역량스펙트럼법

정의

역량스펙트럼법은 기존 구조물의 내진성능을 평가하는 비선형 정적 절차다.

구조물의 푸시오버 역량곡선을 ADRS 형식의 요구스펙트럼과 겹쳐 성능점을 구한다.

성능점의 변위로 내진성능을 판단한다.

ADRS 변환

역량곡선은 밑면전단력과 지붕변위를 ADRS 좌표로 옮겨 그린다.

스펙트럼 가속도는 밑면전단력을 유효중량과 1차 모드 유효질량계수로 나눈 값이다.

스펙트럼 변위는 지붕변위를 1차 모드 참여계수와 지붕 모드값으로 나눈다.

두 식으로 얻은 점을 이으면 ADRS 역량곡선이 된다.

절차

절차는 모델링부터 성능 판정까지 일곱 단계로 진행된다.

먼저 푸시오버 해석으로 역량곡선을 얻고, 이를 이선형으로 이상화해 ADRS로 옮긴다.

다음으로 성능점에서 이력 감쇠비를 구해 요구스펙트럼을 줄인다.

교점이 가정값과 다르면 다시 계산해 수렴시킨다.

감쇠 보정

요구스펙트럼은 유효감쇠비로 줄인다. 유효감쇠비는 탄성 감쇠와 이력 감쇠의 합이다.

이력 감쇠는 이력 루프 면적으로 구하고, 형상 보정계수 κ를 곱한다.

감쇠가 커지면 요구스펙트럼이 작아져 성능점의 변위도 작아진다.

그래서 이력 감쇠 산정이 결과를 좌우한다.

정답은 κ다. κ는 이력 루프 형상에 따른 보정계수다.

하중 패턴

하중 패턴은 균등형과 1차 모드형을 함께 검토하고 결과를 비교한다.

1차 모드형은 계산이 간단하지만 고차 모드를 과소평가하고, 균등형은 층 전단력 분포를 왜곡한다.

두 패턴의 성능점 차이가 크면 구조가 고차 모드 영향을 받는다고 본다.

그래서 실무에서는 최소 두 패턴을 비교해 보수적인 값을 채택한다.

한계와 채점 포인트

역량스펙트럼법은 단일 모드 가정과 감쇠 보정 오차가 주된 한계다.

등가감쇠비는 이력 곡선 형상에 민감하고, 평균 스펙트럼은 지속시간 효과를 빠뜨린다.

답안에는 이선형화 기준, 하중 패턴 비교, 목표 성능 수준을 함께 적어야 한다.

정리

역량스펙트럼법의 핵심은 역량곡선과 요구스펙트럼의 교점인 성능점이다.

절차는 모델링, 푸시오버, ADRS 변환, 감쇠 보정, 성능점 산정, 성능 판정 순서다.

순서와 정의를 정확히 쓰는 것이 시험 대비의 기본이다.