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초록

한국어

구조물의 비선형 응답을 가장 정확하게 산출할 수 있는 해석법은 비선형 시각이력법(NHA)이지만, 비선형 직접적분법에 따른 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 이에 따라 다자유도계 구조물의 비선형 정적해석과 단자유도계의 비선형 동적응답을 고려하여 구조물의 비선형 응답을 보다 간편하게 산정하는 약산적인 방법들이 연구되고 있다. 이러한 약산법들로서 능력스펙트럼법(CSM)과 비선형 직접스펙트럼법(NDS) 등이 기존에 제시된바 있으나, 산정과정은 비교적 간단한 대신 1차모드만 고려하는 제한성을 갖고 있다. 또한, CSM은 반복과정이 요구되며 해가 수렴하지 않거나 수렴하여도 오차가 크게 발생하는 경우가 생긴다. 그리고 NDS는 단자유도계의 항복강성비와 진동주기에 대한 비선형 가속도 스펙트럼이 존재하지 않는 범위에서는 연성계수를 구할 수 없는 등의 취약점 등이 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 약산법들의 문제점을 개선하기 위하여, 고차모드를 고려하는 한편 변위 및 가속도를 시각이력대신 비선형 변위 스펙트럼과 가속도 스펙트럼으로부터 구하여 구조물의 비선형 응답을 약산적으로 산정할 수 있는 스펙트럼 모드해석법( SMA)을 제시하고 그 정확성 및 특성을 검토하는 것을 연구의 목적으로 한다. 전반적으로 볼 때, SMA는 TMA보다 정확도가 높을 뿐만 아니라, TMA는 복잡한 시각이력해석이 요구되지만 SMA는 응답스펙트럼을 사용하므로 산정방식에서도 SMA가 간편하다. 또한, pushover횡력분포로서, 모드형상횡력분포는 질량모드횡력분포에 비하여 응답오차가 약 2.0% 작다. 결과적으로, 모드형상횡력분포와 스펙트럼 모드해석법을 사용한 경우의 평균 응답오차는 약 5.0%정도인 것으로 나타난다.

영어

The most accurate method for computing nonlinear behavior of structure is nonlinear dynamic analysis, but it is time-consuming and necessary more efforts. So, approximate nonlinear methods have been studied to conveniently estimate nonlinear response of structure with sufficient accuracy and practicality. Capacity spectrum method(CSM) and nonlinear direct spectrum method(NDS) were suggested as the methods of approximate analysis. Although these process of calculation are simple, still have the weakness of considering the first mode only. Accordingly, spectrum modal analysis(SMA) is proposed here to estimate nonlinear response of structure with consideration of higher modes and to improve existing approximate methods. In this study, nonlinear response of structure under earthquake loads is estimated by NHA(nonlinear history analysis), SMA and TMA(time history modal analysis). And it is to look over accuracy of SMA compared with other exact and approximate methods. When estimating nonlinear seismic responses, SMA provides more accurate results with less computation efforts than TMA with respect to exact NHA. As a pushover lateral force for stiffness curve of ESDF, mode shape distribution shows better estimates than mass mode distribution. Comparing nonlinear peak responses of structures by approximate and rigorous methods demonstrate that the average error of SMA with mode shape lateral force distribution is about 5.0%.

목차

Abstract
 1. 서론
  1.1 연구배경 및 목적
  1.2 연구방법 및 범위
 2. 비선형 모드해석법
  2.1 운동방정식
  2.2 강성골격곡선
  2.3 사각이력 모드해석법
  2.4 스펙트럼 모드해석법
 3. 해석 모델 및 변수
  3.1 해석모델
  3.2 입력지진 및 스펙트럼
  3.3 Pushover횡력 및 모드변수
 4. 응답산정 결과
  4.1 모드형상횡력분포
  4.2 질량모드횡력
 5. 해석결과 분석
 6. 결론
 참고문헌

저자

• 유진오 [ Yoo, Jin-Oh | 동명대학교 건축공학과 박사과정 ]
• 임남기 [ Lim, Nam-Gi | 동명대학교 건축공학과 교수, 공학박사 ]
• 김재웅 [ Kim, Jae-Ung | 동아대학교 건축공학과 교수, 공학박사 ] 교신저자

참고문헌