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2011-04-19 [Q&A] 지진해석시 지반변위를 입력으로?

작성자 : kim2kie

(2022-10-01)

조회수 : 2295

[Q1]
어느 책에 보니까 아래와 같이 지진해석에 있어서 절대변위가 아닌 상대변위가 중요하기 때문에 지반의 움직임을 고려하지 않아도 되며 지반을 고정으로 하고 지반가속도를 상부질량에 곱하여 하중으로 작용시켜 해석하는 것으로 되어 있는데 실제 구조해석 프로그램(MIDAS, SAP)에서도 그런식으로 해석을 하는 건가요?(응답스펙트럼이나 시간이력해석법도?)

[A1]
네. 일반 구조해석 S/W에서는 해석방법에 관계없이 고정단 경계에 상부에 관성력을 하중으로 가합니다.

[Q2]
만약 그렇게 해석이 된다면,
base부분에 isolator를 삽입한 구조물을 해석한다하면
원래는 지반에서부터 흔들려서 isolator를 거치면서 지진격리가 일어나야 하는데,
상부 질량에 가속도가 곱하여 진다면 상부 질량의 지진가속도, 속도, 변위 등은 실제와 틀리게 되는거 아닌가요?
실제로는 지반에서 isolator를 거치면서 상부의 가속도가 많이 반감이 될 것 같은데요. 하부에 걸리는 단면력들은 비슷할 수 있겠지만요...

[A2]
Isolator의 밑면을 고정하고, 상부구조물에 관성력을 가하는 방법은 동일합니다.
다만 isolated 구조물의 경우, 구조물의 고유주기가 장주기가 되므로, 장주기에 해당하는 줄어든 가속도와 구조물의 질량을 곱해서 구한 관성력이 줄어들게 됩니다.

[Q3]
가속도를 두 번 적분하면 변위가 되지 않습니까?
그렇다면 기초부분의 자유도를 고정으로 놓지 말고 변위에 대해서 경계조건을 풀어주고 지진가속도를 두 번 적분한 값을 input으로 넣고 해석하면 어떻게 되는건가요?
이 개념이 맞는 건가요?

[A3]
이론상으로 동일한 결과를 얻습니다.
실제로도 거의 비슷한 결과를 얻지만, 상대가속도 응답을 다시 구해야 하는 번거로운 절차가 필요합니다.
다만, 변위를 구하는 데 있어 적분을 사용하므로, 적분상수가 발생하므로 이에 해석결과가 발산할 수도 있습니다.
이런 개념을 지반의 영향을 엄밀하게 고려한 해석에 이용하기도 합니다.