지반-구조물 연계모델의 등가감쇠값에 관한 연구

A Study on Equivalent Modal Damping Values of Soil-Structure Coupling Models

지반-구조물 상호작용 효과가 큰 경우의 동적문제를 모드중첩법으로 해결하기 위하여 여러 가지 등가모드감쇠값 결정 방법에 대한 이론적 배경을 검토하였다. 또한 component mode synthesis method에 의하여 감쇠행렬을 구하고 이를 이용한 직접적분법으로 지반-구조물의 연계모델의 응답을 계산하여 각 등가모드감쇠값 결정 방법으로 구한 등가모드감쇠값을 사용한 모드 중첩법의 해석 결과와 비교 분석하였다. 해석모델로는 2종류의 상부구조와 4종류의 지반조건을 고려하고 이를 조합한 경우를 채택하였다. 본 연구 결과로 소멸에너지법으로 얻은 등가모드감쇠값이 직접적 분법의 결과에 가장 근사적인 결과를 주는 것을 알 수 있었다. 고정지반모델인 경우에는 강도가중법을 제외한 다른 방법으로 구한 등가모드감쇠값은 직접적분법의 결과와 거의 일치되는 응답을 주었다.

The theoretical backgrounds of the several methods were surveyed and reviewed to fin out the adequate one to determine equivalent modal damping values in solving the dynamic problem of soil-structure interaction by mode superposition method. Furthermore the rigorous damping matrix of equation of motion was obtained through component mode synthesis technique and used in direct integration of the equation. The analytical results by direct integration method were compared with those of mode superposition approach using the various sets of equivalent modal damping values calculated by the methods to be reviewed. Two types of superstructures and four kinds of subsurface conditions were considered and combined to make soil-structure coupled models. It was realized that dissipating energy method gives the equivalent modal damping values which lead the most similar results to direct integration ones. In case of fixed base, the responses of all methods except stiffness weighted approach are almost equal to those of direct integration method.