최근 발생지진 관측자료를 이용한 응답스펙트럼 분석
Analysis of Response Spectrum of Ground Motions from Recent Earthquakes
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초록
최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 74개 및 89개이며 주파수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값를 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 1 ㎐ 이상의 전체 고주파수 영역에서 수평 성분 스펙트럼이 Reg. Guide 1.60 보다 높은 값을 보여 주었다. 수직성분은 약 7~8 ㎐ 부근에서 약간 초과하였다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 3개 지반조건에 적용한 결과를 분석 자료와 동시에 비교한 결과 특히 약 2초(0.5 ㎐) 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SE 지반조건)에서 수평 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 수직성분은 전체 주기 영역에서 SD 지반조건의 기준과 유사한 특징을 보여 주었다. 물론 이러한 현상은 국내 지각의 주파수별 감쇠 및 부지 직하부의 감쇠 특성 등과 복합적으로 관련되어 발생한 현상으로 판단된다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 수평 성분의 약 1 ㎐ 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 기준의 보수성을 심각하게 고려할 필요가 있다.
Abstract
The horizontal and vertical response spectra using the observed ground motion from the recent 5 macro earthquakes were analysed and then were compared to both the seismic design response spectra(Reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings(1997). 74 horizontal and 89 vertical observed ground motions, without considering soil types, were used for normalization with respect to the peak acceleration value of each ground motion. The results showed that the horizontal MPOSD(Mean Plus One Sigma Standard Deviation) response spectra revealed much higher values for the whole frequency bands above 1 ㎐ than Reg. Guide(1.60). For the vertical response spectra, the results showed slightly higher than just between 7 and 8 ㎐ frequency band. The results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum for the 3 different soil types and showed that the horizontal MPOSD response spectra revealed much higher values for the whole periods below 2 second(0.5 ㎐) than those of SE soil type. The vertical response spectra showed similar to the values of the Korean Standard Response Spectrum of SD soil type. These spectral values dependent on frequency could be related to characteristics of the domestic crustal attenuation and the effect of each site amplification. However, through the qualitative improvements and quantitative enhancement of the observed ground motions, the conservation of horizontal seismic design response spectrum should be considered more significantly for the whole frequency bands above the 1 ㎐.
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