구조물의 내진해석 기법 (용어 정리)

구조물의 내진해석 기법에 대해서, 한국어/영어 모두 통일된 용어가 존재하지 않는다. 그래서, 이 포스팅에서는 혼란을 마치고 통일된 미국의 ASCE 7-22기준에 기반하여 용어를 분류하여 구분해 볼까 한다.

 

1. Equivalent Lateral Force(ELF) Procedure

  - 이 방법은 Design Response Spectrum(설계응답스펙트럼)에서 구조물의 주기에 해당하는 $S_a$ (스펙트럴 가속도)로 부터 밑면전단력 등을 계산하는 유사정적(Pseudo static)방법이라 할 수 있다.

  - 구조물의 주기를 계산하기 위해 단순화된 예측식이 사용되며, 단자유도 구조물로 가정한다고 할 수 있다.

  - 우리나라에서는 이 방법을 단일모드스펙트럼이란 방법으로 소개되고 있는 듯하다.

 

2. Linear Dynamic Analysis

  2.1 Modal Response Spectrum Analysis

  - 이 방법은 다자유도 구조물에서 적용되는 방법으로 다음의 순서를 따른다

     1) Modal Analysis (모우드해석)을 통해 1, 2, $\cdots$ n차 고유주기, 고유모우드를 찾는다.

     2) Design Response Spectrum(설계응답스펙트럼)에서 1, 2, $\cdots$ n차 고유주기에 해당하는 $S_a$ (스펙트럴 가속도)를 찾는다.

     3) 1, 2, $\cdots$ n차 모우드의 참여도를 결정해서 이에 따라 CQC, SRSS방법등으로 각 모우드의 응답을 합한다

  - 우리나라에서는 이 방법을 다중모드스펙트럼 방법으로 부르기로 했어요.

  - 이 방법에서 가정사항은 개별 모우드의 응답은 SDOF(단자유도) 구조물의 응답으로 보아서, Design Response Spectrum으로 부터 각 SDOF(단자유도) 구조물의 고유주기에 해당하는 $S_a$ (스펙트럴 가속도)를 찾는 가정을 합리화 한다. 나는 이 방법이 말이 안된다고 생각하지만..

  - 이 방법에서 각 모우드의 응답에 대한 Phase information(위상정보)이 없다. 그래서, 각 모우드의 $S_a$ (스펙트럴 가속도)를 그냥 더해버리면, 각 모우드의 최대응답이 동일 시간에 발생한다는 가정을 하여야 한다. 

  - 이게 말이 안되는 거 같으니까 CQC나 SRSS같은 방법을 도입하게 되었다.

 

  2.2 Linear Response History Analysis

  - 이 방법은 다자유도 구조물에서 적용되는 방법으로 다음의 순서를 따른다

  - 이 방법을 적용하기 위해서는 입력지진 시간이력이 필요하다.

     1) 주파수영역 전달함수를 이용하여 구조물의 응답 (시간이력을 도출한다)

       - 이걸 Modal superposition (모우드 중첩법)이라 부르기로 했어요.

    2) 각 모우드별 단자유도 구조계의 운동방정식에 대해서 시간이력 해석을 수행한다.

       2-1) 각 모우드별 응답시간이력을 더한다.

3. Nonlinear Response History Analysis