내진설계 지진공학의 중요성

이전 경주지진, 이번 포항지진으로 인하여 내진설계에 대한 관심이 커지고 있습니다.

이러한 내진설계를 하기위해 중요한 공학이 있습니다 그것은 바로 지진 공학인데요 그것에 대하여 간단하게 소개합니다.

지진 공학은 지진을 염두에두고 건물 및 교량과 같은 구조물을 설계 및 분석하는 학제 간 엔지니어링 부서입니다. 

그 전체적인 목표는 그러한 구조물을 지진에보다 강하게 만드는 것입니다. 

지진 (또는 지진) 엔지니어는 작은 흔들림으로 손상되지 않는 구조를 만들고 대지진에서 심각한 손상이나 붕괴를 피할 것입니다. 

지진 공학은 지진 위험을 사회 경제적으로 수용 가능한 수준으로 제한함으로써 지진으로부터 사회, 자연 환경 및 인공 환경을 보호하는 것과 관련된 과학 분야입니다. 

전통적으로 지진 하중을받는 구조물 및 지형 구조물의 거동에 대한 연구로 좁게 정의되었습니다. 

구조 공학, 지반 공학, 기계 공학, 화학 공학, 응용 물리 등의 하위 집합으로 간주됩니다. 

그러나 최근의 지진으로 경험 한 엄청난 비용으로 인해 광범위한 분야의 학문 분야가 확대되었습니다.

엔지니어링, 기계 공학, 사회 과학, 특히 사회학, 정치학, 경제학 및 금융학을 전공합니다.

지진 공학의 주요 목표는 다음과 같습니다.

도시 지역 및 민간 인프라에 대한 강력한 지진의 잠재적 결과를 예견합니다.

지진에 노출 될 때 예상대로 그리고 건축 법규에 따라 수행 할 구조물을 설계, 건설 및 유지합니다.

적절히 설계된 구조가 반드시 극도로 강하거나 값 비싼 것은 아닙니다. 

수용 가능한 수준의 손상을 유지하면서 내진 효과를 견디도록 적절하게 설계되어야합니다.

도쿄 스카이 트리 (도쿄 스카이 트리)는 세계에서 가장 높은 타워이며 세계에서 두 번째로 높은 건물입니다.

지진 하중

지진 하중이란 구조 (또는 지리적 구조)에 지진 발생 여기를 적용하는 것을 의미합니다. 

그것은 구조물의 접촉면에서 일어난다. 

인접한 구조물과의 충돌 또는 쓰나미의 중력파로 인한 것. 지구 표면의 주어진 위치에서 예상되는 하중은 공학 지진학에 의해 추정됩니다. 

위치의 지진 위험과 관련이 있습니다.

지진 성능, 내진 분석

지진 또는 지진 성능은 특정 지진 노출시와 그 후의 안전성 및 서비스 가능성과 같은 주요 기능을 유지할 수있는 구조의 기능을 정의합니다. 

구조는 부분적으로 또는 완전히 붕괴되어 그 안이나 주변의 사람들의 삶과 행복을 위험에 빠뜨리지 않으면 일반적으로 안전하다고 간주됩니다. 구조물이 설계된 작동 기능을 수행 할 수있는 경우 구조가 서비스 가능하다고 간주 될 수 있습니다.

주요 건축 법규에서 구현 된 지진 공학의 기본 개념은 건물이 심각한 손상을 입지 만 전 지구적인 붕괴없이 희귀하고 심각한 지진에서 살아남 아야한다고 가정합니다. 반면에 더 빈번하지만 심각하지는 않은 지진 발생시 작동 상태를 유지해야합니다.

내진 성능 평가

엔지니어는 특정 지진 발생시 개별 건물에 대한 직접적인 손상과 관련된 실제 또는 예상 지진 성능의 정량화 된 수준을 알아야합니다. 

그러한 평가는 실험적으로 또는 분석적으로 수행 될 수있다.

실험 평가

실험적 평가는 일반적으로 지구의 진동을 시뮬 레이팅하고 그 동작을 관찰하는 진동 테이블에 구조의 (스케일 된) 모델을 배치함으로써 수행되는 값 비싼 테스트입니다.

이러한 종류의 실험은 1 세기 전에 처음 수행되었습니다. 

최근에는 전체 구조에 대해 1 : 1 스케일 테스트를 수행 할 수있게되었습니다.

이러한 테스트의 비용이 많이 드는 특성 때문에 주로 구조의 지진 동작을 이해하고, 모델을 검증하고, 분석 방법을 검증하는 데 사용되는 경향이 있습니다. 따라서 일단 적절히 검증되면 계산 모델과 수치 절차는 구조물의 내진 성능 평가에 큰 부담을 지우는 경향이 있습니다.

내진 성능 평가 또는 지진 구조 해석은 건물 및 비 건물 구조물의 내진 성능을보다 잘 이해할 수 있도록 구조 해석 방법과 함께 구조의 상세 모델링을 사용하는 지진 공학의 강력한 도구입니다. 공식적인 개념으로서의 기술은 비교적 최근의 개발이다.

일반적으로 내진 구조 해석은 구조 역학의 방법을 기반으로합니다. 

수십 년 동안 지진 분석에서 가장 두드러진 도구는 지진 응답 스펙트럼 방법이었으며, 이는 제안 된 건물 코드의 오늘날의 개념에 기여했습니다.

그러나, 이러한 방법은 선형 탄성 시스템에만 유용하며, 손상 (즉, 비선형 성)이 나타날 때 구조 거동을 모델링 할 수 없다. 수치 적 단계별 통합은지면 운동 여기의 일시적인 과정에서 중요한 비선형 성을 가진 다 자유도 구조 시스템에 대한보다 효과적인 분석 방법으로 입증되었습니다.

기본적으로 건물의 내진 성능을 평가하기 위해 수치 해석이 수행됩니다. 

성능 평가는 일반적으로 비선형 정적 푸시 오버 분석 또는 비선형 시간 기록 분석을 사용하여 수행됩니다. 

이러한 분석에서 빔, 기둥, 빔 - 컬럼 조인트, 전단벽 등과 같은 구조 구성 요소의 정확한 비선형 모델링을 수행하는 것이 필수적입니다. 

따라서 실험 결과는 개별 구성 요소의 모델링 매개 변수를 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 

특히 중요한 비선형 변형이 일어나는 것들. 그런 다음 개별 구성 요소가 조립되어 구조의 전체 비선형 모델이 작성됩니다.

따라서 생성 된 모델을 분석하여 건물의 성능을 평가합니다.

구조 분석 소프트웨어의 기능은 위의 프로세스에서 주요 고려 사항입니다. 가능한 구성 요소 모델, 사용 가능한 분석 방법 및 가장 중요한 것은 수치 적 견고성을 제한하기 때문입니다. 

후자는 수치 적 해가 점차 불안정 해지고 도달하기가 어려워지면서 비선형 범위로 나아가면서 전지구 적 또는 국부적 붕괴에 접근하는 구조물에 대한 주요 고려 사항이된다.