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LOGO Structural Dynamics Lab. CIVIL ENGINEERING 2016. 08. 30 강원대학교 토목공학과 2016 KEPIC - Week, 면진기술 워크숍

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LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 0 16 0 8 3 0

강원대학교토목공학과

2016 KEPIC-Week 면진기술 워크숍

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

11 적용 범위

12 용어와 기호

121 용어 정의

121 기호 정의

13 참조기준 및 규격

1 일반사항

1 일반사항 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

적용범위

안전관련 원전구조물에 대한 최소요건

SMR 및 기기면진은 주 고려대상 아님 (본 기준 참고가능)

본 기준에서 규정하지 않는 경우 원자력시설 안전관련 구조물

적용 설계요건 준용

주로 수평방향 면진 고려

일반사항

면진 시스템은 지진 이외 다른 재해로부터는 보호됨 가정

고려 지진수준

설계기준 지진(DBE) 10000년 빈도

설계초과 지진(BDBE) 150 of DBE 이상

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

밑면매트 면진장치 직상하 두꺼운 다이아프램

기 초 받침대 포함 면진장치 하부 RC 기초

면진경계 면진된 상부구조와 비면진 기초 경계

면진시스템 모든 개별 면진장치+하중전달 구조+

다른 구조요소들과 연결되는 연결체

정지거리 면진된 상부구조물과 정지체 사이 공간

정 지 체 과도한 변위 방지를 위해 설계된 구조물

상부구조물 면진시스템 상부 모든 구조요소

하부구조물 면진장치 하부의 모든 구조요소

연 결 설 비 면진경계를 지나는 비구조적

기기계통 (고압증기배관 전기 케이블 등)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

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Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

11 적용 범위

12 용어와 기호

121 용어 정의

121 기호 정의

13 참조기준 및 규격

1 일반사항

1 일반사항 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

적용범위

안전관련 원전구조물에 대한 최소요건

SMR 및 기기면진은 주 고려대상 아님 (본 기준 참고가능)

본 기준에서 규정하지 않는 경우 원자력시설 안전관련 구조물

적용 설계요건 준용

주로 수평방향 면진 고려

일반사항

면진 시스템은 지진 이외 다른 재해로부터는 보호됨 가정

고려 지진수준

설계기준 지진(DBE) 10000년 빈도

설계초과 지진(BDBE) 150 of DBE 이상

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

밑면매트 면진장치 직상하 두꺼운 다이아프램

기 초 받침대 포함 면진장치 하부 RC 기초

면진경계 면진된 상부구조와 비면진 기초 경계

면진시스템 모든 개별 면진장치+하중전달 구조+

다른 구조요소들과 연결되는 연결체

정지거리 면진된 상부구조물과 정지체 사이 공간

정 지 체 과도한 변위 방지를 위해 설계된 구조물

상부구조물 면진시스템 상부 모든 구조요소

하부구조물 면진장치 하부의 모든 구조요소

연 결 설 비 면진경계를 지나는 비구조적

기기계통 (고압증기배관 전기 케이블 등)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

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1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

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입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

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Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

11 적용 범위

12 용어와 기호

121 용어 정의

121 기호 정의

13 참조기준 및 규격

1 일반사항

1 일반사항 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

적용범위

안전관련 원전구조물에 대한 최소요건

SMR 및 기기면진은 주 고려대상 아님 (본 기준 참고가능)

본 기준에서 규정하지 않는 경우 원자력시설 안전관련 구조물

적용 설계요건 준용

주로 수평방향 면진 고려

일반사항

면진 시스템은 지진 이외 다른 재해로부터는 보호됨 가정

고려 지진수준

설계기준 지진(DBE) 10000년 빈도

설계초과 지진(BDBE) 150 of DBE 이상

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

밑면매트 면진장치 직상하 두꺼운 다이아프램

기 초 받침대 포함 면진장치 하부 RC 기초

면진경계 면진된 상부구조와 비면진 기초 경계

면진시스템 모든 개별 면진장치+하중전달 구조+

다른 구조요소들과 연결되는 연결체

정지거리 면진된 상부구조물과 정지체 사이 공간

정 지 체 과도한 변위 방지를 위해 설계된 구조물

상부구조물 면진시스템 상부 모든 구조요소

하부구조물 면진장치 하부의 모든 구조요소

연 결 설 비 면진경계를 지나는 비구조적

기기계통 (고압증기배관 전기 케이블 등)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

11 적용 범위

12 용어와 기호

121 용어 정의

121 기호 정의

13 참조기준 및 규격

1 일반사항

1 일반사항 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

적용범위

안전관련 원전구조물에 대한 최소요건

SMR 및 기기면진은 주 고려대상 아님 (본 기준 참고가능)

본 기준에서 규정하지 않는 경우 원자력시설 안전관련 구조물

적용 설계요건 준용

주로 수평방향 면진 고려

일반사항

면진 시스템은 지진 이외 다른 재해로부터는 보호됨 가정

고려 지진수준

설계기준 지진(DBE) 10000년 빈도

설계초과 지진(BDBE) 150 of DBE 이상

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

밑면매트 면진장치 직상하 두꺼운 다이아프램

기 초 받침대 포함 면진장치 하부 RC 기초

면진경계 면진된 상부구조와 비면진 기초 경계

면진시스템 모든 개별 면진장치+하중전달 구조+

다른 구조요소들과 연결되는 연결체

정지거리 면진된 상부구조물과 정지체 사이 공간

정 지 체 과도한 변위 방지를 위해 설계된 구조물

상부구조물 면진시스템 상부 모든 구조요소

하부구조물 면진장치 하부의 모든 구조요소

연 결 설 비 면진경계를 지나는 비구조적

기기계통 (고압증기배관 전기 케이블 등)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

적용범위

안전관련 원전구조물에 대한 최소요건

SMR 및 기기면진은 주 고려대상 아님 (본 기준 참고가능)

본 기준에서 규정하지 않는 경우 원자력시설 안전관련 구조물

적용 설계요건 준용

주로 수평방향 면진 고려

일반사항

면진 시스템은 지진 이외 다른 재해로부터는 보호됨 가정

고려 지진수준

설계기준 지진(DBE) 10000년 빈도

설계초과 지진(BDBE) 150 of DBE 이상

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

밑면매트 면진장치 직상하 두꺼운 다이아프램

기 초 받침대 포함 면진장치 하부 RC 기초

면진경계 면진된 상부구조와 비면진 기초 경계

면진시스템 모든 개별 면진장치+하중전달 구조+

다른 구조요소들과 연결되는 연결체

정지거리 면진된 상부구조물과 정지체 사이 공간

정 지 체 과도한 변위 방지를 위해 설계된 구조물

상부구조물 면진시스템 상부 모든 구조요소

하부구조물 면진장치 하부의 모든 구조요소

연 결 설 비 면진경계를 지나는 비구조적

기기계통 (고압증기배관 전기 케이블 등)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

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1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

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1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

밑면매트 면진장치 직상하 두꺼운 다이아프램

기 초 받침대 포함 면진장치 하부 RC 기초

면진경계 면진된 상부구조와 비면진 기초 경계

면진시스템 모든 개별 면진장치+하중전달 구조+

다른 구조요소들과 연결되는 연결체

정지거리 면진된 상부구조물과 정지체 사이 공간

정 지 체 과도한 변위 방지를 위해 설계된 구조물

상부구조물 면진시스템 상부 모든 구조요소

하부구조물 면진장치 하부의 모든 구조요소

연 결 설 비 면진경계를 지나는 비구조적

기기계통 (고압증기배관 전기 케이블 등)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

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1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

용어정의

부지고유 응답스펙트럼 부지에서의 강진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 개발된 응답스펙트럼

설계기준지진(DBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 지진하중

설계초과지진(BDBE) 원전 구조물의 설계시 반영하는 설계기준지진 보다 큰 지진하중 (설계기준지

진의 15배 큰 지진)

중대기능구조물 시설물의 운전 안전과 기능에 중대한 역할을 담당하는 구조물

접근로(access) 검사와 교체를 위하여 해당 요소에 닿을 수 있는 통로

생산품(product) 실제 현장에 적용하기 위하여 생산한 제품

시제품(prototype) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 갖도록 시험적으로 만든 제품

시제품시험(prototype test) 기본이 되는 모형 또는 실제의 형태를 가지는 시제품을 대상으로 수행

하는 시험

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

CS = 최대정지거리(clearance to stop)

119863119863119861119861119863119863 = 설계초과지진(BDBE)에 대한 면진장치의 90th-ile 변위

119863119863119863119863 = 설계기준지진(DBE)에 대한 면진장치의 80th-ile 변위

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119870119870119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가수평강성

120573120573119890119890119890119890119890119890 = 면진장치의 등가점성감쇠

119872119872 = 면진시스템의 중량

119882119882 = 유효지진중량(effective seismic weight)

119876119876119889119889119882119882 = 영변위에서의 절편하중

∆119898119898119898119898119898119898 = 면진장치의 양의 방향 최대 수평변위

∆119898119898119894119894119894119894 = 면진장치의 음의 방향 최소 수평변위

CAV = 누적절대속도(cumulative absolute velocity CAV)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

기호 정정

EDC = 하중의 한 사이클 동안에 소산되는 에너지

119865119865119898119898119898119898119898119898= ∆119898119898119898119898119898119898에 상응하는 수평하중

119865119865119898119898119894119894119894119894= ∆119898119898119894119894119894119894에 상응하는 수평하중

119870119870119889119889 = 2차강성(second-slope stiffness)

119870119870119906119906 = 1차강성(elastic stiffness)

119865119865119865119865119878119878119865119865119863119863 = 비탄성 변형 시작 빈도(frequency of onset significant inelastic deformation)

119892119892= 중력가속도

119867119867119863119863 = 재해도 초과확률

119877119877 = 회전반경

U119867119867119877119877119878119878 = 등재해도스펙트럼(uniform hazard response spectra UHRS)

119878119878119865119865119863119863119877119877119878119878 = 면진설계응답스펙트럼(seismic isolation design response spectra SIDRS)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격

Korea Electric Power Industry Code (KEPIC)

KEPIC-STA 구조총칙 - 설계하중 2005년 판

KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

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Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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KEPIC-STB 지진해석 및 내진성능 평가 2005년 판

KEPIC-SNA 원자력구조 - 일반요건 2005년 판

KEPIC-SNC 원자력구조 - 철근콘크리트구조 2005년 판

KEPIC-SND 원자력 강구조 2008년 판

KEPIC-QAP 원자력 품질보증

KEPIC-QAP-1 Ⅲ 12S-2 컴퓨터 프로그램 시험 2005년 판

KEPIC-QAP-2 Ⅱ7 원자력 시설용 컴퓨터 소프트웨어의 품질보증요건 2005년 판

American Society of Civil Engineers (ASCE)

ASCE 4-9812 (rev 16)

ASCE 43-05 ASCE 7-2010

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

International Standard Organization (ISO)

ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

Japan Electric Association (JEAG) 4614-2000

Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

Nuclear Energy Institute (NEI) NEI WP (2009)

United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC)

Reg Guide 1208 (2007) Reg Guide 160 Rev2 (2014)

DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

Technical considerations for the seismic isolation of nuclear facilities NUREG xxx

Washington DC (2012)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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ISO 22762 Part 1~Part 3 (2010)

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Japan Nuclear Energy Safety (JNES) JNES-SS-1001 (2010)

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DCCOL-ISG-17 (2009)

NUREG 0800 Standard Review Plan(SRP) 371 Rev4 (2012)

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1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

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750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

1 일반사항주요내용

참조기준 및 규격 (계속)

American Concrete Institute (ACI) 349-06

American Society of Mechanical Engineers (ASME) NQA-1 (2008)

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Guide

specification for seismic isolation design (2010)

Eurocode 8 Design of Structures for Earthquakes resistance (2005)

Federal Emergency Management Agency (FEMA)

750-112009 Edition (Provisions)

750-212010 Edition (Commentary)

일본도로협회 (2012) 일본 도로교시방서동해설

국토해양부 (2012) 도로교설계기준(한계상태설계법)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

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2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

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2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

σ119888119888119888119888 =π4 times ξ times 1198781198782 times 119864119864119887119887 times 119866119866

21 일반사항

22 면진시스템의 요건

221 설계 일반사항

222 하중저항능력

223 최소 횡방향복원력

224 풍하중

225 운영조건

226 검사와 교체

23 면진 장치에 대한 요건

231 역학적 특성

232 면진장치의 설계요건

233 면진장치의 강성 설계요건

24 밑면매트와 기초설계에 대한 요건

25 내구성 요건

2 면진구조의 기본요건

2 면진구조의기본요건 목차

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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2 면진구조의기본요건 주요내용

성능목표

설계기준지진(DBE)시 비허용성능 발생확률 1 미만

설계초과지진(BDBE)시 비허용성능 발생확률 10 미만

ASCE 43-05(SDC 5)ldquoTarget Performance Goal 10-5Hazard Exceedance Level 10-4rdquo만족

지진요구도 산정

DBE 80th-ile 수준을 사용

150 DBE (BDBE) 90th-ile 수준을 사용

정지거리(CS)

150 DBE에 대한 90th-ile 변위 이상이어야 함

정지거리와 동일한 변위에서 면진시스템의 기능이 확보하여야 함

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

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3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

2가지 성능목표 달성을 위한 4가지 성능상태

면진장치 성능상태

DBE 모든 면진장치 건전성 확보(손상 비허용)

BDBE 90th -ile 수평변위에서 수직하중 지지 가능 (일부 손상허용)

상부구조물 성능상태

정지체와 충돌 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

상부구조 비허용성능 발생확률 DBE시 1 미만 150 DBE시 10 미만

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

제조사 외 전문가에 의한 검증 및 독립검토 필요

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

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Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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면진장치와 면진시스템 성능입증

면진장치 시제품시험(Prototype Test)

BDBE시 90th -ile 변위 및 축하중 고려시 수직하중 지지 확인

면진시스템 전체구조계 해석(3방향 입력운동)

시제품시험결과 반영 및 입증된 수치모델을 이용

VampV 된 수치해석 도구 활용 (KEPIC SNA)

이종의 면진장치 혼용 불허

면진장치 역학적특성 변동성

온도범위 4-27 및 50-100년 동안 20 이하 변동성(95 신뢰도 수준) 입증

기본적 화학실험 및 현장적용 사례 등을 통해 입증

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면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건

설계일반사항

지진과 풍하중에 유발되는 연직 및 횡하중의 영향을 반영

기타하중 (열화 크리프 운전온도 및 습도)의 영향을 반영

하중저항능력

DBE에 대한 수직하중 및 수평변위(119863119863119863119863) 에 대한 영구적 손상 허용 불가

정지거리와 동일한 변위에 대해 수직 및 수평하중에 저항할 수 있는 성능 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Page 18: 2016. 08. 30 - KEPIC : 방문을 환영합니다. ·  · 2016-08-24kepic-qap-1, Ⅲ, 12s-2 컴퓨터프로그램시험, 2005 ... 재료의적절성을기존기준(예: iso 22762-1

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2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

최소횡방향 복원력

면진시스템의 힘-변위 관계 수평변위(119863119863119863119863) 에 대항하는 복원력 gt 05 119863119863119863119863에

대항하는 복원력 + 0025W

풍하중

설계풍하중에 저항 가능

설계풍하중에 대한 상부구조 질량중심 위치에서의 횡방향 변위 조건

bull 저감쇠고무 면진장치 10 보다 작은 전단변형률이 발생하는 수준

bull LRB FPS 항복변위 보다 작을 것

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2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

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2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

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3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템의 요건 (계속)

검사와 교체

검사와 교체가 가능한 접근로 확보

면진시스템 모니터링 및 개별 면진장치 검사를 위한 관리절차 수립

동일한 환경(동일한 평균 압축하중 조건 포함)에서 두 개의 여분의 면진장치 보관

(10년 주기로 품질시험 수행)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건

역학적 특성

물리적 및 역학적 특성 반영(하중이력 수직 및 수평하중의 크기 온도 사용기간

동안의 특성 변화)

면진시스템의 역학적 특성 설계에 사용된 값으로부터 95 신뢰도를 기준으로

plusmn20 이하의 변동성 확보 (단 BDBE의 119863119863119861119861119863119863 대해서는 더 큰 변동성 허용)

면진장치의 설계 요건

화재 화학 생물학적 잠배적 위험요소로부터 보호

재료의 적절성을 기존기준(예 ISO 22762-1 등)에 따라 확인

비틀림 효과 최소화 면진시스템의 강성 및 감쇠중심이 상부구조 질량주심과

최대화 일치화

미예측 거동의 최소화 압축응력의 균등분포 유도

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진장치에 대한 요건 (계속)

면진장치의 강성설계 요건

수직축강성과 수평 전단강성에 대한 적절한 역학적 특성이 정의되어야 함

압축특성 인장특성 및 압축전단특성을 시제품시험 또는 제품시험으로 검증

사용기간 동안의 강성변화를 설계에 반영

밑면매트와 기초설계에 대한 요건

자중 및 지진에 대한 충분한 강성 확보

하나의 면진장치 상실시에도 저항 능력 확보

내구성 요건

사용 환경하에서 여러인자를 고려한 경년변화에 대하여 충분한 내구성을 확보

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

2 면진구조의기본요건 주요내용

면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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면진시스템 상부구조물기타구조 시스템

요소연결설비

정지체또는

정지거리위험도 적용면진시스템

변위성능 허용기준 성능 성능

설계기준

지진

(DBE)

3장에

의한

응답스펙

트럼

면진장치품질시험

(production testing)

면진된상부구조물의

설계하중

구조물내부-

응답스펙트럼 (In-

Structure Response

Spectra ISRS)

평균및80th-

ile면진시스템

변위

설계기준지진

에대하여

면진시스템

손상없음

80th-ile

면진시스템변위및

이에대응하는

축하중에대하여

개별면진장치의

품질시험

품질시험에의해손상된

면진장치는시공에

사용할수없음

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

재료기준의충족

요소성능을초과하지

않을확률이99 이상

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이99 이상1)

80th-ile요구도에

대하여적용가능한

타 기술기준(KEPIC)

충족

요소능력을초과하지

않을확률이99 이상

- -

설계초과

지진

(BDBE)

설계기준

지진의

150

면진장치원형시험

(prototype testing)

정지거리의선정

90th-ile

면진시스템변위2)

중력하중

지지능력상실

없이

설계초과지진에

대하여90

이상의면진장치

비파괴확률

정지거리에해당하는

변위및축하중에대하여

충분한갯수3)의

면진장치에대한원형시험

면진장치의손상은

허용되나하중

지지능력은

유지되어야함

상부구조와정지체와의

충돌발생하지않을

확률이90 이상

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

요소성능을초과하지

않을확률이90 이상

정 지 거 리

변 위 에대해 실험

혹은 해석을 통해

모든안전관련연결

설비및 지지장치들의

기능적역할이 90

이상의신뢰도

확보함을입증

정지거리는 90th-

ile변위이상이어야

충돌사고에의한

정지체의손상은

허용됨

1) 설계초과지진에대한 요구조건을만족함으로써입증될수 있다 2) 90th-ile설계초과지진변위는설계기준지진평균변위에3의계수를곱해서구할수있다

3) 원형시험의갯수는 90이상의신뢰도를확보하는데충분하면된다

AS Whittaker M Kumar Seismic isolation of nuclear power plants Nuclear Engineering and Technology Vol 46 No5 2014 pp 569-580American Society of Civil Engineers (ASCE) (forthcoming) Seismic analysis of safety-related nuclear structures ASCESEI 4- Reston VA

표 2-1 면진된 원자력시설의 최소 성능기대수준

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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3 기준 배경 연구

(119863119863119861119861119863119863 = 3 (scale factor) DBE 변위 중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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참고 문헌 Assessment of Base-Isolated Nuclear Structures for Design and Beyond-Design Basis Earthquake Shaking By Yin-Nan Huang and 3 others

Table 1 (1 PE 100 DBE)와 (10 PE 150 DBE)에관련된변위에대한 Scale factor

배경 연구 (Huang 등의 연구결과)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

LOGOStructural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

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Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

입력 지진 (PGA = 05g의 원전용 표준응답스펙트럼에 대응하는 30개 지진세트 사용)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Fig 1 G0 100 DBE Spectra

Fig 2 M0 100 DBE Maximum-Minimum Spectra

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 131111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1320119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 145911989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1466119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 184111989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1850119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bi-Linear 모델의정규와로그정규분포

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

Structural Dynamics LabCIVIL ENGINEERING

Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

M0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 23200 DBE의 Scale factor는 약 29

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11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 133411989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1344119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 151811989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1525119898119898

11986311986390minus119894119894119894119894119894119894(119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894) = 188311989811989811986311986390minus119894119894119894119894119894119894 119871119871119873119873119871119871minus119873119873119873119873119873119873119898119898119898119898119894119894 = 1892119898119898

Fig3 M0(3축)을사용한 Bouc-Wen 모델의정규와로그정규분포

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

설계초과지진(BDBE)에대한 90th-ile변위(119915119915119913119913119915119915)

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Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

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Scale Factor

3 기준배경연구 (119811119811119809119809119811119811 = 3 (scale factor) DBE 변위중앙값)

G0

M0

G0(3축)을 사용했을 때

150 DBE의 Scale factor는 약 20167 DBE의 Scale factor는 약 22200 DBE의 Scale factor는 약 28

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