Because a smart isolation system cannot be used as a base isolation system for tall buildings, top-story or mid-story isolation systems are required. In this study, adaptability of a smart top-story isolation system for reduction of seismic responses of tall buildings in regions of low-to-moderate seismicity has been investigated. To this end, 20-story example building structure was selected and an MR damper and low damping elastomeric bearings were used to compose a smart base isolation system. Artificial earthquakes generated based on design spectrum of low-to-moderate seismicity regions are used for structural analyses. Based on numerical simulation results, it has been shown that a smart top-story isolation system can effectively reduce both structural responses and isolation story drifts of the building structure in low-to-moderate seismicity regions in comparison with a passive top-story isolation system.

현재까지 스마트 면진시스템은 일본이냐 미국 같은 강진지역에서 개발되고 적용되어 왔다. 이렇게 강진지역에 있는 건축물을 지진하중으로부터 보호하기 위하여 개발된 스마트 면진시스템은 우리니라와 같은 중약진 지역에 있는 건축물에 그대로 적용되기에는 많은 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 강진지역에 건설되는 건축물을 위한 스마트 면진시스템을 중약진 지역에 건설되는 건축물에 작용하였을 때 발생하는 문제점음 검토해보았다. 이를 위하여 예제구조물로 대공간 아치구조물을 선택하였고 스마트 면전시스템은 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 구성하였다. 강진지역과 중약진 지역에서 발생하는 지진하중으로는 기존에 발생한 역사지진을 바탕으로 인공지진을 생성하였다. 수치해석결과 강진지역에 건설되는 대공간구조물을 위하여 개발된 스마트 면진시스템을 그대로 중약진 지역에 적용하면 면진효과가 상당히 줄어들므로 스마트 제어장지의 용량이 중약진 지역에 맞추어 주의 깊게 설계되어야 함을 알 수 있었다.

한반도의 Gutenberg-Richter b값에 관한 기존 국내 연구결과로부터 최적값을 전문가 패널을 통해 도출하였다. 전문가 패널에 의한 평가 결과, Gutenberg-Richter b값은 지진원 구역에 상관없이 한반도 전체에 걸쳐 비교적 일정하며 그의 평균값은 0.96으로 추천되었다. 지진지체구조는 4가지로 의견이 수렴되었다. 패널평가 결과를 신울진 1.2호기 원전부지에 적용하여 지진재해도에 미치는 영향을 분석하였다. 연구대상 부지의 평균재해도 수준은 전문가 패널평가결과 적용 이전에 비해 0.2g에서 최소 약 70-80% (0.6-0.7 order) 감소하였고, 지진재해도의 불확실성 폭은 0.2g (15%-85% 신뢰구간)에서 현저하게 감소하였다. 향후, 지진재해도분석 시 b값을 지진원 전체에 균일하게 보수적으로 0.95를 적용할 것을 제안하였다.

최근의 근단층지반운동인 Northridge 지진(1994, 미국), Kobe 지진(1995, 일본), Izmit 지진(1990, 터키)은 큰 수직성분의 영향으로 건축물 및 교량에 심각한 손상을 주었다. 일반적인 건축구조물의 내진설계에서 지진하중의 수직성분을 고려하여 설계하는 경우는 드물다. 본 연구에서는 지진하중의 수직성분 영향의 고려 유무에 따른 예제구조물의 기둥부재의 축력의 변화와 부재 단부의 소성힌지회전각을 산정하여 시스템의 손상상태를 평가하여 보았다. 해석결과 축력의 증가는 기둥부재의 손상에 의한 전체 구조시스템의 story collapse mechanism의 가능성을 주게 되므로 근단층지반운동이 예상되는 부분에서는 지진하중의 수직성분에 대한 영향을 고려하여야할 것으로 판단된다.

Seismic design codes are developed mainly based on the observation of the behavior of structures in the high seismicity regions where structures may experience significant amount of inelastic deformations and major earthquakes may result in structural damages in a vast area. Therefore, seismic loads are reduced in current design codes for building structures using response modification factors which depend on the ductility capacity and overstrength of a structural system. However, structures in low seismicity regions, subjected to a minor earthquake, will behave almost elastically because of the larger overstrength of structures in low seismicity regions such as Korea. Structures in low seismicity regions may have longer periods since they are designed to smaller seismic loads and main target of design will be minor or moderate earthquakes occurring nearby. Ground accelerations recorded at stations near the epicenter may have somewhat different response spectra from those of distant station records. Therefore, it is necessary to verify if the seismic design methods based on high seismicity would he applicable to low seismicity regions. In this study, the adequacy of design spectra, period estimation and response modification factors are discussed for the seismic design in low seismicity regions. The response modification factors are verified based on the ductility and overstrength of building structures estimated from the farce-displacement relationship. For the same response modification factor, the ductility demand in low seismicity regions may be smaller than that of high seismicity regions because the overstrength of structures may be larger in low seismicity regions. The ductility demands in example structures designed to UBC97 for high, moderate and low seismicity regions were compared. Demands of plastic rotation in connections were much lower in low seismicity regions compared to those of high seismicity regions when the structures are designed with the same response modification factor. Therefore, in low seismicity regions, it would be not required to use connection details with large ductility capacity even for structures designed with a large response modification factor.

For areas such as the Korean Peninsula, which have moderate seismic activity but no available records of strong ground motion, synthetic seismograms can be used to evaluate ground motion without waiting for a strong earthquake. Such seismograms represent the estimated ground motions expected from a set of possible earthquake scenarios. Local site effects are especially important in assessing the seismic hazard and possible ground motion scenarios for a specific fault. The earthquake source and rupture dynamics can be described as a two-step process of rupture initiation and front propagation controlled by a frictional sliding mechanism. The seismic wavefield propagates through heterogeneous geological media and finally undergoes near-surface modulations such as amplification or deamplification. This is a complex system in which various scales of physical phenomena are integrated. A unified approach incorporates multi-scale problems of dynamic rupture, radiated wave propagation, and site effects into an all-in-one model using a three-dimensional, fourth-order, staggered-grid, finite-difference method. The method explains strong ground motions as products of complex systems that can be modified according to a variety of fine-scale rupture scenarios and friction models. A series of such deterministic earthquake scenarios can shed light on the kind of damage that would result and where it would be located.

현행 약진지역의 내진설계기준은 주로 강진지역에서의 연구결과에 근거하고 있다. 하지만, 약진지역의 경우 지진하중보다는 중력하중이나 풍하중에 의해 구조설계가 지배되므로 구조물의 초과강도가 강진지역의 경우보다 증가하게 된다. 따라서 약진지역에 적합한 내진설계기준을 마련하기 위해서는 강진지역에 적용되는 반응수정계수를 약진지역에 그대로 적용할 수 있는지에 대한 검증이 필요하다. 본 연구에서는 건축구조물에 대한 소성해석을 통해 그 연성도와 초과강도를 산정하고 이에 근거하여 현행 반응수정계수의 적절성 여부를 검토하였다. 강진, 중진, 약진지역 등에서의 초과강도와 연성요구도를 비교하기 위하여 UBC-97에 근거하여 설계된 예제구조물을 선정하여 해석을 수행하였다. 해석결과에 의하면 약진지역의 초과강도가 강진지역보다 크기 때문에 동일한 반응수정계수에 대한 약진지역의 연성요구도는 강진지역에서보다 적게 된다. 따라서 동일한 반응수정계수를 이용하여 설계된 약진지역 구조물의 경우 접합부에서의 소성회전각 요구량을 강진지역의 경우에 비하여 상대적으로 저감시킬 수 있을 것이다.

국내와 같이 풍하중이 지배 횡하중으로 작용하는 중/약진대라 할지라도 초고층건물의 설계를 담당하고 있는 구조기술자는 특정세기의 잠재지진(가령 재래기 500년 정도의 설계용지진동 또는 재래기 2400년 정도의 최대한도지진)이 구조시스템에 미칠 수 있는 구조적 영향을 합리적으로 평가할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 중/약진대로 분류되는 국내의 지진환경하에서, 국내 구조사무소의 평균적 실무관행에 따라 내풍설계된 초고층 철골중심가새골조를 가정하여 지진해석을 수행하고 내진성능을 평가하였다. 내풍설계에서 요구되는 사용성 요건 및 횡력저항 철골부재에 부과돠는 폭-두께비 제한 등으로 인해 상당한 크기의 시스템 초과강도(system overstrength)가 유입됨을 확인할 수 있었다. 내풍설계과정에서 부차적으로 기인하는 이 시스템 초과강도로 인하여, 본 연구의 세장비 6 이상의 철골조 초고층 중심가새골조는 2400년 재래기의 최대한도지진에 대해서도 즉시입주 가능한 거동수준에서 탄성적으로 저항할 수 있음을 확인하였다.

This paper reports a part of research work on earthquake resistance consideration in regions of moderate seismicity, which is being carried out in the Department of Civil Engineering, Hong Kong University of Science & Technology. The possible seismic hazard in Hong Kong, which is located in a region of moderate seismicity, is described. A case study is presented to compare the wind and earthquake effects on Hong Kong buildings and to assess whether seismic analysis and desing is necessary for building structure. Potential problems of reinforced concrete buildings under earthquake effects in regions of moderate seismicity are discussed.

Korea is located in either low of moderate seismicity continental region. It is realized that the design codes and underlying design concept of high seismicity region may not be a, pp.opriate to low and moderate seismicity regions. The aim of this paper is to search seismic design concept that is deemed to be a, pp.opriate to low and moderate seismicity regions. To this end, the seismicity of Korea will be introduce first and important aspects of seismic design in moderate seismicity region will be discussed. The two-level code system that is going to be adopted in the future seismic regulations of Korea will be introduced.

In order to facilitate correct understanding for active fault which is widely used to be future destructive earthquake source, defination, criteria of identification, characteristics, and estimation for active fault are reviewed. Typical examples for correlations between active fault and seismicity are also presented. An optimum strategy to identify active fault and make clear the relation between seismicity and mapped faults in the Korean Peninsula are proposed.

In order to reduce seismic responses of a structure, additional dampers and vibration control devices are generally considered. Usually, control performance of additional devices are investigated for optimal design without variation of characteristics of a structure. In this study, multi-objective integrated optimization of structure-smart control device is conducted and possibility of reduction of structural resources of a building structure with smart top-story isolation system has been investigated. To this end, 20-story example building structure was selected and an MR damper and low damping elastomeric bearings were used to compose a smart base isolation system. Artificial earthquakes generated based on design spectrum of low-to-moderate seismicity regions are used for structural analyses. Based on numerical simulation results, it has been shown that a smart top-story isolation system can effectively reduce both structural responses and isolation story drifts of the building structure in low-to-moderate seismicity regions. The integrated optimal design method proposed in this study can provide various optimal designs that presents good control performance by appropriately reducing the amount of structural material and damping device.

Adaptability of a smart top-story isolation system for reduction of seismic responses of tall buildings in regions of low-to-moderate seismicity has been investigated in this study. To this end, 20-story example building structure was selected and an MR damper and low damping elastomeric bearings were used to compose a smart base isolation system. Artificial earthquakes generated based on design spectrum of low-to-moderate seismicity regions are used for structural analyses.