비대칭 벽식 구조의 변위기초 내진성능평가 및 보강
Displacement-based Seismic Assessment and Rehabilitation of Asymmetric Wall Structures
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초록
편심이 있는 구조물이 지진하중을 받는 경우 비틀림의 발생으로 특정부재에 응력 및 변위가 집중되고 이는 전혀 예상치 못한 구조물의 파괴를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 각 횡저항 부재의 한계변위를 기반으로 하여 구조물 전체의 횡변위와 비틀림각의 관계도(D-R Relationship: Displacement-Rotation Relationship)를 작성하고 변위스펙트럼을 이용하여 내진성능평가를 수행하는 방법을 제안한다. 제안된 내진성능평가의 방법은 시간이력해석의 결과를 이용해서 검증하였다. 또한 다양한 지진수준에 대해 구조물의 다른 성능수준을 기준으로 하는 다단계 내진성능평가를 수행하였다. 최종적으로 그 결과를 기준으로 D-R 관계도를 이용한 내진보강 전략을 제시하였다. 내진보강은 각 부재의 강도/강성을 증가시키는 방법과 연성도를 증가시키는 두 가지의 방법을 사용하였다. 특히 강도/강성을 증가시키는 내진보강 전략에서는 보강의 최적화를 위하여 보강전략을 최적화 문제로 구성하고 BFGS Quasi-Newton method를 이용하여 최적보강전략을 수립하는 과정을 제시하였다.
Abstract
Torsional behavior of eccentric structure under seismic loading may cause the stress and/or deformation concentration, which arouse the failure of the structure in an unexpected manner. This study suggests D-R relationship which shows the overall displacement and rotation of the system based on the ultimate displacement capacity of the each lateral load resistant member. Using the suggested D-R relationship and displacement spectrum, the seismic assessment is conducted and verified in comparison with the time history analysis result. Multi-level seismic assessment is considered which takes multiple seismic hazard levels and respective performance levels into account. Finally, based on the seismic assessment result, seismic rehabilitation process is presented. In this research, two rehabilitation methods are considered. One is done by means of stiffening/strengthening the seismic resistant members, and the other is based on the member ductility. Especially, in the first method, to optimize the rehabilitation result, the rehabilitation problem is modeled as an optimization problem, and solved using BFGS quasi-Newton optimization method.
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