제한계측 기반 건물의 역량곡선 추출 알고리즘 개발

초록

본 연구에서는 제한된 위치에서 계측된 가속도 데이터를 활용하여 건물의 역량곡선을 도출할 수 있는 제한계측 기반 역량곡선 추출 알고리즘을 제안하였다. Kusunoki et al. (2018)이 제안한 역량곡선 추출 기법은 별도의 구조해석 모델이나 강성⋅감쇠 등의 사전 정보 없이실측 가속도 응답만으로 구조물의 역량곡선을 직접 도출할 수 있어, 지진 후 건축물의 신속한 안전성 평가에 효과적으로 활용될 수 있다. 그러나 이 기법은 전 층의 가속도 계측 데이터를 요구하므로, 일부 대표층에만 계측기 설치를 허용하는 국내 계측 기준 환경에서는 직접 적용에 제약이 따른다. 이에 본 연구에서는 기초층⋅중간계측층⋅최상층의 가속도 응답만을 이용하여 미계측 층의 상대응답을 추정하고 이를 기존Kusunoki et al. (2018)의 역량곡선 추출 절차와 연계하는 알고리즘을 구축하였다. 미계측 층의 상대 변위는 2구간 3차 다항식 기반의 연속 변위형상을 이용하여 추정하였으며, 상대 가속도는 상⋅하 계측 층의 응답 값 사이를 높이에 따라 선형적으로 보간하여 산정하였다. 제안 알고리즘의 검증을 위해 10층 철근콘크리트 건물의 비선형 시간이력해석을 통해 각 층의 절대가속도 응답을 확보하였으며, 전 층의 응답을 기존의 역량곡선 추출 절차에 입력자료로 사용하여 역량곡선을 추출하였고, 제한된 3개 층(기초 층,중간 층,최고 층)의 절대 가속도 응답은 제안한 제한계측알고리즘에 입력하여 역량곡선을 추출하였다. 비교 결과, 최대 대표 변위는 전 층 계측 기반 결과 대비 약 97.5∼98.0%, 최대 대표 가속도는약 105.8∼115.5% 수준으로 재현되었다. 층별 상대가속도에서 일부 차이가 확인되었으나 최종 역량곡선 추출 결과에 미치는 영향은 제한적이었으며, 역량곡선의 포락 형상 및 대표 이력 응답은 전 층 계측 기반 결과와 전반적으로 유사하게 재현되었다. 이를 통해 제안 알고리즘이 제한된 계측 정보만으로도 역량곡선 추출에 합리적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

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