지진시 구조물의 진동해석(matlab을 활용)

소개글

"지진시 구조물의 진동해석(matlab을 활용)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 제 1 장 서론 …………………………………………………………………………………………………… 8

2. 제 2 장 응답스펙트럼의 원리 …………………………………………………………………………… 9
2.1 구조물과 지반의 상대운동 방정식 …………………………………………………………… 9
2.2 응답스펙트럼을 그리기 위한 두가지 가정 …………………………………………………10

3. 제 3 장 실제 지진의 디지타이즈 과정 ……………………………………………………………… 13
3.1 데이터의 개수를 정하는 기준 ………………………………………………………………… 13
3.2 실제 지반가진에서의 데이터 개수 선정 ……………………………………………………16
3.3 Matlab 을 이용한 디지타이징 ……………………………………………………………………17
3.3.1 1971년 켈리포니아에서 발생한 지진. (파코이마댐에서 관측) …………… 17
3.3.2 2013년 3월 11일 일본 후쿠시마지역에서 발생한 지진 ……………………… 20

4. 제 4 장 응답스펙트럼을 이용한 구조물의 설계 – 물탱크의 기둥 …………………………22
4.1 기둥이 1개일 경우의 설계 …………………………………………………………………… 22
4.2 기둥이 2 개일 경우의 설계 …………………………………………………………………… 26

5. 제 5 장 결론 ………………………………………………………………………………………………… 29

6. 제 6 장 부록 ………………………………………………………………………………………………… 30
6.1 Matlab code ………………………………………………………………………………………… 30
6.1.1 1971 San Fernando, California, earthquake를 분석하는데 사용한 Matlab Code ………… 30
6.1.2 2013 Hukushima, japan, earthquake를 분석하는데 사용한 Matlab code …………………… 32
6.2 참고 문헌 & 웹 페이지 ………………………………………………………………………… 38

본문내용

제 1 장 서론
건물 이나 물탱크, 풍력발전기 등 모든 구조물을 설계할때는 반드시 내진설계가 필요하다. 지진이란 언제 발생 할 지 모르는 것이고 대비되어 있지 않다면 큰 재난으로 이어지게된다. 따라서, 지진에 대비한 설계에 대한 지식은 우리 공학도들이 반드시 갇추어야할 능력이다. 물론 현장에서 내진 설계에대한 과제가 주어졌을 때 기준이 되는 지진에 대한 응답스펙트럼이 주어질 테지만 이번 공학과제의 목적은 단지 주어진 자료를 잘 활용하는 공학자가 되는 것이 아니라 주어진 자료의 신뢰도에 대해서 다시한번 검증한 후 사용 할 수 있는 공학자가 되는 것이었다.
과제를 진행하는데에 있어서 비록 개별과제로 진행하였지만 같은 과제를 수행하고있는 학생과 서로 자료를 주고받으면서 진행하였고 일주일에 한번씩 정기적으로 지도교수님과 과제에 대한 면담을 거쳤다.
2013학년도 2학기에는 기계진동 교과서에 실려있는 1971년 San Fernando, California, Pacoima Dam에서 발생한 지진에 대해서 지진파 해석을 수행하였고, 2014학년도 1학기에는 평소에 관심이 있었던 2013년 3월 11일에 발생한 일본 후쿠시마지진에 대한 지진파 해석을 수행하였다.
본 주제에 대해 먼저 과제를 수행했던 학생들이 없었기 때문에 알맞은 Digitizer를 구하거나 데이터의 개수를 정하거나 수치적분에 사용할 알맞은 수치적분법을 찾는등 여러 소소한 부분에서도 꽤 많은 시간이 들었다. 하지만, 그 결과물로써 Matlab을 이용하여 직접 구한 1971년 San Fernando, California, Pacoima Dam 지진과 2013년 2013 Hukushima, japan 지진의 응답스펙트럼은 현장에서 사용하는 지진의 응답스펙트럼과 비교해 봤을 때 매우 흡사한 모습을 보여주었다. 이에대한 사진은 내용에 첨부되어 있다.

제 2 장 응답스펙트럼의 원리.
지진파의 응답스펙트럼은 지반가진에 의한 지반과 구조물의 상대운동의 응답의 시간이력에서의 최대값이 고유진동수에따라 어떻게 달라지는지를 한 눈에 알 수 있게 해주는 그래프이다. 즉, 응답스펙트럼을 통해 해당 지진에 의해 구조물이 가지는 고유진동수에 따라 그 구조물이 겪게될 변위, 속도, 가속도 등의 값을 알 수 있다.

참고 자료

Singiresu S.Rao 지음, 기창두, 박성태, 이건명, 이시복, 정의봉, 최연선, 한상보 옮김,
“Mechanical Vibrations”, Pearson Education Korea.
Steven C. Chapra 지음, 손원, 최윤호, 정재일 공역, “Mechanical Vibrations” , McgrowHill Education Korea.
Roy.R.Craig, Jr 지음, 김정규,송삼홍,이억섭,이환우,황재석 공역, “Mechanics of Materials”, 교보문고 WILEY.
NIED (National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention)
http://www.bosai.go.jp
CESMD (Center for Engineering Strong Motion Data)
http://www.strongmotioncenter.org