Structures of high-rise buildings are less prone to earthquake damage. This is because the response acceleration of high-rise buildings appears to be small by generally occurring short-period ground motions. However, due to the increased construction volume of high-rise buildings and concerns about large earthquakes, long-period ground motions have begun to be recognized as a risk factor for high-rise buildings. Ground motion observed on each floor of the building is affected by the eigenmode of the building because the ground motion input to the building is amplified in the frequency range corresponding to the building's natural frequency. In addition, long-period components of ground motion are more easily transmitted to the floor or attached components of the building than short-period components. As such, high-rise buildings and non-structural components pose concerns about long-period ground motion. However, the criteria (ASCE 7-22) underestimate the acceleration response of buildings and non-structural components caused by long-period ground motion. Therefore, the characteristics of buildings’ acceleration response amplification ratio and non-structural components were reviewed in this study through shake table tests considering long-period ground motions.

Seismic designs for Korean nuclear power plants (NPPs) under earthquakes’ design basis are noticed due to the recent earthquake events in Korea and Japan. Japan has developed the technologies and experiences of the NPPs through theoretical research and experimental verification with extensively accumulated measurement data. This paper describes the main features of the design-time history complying with the Japanese seismic design standard. Proper seed motions in the earthquake catalog are used to generate one set of design time histories. A magnitude and epicentral distance specify the amplitude envelope function configuring the shape of the earthquake. Cumulative velocity response spectral values of the design time histories are compared and checked to the target response spectra. Spectral accelerations of the time histories and the multiple-damping target response spectra are also checked to exceed. The generated design time histories are input to the reactor building seismic analyses with fixed-base boundary conditions to calculate the seismic responses. Another set of design time histories is generated to comply with Korean seismic design procedures for NPPs and used for seismic input motions to the same reactor containment building seismic analyses. The responses at the dome apex of the building are compared and analyzed. The generated design time histories will be also applied to subsequent seismic analyses of other Korean standard NPP structures.

최근 지진가속도 계측기의 활용성에 대하여 많은 관심이 대두되고 있다. 하지만 계측데이터를 활용하지 않거나 최대 가속도 데이터만 이용하고 있는 실정으로 계측한 데이터의 활용을 위한 방안 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지진가속도계측기 설치대상 구조물 중 사장교의 지진가속도 계측자료를 활용한 교량의 긴급 안전성평가 방법에 대하여 조사하고, 대상 교량을 선정하여 최근 연구동향 중 대표적인 3가지 안전성평가 기법을 적용하여 적용의 문제점과 개선사항에 대하여 분석하였다. 분석결과 첫째로 변위를 통한 안전성평가에서는 계측 지점의 변위산출에서 장주기 특성이 오차를 증가시키는 경향을 확인하였다. 둘째로 통계지표를 통한 안전성 평가를 통해서 표준편차의 증가에 따라 첨도가 일정하게 유지되는 특성을 확인하였고, 이를 활용하여 차량통행이 많은 주간시간에 첨도를 활용한 안전성 평가가 가능할 것으로 분석하였다. 마지막으로 고유주기 변화를 통한 안전성 평가는 계절적인 요인으로 고차모드에서 고유주기 변화가 크게 나타나는 특성을 확인하였고, 1차 모드의 고유진동수를 통해서 구조물의 손상을 평가할 수 있을 것으로 분석하였다.

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.

This study develops an empirical prediction equation of spectral acceleration responses of earthquakes which can induce structural damages. Ground motion records representing hazards of low-to-moderate seismic regions were selected and organized with several influential factors affecting the response spectra. The empirical equation and estimator coefficients for acceleration response spectra were then proposed using a robust nonlinear optimization coupled with a regression analysis. For analytical verification of the prediction equation, response spectra used for low-to-moderate seismic regions were estimated and the predicted results were comparatively evaluated with measured response spectra. As a result, the predicted shapes of response spectra can simulate the graphical shapes of measured data with high accuracy and most of predicted results are distributed inside range of correlation of variation (COV) of 30% from perfectly correlated lines.

In this study, effectiveness of seismic retrofitting methods using passive damping devices was investigated through numerical analyses of short-period structures under earthquakes which have short-duration and high-frequency impulse characteristics similar to Geyongju earthquakes. Displacement spectra of elastic systems and ductility demand of inelastic systems were evaluated by increasing viscous or friction damping. The damping devices could reduce responses of the structures with shorter structural period than 0.2s. The earthquakes similar to impulse load did not induce the responses of the structures with longer period than 0.4s, and the effects of the damping devices which generates damping forces proportional to structural responses became insignificant.

In this paper, time and frequency domain characteristics of Gyeong-ju earthquakes were investigated, and nonlinear time history analyses were conducted for bi-linear hysteretic structures excited by short-duration ground accelerations. Previous studies showed that larger inelastic displacements than the peak displacement of the corresponding elastic system were observed especially for the structures with structural period shorter than 0.3s, and the similar results could be obtained when long-duration ground accelerations were used as excitation loads. For the short-duration earthquakes, however, the inelastic displacements were not so large and almost identical to the peak elastic displacements.

This study suggests a prediction model of ground motion spectral shape considering characteristics of earthquake records in Korea. Based on the Graizer and Kalkan’s prediction procedure, a spectral shape model is defined as a continuous function of period in order to improve the complex problems of the conventional models. The approximate spectral shape function is then developed with parameters such as moment magnitude, fault distance, and average shear velocity of independent variables. This paper finally determines estimator coefficients of subfunctions which explain the corelation among the independent variables using the nonlinear optimization. As a result of generating the prediction model of ground motion spectral shape, the ground motion spectral shape well estimates the response spectrum of earthquake recordings in Korea.

Seismic intensity deduced from instrumental data has been evaluated using the empirical relationship between intensity and peak ground acceleration (PGA) during an earthquake. The Japan Meteorological Agency (JMA) developed a seismic intensity meter, which can estimate the real-time seismic intensity from seismic motions observed at a local site to evaluate the damage during the earthquake more correctly. This paper proposes a practical application of the JMA intensity to dams during the 2013 earthquake in Yeongcheon, Korea. In the present paper, seismic intensity was estimated from the relationships between accelerations observed at Yeongcheon Dam. Estimated seismic intensities were in the range of 0 to 3, which was verified from the displacements of dams and the variation of the ground water level observed at Yeongcheon dam during the earthquake. The JMA intensity, which is determined by considering the frequency, duration of cyclic loading, etc., was 0 (zero) and there was no damage to Yeoncheon dam during the earthquake.

In industrial facilities sites, the conventional method determining the earthquake magnitude (M) using earthquake ground-motion records is generally not applicable due to the poor quality of data. Therefore, a new methodology is proposed for determining the earthquake magnitude in real-time based on the amplitude measures of the ground-motion acceleration mostly from S-wave packets with the higher signal-to-ratios, given the Vs30 of the site. The amplitude measures include the bracketed cumulative parameters and peak ground acceleration (As). The cumulative parameter is either CAV (Cumulative Absolute Velocity) with 100 SPS (sampling per second) or BSPGA (Bracketed Summation of the PGAs) with 1 SPS. The arithmetic equations to determine the earthquake magnitude are derived from the CAV(BSPGA)-As-M relations. For the application to broad ranges of earthquake magnitude and distance, the multiple relations of CAV(BSPGA)-As-M are derived based on worldwide earthquake records and successfully used to determine the earthquake magnitude with a standard deviation of ±0.6M.

지진파의 푸리에 가속도스펙트럼(Fourier Acceleration Spectrum)에 기반한 계측진도 평가방법(Sokolov and Wald, 2002)의 국내 적용성을 평가하기 위해 관련 논문(연관희 등, 2009)에서 평가된 국내 지진의 진도 MMI {leq} IV 범위에 대한 진도별 FAS 평균(m)과 표준편차({\sigma}) 모델을 이용하여, FAS 진도평가방법의 타당성을 평가하여 보았다. FAS 통계특성 모델 평가시 사용된 지진관측자 료의 FAS를 이용하고 본 연구에서 프로그램으로 구현된 FAS 진도평가기법을 적용할 경우 관측된 진도를 {\sigma} = 0.74 MMI의 오차로 추정할 수 있었으며, 오차의 지진규모-거리 의존성을 추가로 보정할 경우 오차를 {\sigma} = 0.61 MMI 까지도 저감할 수 있었다. 또한 본 방법을 MMI {\leq} IV에 대한 국내 FAS 통계특성 모델과 MMI {\geq} V에 대한 전 세계 FAS 통계특성 모델을 함께 이용하여, 진도 VI 이상인 국내 피해지진의 진도를 미소지진관측자료의 지진원특성을 이론적으로 증가시켜 도출된 스펙트럼을 이용하여 추정한 결과 최대 진도추정 오차 0.63 이내로 예측할 수 있었다.

본 연구에서는 지진파의 푸리에 가속도스펙트럼(Fourier Acceleration Spectrum)에 기반한 계측진도 평가방법(Sokolov and Wald, 2002)을 국내에 적용하기 위해 국내 지진 MMI {\leq} IV 범위에 대한 진도별 FAS 통계특성(평균과 표준편차) 모델을 기상청 발표 진도자료로 부터 도출된 65개 지진에 대한 등진도구역도(Isoseismal Maps)와 등진도구역도 상의 일관된 부지특성을 갖는 580개 수평성분 FAS 자료를 기반으로 경험적으로 도출하였다. 일관된 부지특성을 갖는 FAS는 특정 지진관측소에서 관측된 FAS를 국내 지반물성을 대표할 수 있는 D 등급관측소(연관희와 서정희, 2007)의 부지증폭특성을 갖도록 변환하여 도출하였다. 국내 지진의 MMI {\leq} IV의 FAS 평균값은 로그영역에서 진도에 비례하는 선형성을 나타내었으며, 진도 IV에 대한 FAS 평균은 전 세계 모델과 유사한 특징을 보였다. 또한 진도 MMI {\leq} IV의 FAS 표준편차는 진도 V 이상의 전 세계적인 모델의 표준편차 보다는 크게 평가되었으나, 진도 IV에 대한 전 세계적인 모델의 표준편차보다는 현저히 낮은 값을 나타내었다.

응답스펙트럼은 내진설계에 있어서 중요한 기초자료의 하나이다. 응답스펙트럼을 얻기 위하여, 한반도에서 발생하는 지진들의 지진원 특성에 근거하여 다수의 강진동을 Boore(2005)에 의해 개발된 컴퓨터 프로그램 SMSIM을 사용하여 모사하였다. 여러 연구결과들에 대한 충분한 검토를 통하여, 모사에 필요한 입력자료들을 선정하였다. 모사된 강진동으로부터 얻은 응답스펙트럼은 가속도 1.0 g에 대하여 정규화하여 미국 원자력위원회(1973)의 표준응답스펙트럼과 비교하였다. 이 연구에서 얻어진 응답스펙트럼의 스펙트럼 진폭은 대략 10 Hz 이상의 고주파 대역에서 표준 응답스펙트럼 값에 비하여 큰 것으로 나타났다. 또한 응력강하량의 변화에 따른 응답스펙트럼의 변화를 평가하였다. 그 결과 큰 응력강하량에 대한 응답스펙트럼의 스펙트럼 진폭은 저주파 범위내에서 큰 값을 나타냄을 제시하였다.

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.

지진가속도에 의한 부재의 지진거동 특성은 실험적인 방법 또는 등가의 정적실험으로부터 추정되어 온 것이 대부분이다 본 연구에서는 지진가속도에 의한 철근콘크리트 전단벽체의 지진응답 및 파괴거동 특성을 유한요소법을 사용한 해석적인 기법에 의해서 예측하였다 콘크리트 부재에서 균열은 필연적으로 발생하게 되며 이로 인한 부재의 강도 및 강성의 감소 철근의 항복 및 하중의 반복성으로 인한 균열의 개폐등이 수반된다 본 연구에서는 이와 같은 콘크리트와 철근의 비선형 특성을 고려한 이축응력상태에 대한 재료모델과 동적해석 알고리즘을 범용 수치해석기법인 유한요소법을 사용하여 해석프로그램으로 구현하였다 지진가속도를 받는 전단벽을 대상으로 지진응답 및 파괴거동등을 본 연구의 해석적인 방법으로 예측하였으며 그 결과를 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

Earthquake safety assessment software of the cable-stayed bridge using the seismic acceleration measurement date was developed. Various safety assessment indices for evaluation structural safety and serviceability of bridges are discussed. A systematic approach is proposed to process the raw data for generating appropriate safety assessment indicators. The software for structural state evaluation includes (i) format conversion of raw data, (ii) noise filtering, (iii) generation of assessment index, (iv) state evaluation. Determination of the limit state included in the condition evaluation step is discussed and an example of the graphic user interface of the software is shown.

Earthquake safety assessment software of the cable-stayed bridge using the seismic acceleration measurement date was developed. Various safety assessment indices for evaluation structural safety and serviceability of bridges are discussed. A systematic approach is proposed to process the raw data for generating appropriate safety assessment indicators. The software for structural state evaluation includes (i) format conversion of raw data, (ii) noise filtering, (iii) generation of assessment index, (iv) state evaluation. Determination of the limit state included in the condition evaluation step is discussed and an example of the graphic user interface of the software is shown.