기록지진동파형을 이용하여 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성되었다. 작성된 인공지진동은 원 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 주기 T=0.02{\sim}10.0sec 범위에서 설계용 스펙트럼과 매우 근접하게 작성되었다. 인공지진동을 입력한 1자유도계의 탄성 및 탄소성 지진응답해석을 수행하여 탄소성 응답스펙트럼 및 탄소성 응답특성을 분석하였다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 건축구조물의 탄소성 지진응답해석용 입력지진동으로 충분히 타당성이 있다고 사료된다.

지진응답 해석 시 불확실한 지진현상을 추정하여 설계지진파를 선정하는 것은 어려운 일 중의 하나이다. 게다가 제한된 숫자의 설계인자에 상응하는 지진파가 결코 유일하지 않다는 문제도 있다. 따라서 동일한 설계진도에 상응하는 여러 지진파들로부터 구한 응답치들이 서로 크게 차이가 날 수 있다. 본 논문은 이 같은 지진하중의 불확실성을 체계적으로 고려하는 실용적인 지진파 생성 기법을 제시한다. 이 기법은 에너지 개념의 RMS 지진가속도에 기반하며 주요 지진파 설계인자의 불확실성을 고려한다. 시뮬레이션을 통해, 이 새로운 RMS 기법이 지진재해에 상응하는 지진파를 대량 생성하는 경우에 적합하며 따라서 소량의 지진파 생성에 적합한 기존의 방법들과 비교할 때 특히 확률론적 지진응답 해석 시 유용하다는 점을 확인하였다.

최근의 중.소규모의 연이은 지진활동은 한반도도 지진에 대하여 안전지대는 아닌 것으로 생각되고 있으며, 1995년 일본의 Kobe 지진 대 참사는 국내에도 지진에 관한 많은 관심을 고조시키고 있다. 그러나, 국내의 구조물의 내진설계를 위한 사용되는 지진파에 대한 연구는 매우 미흡하며, 최근까지도 국내에서는 외국의 설계용 지진파를 그대로 사용하거나 설계응답스펙트럼을 이용하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국내지진파의 물리적 특성, 즉, 주기-빈도 분포, 확률밀도분포, Fourier Spectrum 및 응답스펙트럼을 구하여 비교.분석하였다. 또한 이상화된 인공지진파를 산출하여 이를 현재 교통량의 폭발적인 증가와 도로의 선형성을 이유로 사각을 가진 교량구조물이 많이 건설되고 있는바, 70^{\circ}사각슬래브교에 대한 지진해석을 수행하여 인공지진의 합리적 해석 횟수를 규명하였다.

The current seismic design parameter demands less distortions and preservation of nonstationary characteristics and phase angle in design acceleration time histories. This research presents an improved iterative spectral matching method in the time domain for generating acceleration time series compatible with the target design spectrum with high frequency enrichment. A modified correction function in time domain referred as windowed adjustment functionto modify the selected initial input ground motion is proposed.

This study presents the comparison or distribution of the dynamic responses with or without soil-structure interaction. As a result, the maximum dynamic displacements and member forces of the suspension bridge with the soil-structure interaction (SSI) are larger than those without SSI. Therefore, the SSI analysis of suspension bridge must be performed more exactly to represent its dynamic responses.