지반(地盤)에 대한 구조물(構造物)의 상대강도(相對剛度)가 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)에 미치는 영향(影響)

Effects of Stiffness Characteristics of Super-Structure on Soil-Structure Interaction

기초지반(基礎地盤)의 유연성(柔軟性)은 구조물의 지진응답(地震應答)에 지대한 영향(影響)을 미치게 된다. 본 연구(硏究)에서는 지반(地盤)에 대한 상부구조물(上部構造物)의 상대강도(相對剛度)가 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)에 미치는 영향을 분석하였다. 해석(解析)모델로서는 기초(基礎)슬래브의 형태와 규격은 동일하지만 상부구조(上部構造)의 강성(剛性)이 상대적으로 큰 전단벽구조(剪斷壁構造)와 강성(剛性)이 작은 뼈대 구조(構造)로 된 건물에 대하여 지반과 연계(連繫)된 집중질량(集中質量)모델을 작성하였으며, 운동방정식(運動方程式)의 해석을 위해서는 Roesset의 모드감쇠(減衰)(Modal Damping)를 이용하는 모드중첩법(重疊法)을 사용하였다. 연구결과(硏究結果), 전단벽구조물(剪斷壁構造物)의 경우 대부분의 지반조건에 대하여 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 현저하게 나타나는 반면 뼈대구조물(構造物)의 경우 유연성지반(柔軟性地盤)을 제외하고는 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 공학적(工學的)으로 무시될 수 있음을 확인하였다. 또 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 증가(增加)할수록 구조물 상부(上部)에서의 지진응답(地震應答)이 감소(減少)하는 반면 구조물 하부(下部)에서의 지진응답(地震應答)은 오히려 증가(增加)한다는 사실을 알 수 있었다.

The flexibility of base material gives considerable influences on seismic responses of a structure. The effects of relative stiffness between super-structure and base material on dynamic soil-structure interaction are evaluated by parametric studies. Two 5-story buildings are used for the study; one is shearwall structure with relatively higher fundamental frequency and the other is frame structure with relatively lower fundamental frequency. The structures are modeled as beam-sticks coupled with springs and dashpots representing the base material. Dynamic equilibrium equations of the soil-structure interaction system are sloved by mode superposition method using Rosset modal damping values. Soil-structure interaction effect is found to be major concern in seismic analysis of shearwall structure in most cases while it seldom becomes engineering problem in frame-type structure. It is also found that seismic responses at lower elevation of the super-structure are amplified though they decrease at higher elevation as soil-structure interaction effects of the system increase.