비탄성 변위비와 붕괴강도비를 이용한 MPA(Modal Pushover Analysis)기반의 IDA 해석법

Abstract

현 내진설계기준에서는 지진에 대한 구조물의 거동을 예측하기 위해서 탄성해석 방법이 아닌 비탄성 해석방법을 제시하고 있다. 이는 지진에 의한 구조물의 피해가 탄성범위를 벗어나 비선형 변위와 뒤틀림을 갖기 때문에 이를 근사적으로 예측하기 위함이다. 그리고 지진으로 인한 구조물에 발생하는 요구하중과 구조물의 보유능력을 측정하기 위해 Incremental Dynamic Analysis (IDA)와 같은 방법이 개발된 바 있다. 이는 적절한 지진 데이터를 여러가지 강도 단계로 크기를 변경해 가면서 구조물의 비탄성 시간이력해석 (NL-RHA)을 수행하여 구조물의 응답을 탄성에서 동적 불안정 상태까지 측정하는 방법이다. 하지만 IDA해석을 이용하면 구조물의 여러가지 한계상태에 해당하는 보유성능 또는 지진의 강도를 결정할 수 있지만 많은 계산과정 및 소요시간이 요구 된다. 따라서 본 연구에서는 비탄성 변위비( ) 와 붕괴강도비( )를 이용한 간략한 IDA해석법을 제안하였다. 이를 위해 철골모멘트 구조물의 이력거동을 잘 모사하는 강도한계 이선형 모델에 대하여 기존연구에서 제시된 붕괴강도비 제안식과 본 연구에서 제안한 비탄성 변위비 제안식을 사용하였다. 제안방법의 검증은 철골 모멘트 구조물 6, 9, 20층을 대상으로 IDA 해석을 수행한 결과 본 연구에서 제안한 결과를 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 방법을 통해 구조물의 성능점 및 붕괴지점을 간략하게 파악할 수 있다.