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서포트 토픽스 / UC-win/FRAME(3D) 保守・サポートサービス関連情報
지진파형의 최대가속도와
최대응답의 관계

 도로교의 동적 해석에서는 3파형의 레벨2지진동을 부여합니다. 각 파형의 최대가속도가 플러스인가 마이너스인가의 차이는 해석의 결과 얻어지는 최대응답과 최대응답으로부터 계산되는 평균값에 영향을 줍니다. 여기에서는 이 관계에 대해서 설명합니다.

 지진 파형의 최대가속도와 해석 결과의 예
 그림-1은 일본도로협회로부터 제공되고 있는 「타입II, III종 지반용」의 3파형입니다. 최대/최소응답가속도는 런1, 런2에서는 마이너스측에, 런3에서는 플러스측에 있다는 것을 알 수 있습니다(표-1).

   
  런1  런2 런3
최대가속도 465 480 619
최소가속도 -591  -557 -360
▲그림1 일본도로협회「타입II, III종 지반용」의 3파형 ▲표;1 일본도로협회「타입II, III종 지반용」의 3파형

 UC-win/FRAME(3D)에서는 최대응답을 추출키로 추출합니다. 추출키의 결과는 계산한 모든 스텝안에서 최대(MAX), 최소(MIN), 절대값(ABS)이 최대가 될 때의 결과입니다. 예를 들면 교축방향으로 대칭인 교량의 경우, 각 런의 추출키의 결과는 표-2와 같이 되는 경우가 많습니다. 이 결과는 입력한 지진 파형의 최대최소가속도와 호응하고 있습니다. 예를 들면 런1에 착안하면 지진 파형의 최대가속도는 마이너스측에 있고 최대응답값도 마인스측에 발생하고 있습니다. 런2, 런3도 마찬가지입니다.
 표-2에서는 각 런의 최대응답을 평균한 결과도 게재하고 있습니다. 표에서 ABS가 11로써 가장 큰 값으로 되어 있습니다. MAX나 MIN은 11보다도 작은 값입니다. 이 이유는 각 런의 MAX 평균, 각 런의 MIN 평균을 구하고 있기 때문입니다.

  런1  런2 런3 평균
MAX 4 8 12 8
MIN -10  -11 -6  -9
ABS 10 11 12 11
▲표2 최대응답과 평균값

 이와 같이 추출키의 종류에 따라 응답값의 평균이 바뀝니다. 언뜻 보면 추출키의 종류로써 ABS를 채용해 두면 설계상 안전측에 가깝게 보입니다만, 언제라도 절대값 ABS를 사용할 수 있다고는 할 수 없습니다. 단면의 배근 상태가 상하 혹은 좌우로 비대칭인 경우는 비대칭형의 M-φ특성을 이용하는 경우가 있어, 전단내력도 상하 혹은 좌우로 같게 되지 않습니다. 비대칭인 경우는 추출키로써 ABS를 사용할 수 없습니다.
 그렇다면 MAX 혹은 MIN의 평균값이 최대가 되도록 입력을 하는 방법은 있을까요?

 3파형의 최대가속도를 갖추면 좋다
 지진 파형의 가속도의 플러스 마이너스에는 물리적인 의미는 없기 때문에 가속도의 플러스 마이너스를 반전시켜서 입력해도 괜찮을 것입니다.
그림-2는 플러스 마이너스에 최대가속도가 존재하도록 런1과 런2를 반전시킨 파형입니다. 표-3과 같이 각 런의 최대가속도가 갖추어집니다.
 이 파형을 해석 모델에 입력하면 각 런의 추출키의 결과는 표-4와 같이 됩니다. 각 런의 최대응답은 MAX측에 모여 있습니다.
평 균 결과를 보면 추출키 MAX와 추출키 ABS와 같게 되어 있습니다. 즉 MAX로 조사해도 ABS로 조사해도 같은 평균응답이 얻어지고 있습니다. 이것은 추출키의 추출방법에 의해 다른 결과를 부르는 설계 미스 방지로 연결되고 한층 더 해석 결과의 해석도 간편해지는 이점이 있습니다.
 
  런1  런2 런3
최대가속도 591 557 619
최소가속도 -465 -480 -360
 
  런1  런2 런3 평균
MAX 10 11 12 11
MIN -4 -8 -6 -6
ABS 10 11 12 11
▲그림2
파형의 최대가속도를 갖춘 파형
▲표3
3파형의 최대가속도를 갖춘 파형
▲표4
플러스측에 정렬된 파형에 의한 최대응답과 평균값

 최대가속도를 갖춘 지진파(*.dsn)
 최대가속도를 갖춘 지진파(*.dsn)가 UC-win/FRAME(3D)에 수록되어 있습니다. 디폴트 인스톨 상태에서는 아래의 장소에 수록되어 있습니다.
꼭 이용해 주십시오.
 C:\Program Files\Forum 8\UCwinFRAME(3D)\Samples\Waves\BridgeDesign

L1-I_II_III.dsn 레벨1지진동, Ⅰ종, Ⅱ종, Ⅲ종 지반용의 3파형
L2-TypeI-I.dsn 레벨2지진동, 타입Ⅰ, Ⅰ종 지반용, 3파형
L2-TypeI-II.dsn 레벨2지진동, 타입Ⅰ, Ⅱ종 지반용, 3파형
L2-TypeI-III.dsn 레벨2지진동, 타입Ⅰ, Ⅲ종 지반용, 3파형
L2-TypeII-I.dsn 레벨2지진동, 타입Ⅱ, Ⅰ종 지반용, 3파형
 L2-TypeII-II.dsn 레벨2지진동, 타입Ⅱ, Ⅱ종 지반용, 3파형
 L2-TypeII-III.dsn 레벨2지진동, 타입Ⅱ, Ⅲ종 지반용, 3파형
(Up&Coming '11 신록호 게재)

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