지진 내진 번역(한국어 원본)2. 지진해석 방법
2.1 등가정적 해석(Equivalent Static Analysis)
등가정적 해석법(Equivalent Static Analysis)이란 지진의 영향을 등가의 정적 하중(Equivalent Static load)으로 환산한 후에 이를 이용하여 정적 해석(static analysis)을 수행함으로써 구조물의 지진에 의한 거동(behavior)을 예측하는 방법이다. 등가정적 해석법은 구조물마다 동적 특성이 틀리고 가장 흔한 일반적인 형태의 구조물인 정형구조물을 대상으로 하고 동적 특성이 특이한 구조물인 비정형구조물에 대해서는 정확도가 떨어지는 경향이 있다. 등가정적해석법은 다음의 가정에 부합되는 경우에는 신뢰도가 높은 해석결과를 예상 할 수 있으나 그 이외의 경우에는 신뢰성이 떨어지는 해석결과를 얻게 된다.
구조물은 정형이거나 정형에 가깝다
구조물의 거동은 기본 진동모드(vibration mode)에 의하여 지배적으로 영향을 받는다.
고차 진동모드의 영향은 크지 않으며 기본 진동모드에 의한 영향을 일부 수정함으로써 고려될 수 있다.
구조물의 거동은 탄성범위 안에서 일어난다.
구조물은 독립적으로 거동하며 지반(ground)과의 상호작용은 무시한다.
2.2 응답 스펙트럼 해석(Response Spectrum Analysis)
선형다자유도 진동계의 지진응답(seismic response)이 각 진동모드의 겹침에서 주어지는 것을 이용하여, 각 진동모드마다의 최대 응답치를 응답스펙트럼 곡선(response spectrum curve)을 사용하여 구하고, 이들의 최대 응답치를 산출한다.
최대응답치의 근사치를 부여하는 방법으로서 일반적으로는 SRSS(Square Root of Sum of Squares Method)방법이 사용된다.
이 방법은 다른 진동모드의 고유주기(natural period)가 충분히 떨어져 있을 때에는 좋은 근사를 부여하지만, 이들이 근접한 경우에는 과대한 결과를 초래하는 경우가 있다. 이러한 점을 보완하는 방법으로서 CQC(A Complete Quadratic Combination Method)방법이 있다.
2.2.1 SRSS(Square Root of Sum of Squares Method)
각 모드별 응답을 제곱하여 더하고 제곱근을 취하는 방법으로 내진설계(seismic design)에서 가장 많이 사용하는 방법이다. 구조물의 특성에 따라서 응답이 과소 또는 과대평가 될 수 있다.
2.2.2 CQC(A Complete Quadratic Combination Method)
모드 간의 확률적인 상관도를 고려하기 위한 방법 중의 하나로, 각 모드별로 상관계수(correlation coefficient) 모드별 감쇠비(damping ratio)와 모드간 진동수비를 이용하여 구하고 이를 각 모드별로 곱한 후에 제곱근을 취하여 산출하는 방식이다.
2.3 시간이력응답해석법(transient response analysis)
시간이력응답해석법(transient response analysis)은 모드중첩법과 직접적분법으로 분류할 수 있다. 일반적으로 구조물이 탄성거동을 하는 경우에는 모드중첩법이 편리하게 사용되며, 구조물이 비선형거동을 하는 경우에는 직접적분법이 사용된다. 지진발생시 지반운동의 시간에 따른 변화를 알 때 구조물의 거동을 알아낼 수 있는 가장 정확한 해석방법으로 중요한 구조물의 설계, 구조물의 비선형 해석 등 정밀 해석을 요구하는 경우에 적용된다. 직접적분법은 진동계의 운동방정식을 시시각각 직접 수치적분하여 응답을 구하는 것으로 적분방법에 따라 Newmark의 β법, Wilson의 θ 법, Runge-Kutta법, 선형가속도법 등이 있다.
3. 지진해석 절차 및 고려사항
부유체 구조물(FOWT)의 내진해석 절차는 다음 그림과 같다. |
지진 내진 번역(영어 번역본)2. Methods of seismic analysis
2.1 Equivalent Static Analysis
Equivalent Static Analysis refers to a method of predicting the behavior of a structure by converting the influence of an earthquake into the equivalent static load and using it to conduct static analysis. Equivalent static analysis is conducted for regular structures of the most common type whose dynamic characteristics differ from structure to structure, and this analysis tends to be less accurate for irregular structures with unique dynamic characteristics. The equivalent static analysis can be expected to be highly reliable in the event that the following assumptions are met, but otherwise the analysis results will be less reliable.
The structure is regular or close to regular.
The behavior of the structure is dominantly influenced by the basic vibration mode.
The influence of higher vibration modes is not very big, and can be taken into consideration by partially modifying the influence of the basic vibration mode.
The behavior of the structure occurs within the elastic range.
The structure behaves independently, and its interaction with the ground will be ignored.
2.2 Response Spectrum Analysis
The seismic responses of the linear multi-DOF vibrometer uses what is given by the superposition of vibration modes to obtain the maximum response in each vibration mode by means of the response spectrum curve, and calculate the maximum responses.
As a method of approximating the maximum response, SRSS (Square Root of Sum of Squares Method) is generally used.
This method is good at approximation if the natural period of another vibration mode is distant enough, but if they are close to each other, excessive values may result on occasion. CQC (Complete Quadratic Combination Method) makes up for this shortcoming.
2.2.1 SRSS (Square Root of Sum of Squares Method)
Squaring the response of each mode별 response and extracting its square root is the most often used method in seismic design. Depending on the characteristics of the structure, responses may be over or underestimated.
2.2.2 CQC (Complete Quadratic Combination Method)
One of the methods of considering the probabilistic correlation between modes is to obtain the damping ratio of each correlation coefficient mode and the frequency ratio between modes, and multiply them for each mode and extract the square root.
2.3 Transient response analysis
Transient response analysis can be divided into the mode superposition method and the direct quadrature method. In general, if the structure engages in elastic behavior, the mode superposition method is convenient to use, and if the structure engages in nonlinear behavior, the direct quadrature method is used. Transient response analysis is the most accurate method of understanding the behavior of the structure when the change in ground movement over time is known in the event of an earthquake. It is used when the design of an important structure and detailed analysis like the linear analysis of a structure are required. The direct quadrature method is to conduct direct numerical integration for the equation of motion of the vibrometer from moment to moment and obtain responses. Depending on the method of integration, it is divided into Newmark’s β method, Wilson’s θ method, Runge-Kutta method, the linear acceleration method, etc.
3. Seismic analysis procedure and considerations
The seismic analysis procedure for a floating structure (FOWT) is as follows: |
