• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.9-20
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• 2002

본 연구의 목적은 비선형 흙-구조물 상호 작용문제를 연구하기 위한 계산 절차를 개발하는 것이다. 흙-구조물 상호 작용 거동을 연구하기 위하여 연직과 수평하중을 동시에 받은 대상기초와 강널말뚝으로 보강된 기초지반에 대한 유한 요소 수치해석을 하였으며 흙과 기초구조물 사이의 상호작용 거동을 모델하기 위하여 접합요소를 사용하였다 주 해석 결과는 다음과 같다. 1. 침하와 측방변위의 예측에 대해서는, 접합요소를 사용한 결과가 더 큰 값을 얻었다. 2. 극한지지력 결정에 대해서는 접합요소를 사용한 경우가 약 12%정도 더 작게 나타났다 3. 대상기초의 수평과 연직변위는 접합요소의 영향을 받았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.19-31
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• 2013

기존의 설계에서는 상부구조물의 거동은 하부기초 및 지반을 고정단 조건으로 가정하여 분석하였고, 하부기초의 설계는 상부구조물의 하중조건만 고려하였다. 이는 상부구조물 및 기초의 부재력과 침하량을 과다하게 판단할 가능성이 있다. 본 연구에서는, 상부구조물과 말뚝지지 전면기초의 상호작용을 고려한 상호작용 해석기법을 제안하였으며, 전체 구조물의 거동을 파악하기 위한 상호작용해석기법의 적용성을 고찰하였다. 일련의 수치해석을 통하여 상호작용해석과 일체해석의 결과를 비교한 결과, 본 설계기법으로 산정한 말뚝지지 전면기초의 침하거동 및 휨모멘트가 유한요소해석과 유사하게 나타났다. 또한 상부구조물과 하부기초의 상호작용을 고려하여 전체구조물의 거동을 비교적 정확히 산정하는 것을 알 수 있었다. 이러한 검증을 토대로 본 해석기법이 실제 상부구조물-말뚝지지 전면기초설계에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.45-53
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• 2020

액체저장탱크의 지진 거동은 유체-구조물 상호작용에 의해 복잡하게 나타나므로, 이 시스템의 지진응답과 피해를 정확하게 예측하기 위해서는 이를 엄밀히 고려하여야 한다. 이 연구에서는 유체-구조물 상호작용을 엄밀히 고려하여 양방향 수평 지반운동이 작용하는 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 수행하고 그 응답 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 지진하중 작용 시 발생하는 유체 동수압을 유한요소 기법을 사용하여 산정하고, 이 동수압을 구조물의 유한 요소에 작용하여 전체 시스템의 동적 거동을 모사한다. 예제 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 통하여 대상 시스템의 동적 거동은 양방향 수평 지반운동이 작용하는 방위각에 의해 유의미한 영향을 받음을 확인할 수 있다. 그러므로 직사각형 액체저장탱크의 내진설계를 수행하거나 내진성능을 검토할 때는 이러한 특성을 고려하여야 할 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제5권3호
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• pp.51-54
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• 2001

지진 등과 같은 외부 진동하중에 의해 발생되는 구조물의 진동은 구조물의 독립적 거동뿐만 아니라 지반과 구조물 기초의 접촉면을 통해 상호 영향을 미치게 된다. 특히 LNG 저장탱크나 원자력발전소 등과 같이 대현 상부구조물의 경우 상호작용력은 크게 작용하게 된다. 본 연구에서는 상부 구조계의 단순화된 형태인 기초계의 동적거동을 파악하기 위해 주파수영역 경계요소법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 반무한체 상에 존재하는 무질량 강체 표면기초에 대해 반무한 기본해를 이용하여 동적거동이 고찰되었으며 기존의 해석결과와 비교, 검토하여 본 연구방법의 타당함을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권10호
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• pp.35-41
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• 2018

구조물을 지지하는 말뚝기초에 대한 내진설계 시 안정을 위해 지반-기초-구조물의 동적 상호작용이 반드시 고려되어야 한다. 말뚝기초의 내진설계에 정적 및 반복하중 조건에서 제안된 p-y 곡선이 이용되고 있다. 이 p-y 곡선은 지진과 같은 동하중 조건에서 지반-기초-구조물의 상호작용이 고려되지 않았기 때문에 내진설계에 적용하기 어렵다. 이에 지반-기초-구조물의 동적 상호작용을 고려한 동적 p-y 곡선에 관한 연구가 수행되었으나 공통된 조건으로 말뚝 캡이 지표면 위에 노출되어 있고, 상부구조물은 단순 중량으로 말뚝 캡에 추가하여 동적 p-y 곡선을 확인하였다. 그러나 해양구조물인 경우를 제외한 보편적인 무리말뚝의 경우 지반에 근입하여 시공됨에 따라 말뚝 캡의 근입 여부가 말뚝의 동적 p-y 곡선에 영향을 미칠 것으로 보인다. 이에 본 연구에서는 말뚝 캡의 지반 근입에 따른 무리말뚝의 동적거동을 확인하기 위해 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 무리말뚝의 말뚝 캡이 지반에 근입된 경우와 근입되지 않은 경우의 동적거동은 다르게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.39-50
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• 2007

본 논문은 다중 적층지반상의 지반-구조물 상호작용 해석을 위한 3차원 무한요소를 소개한다. 본 무한요소는 Cartesian 좌표계에서 정식화되었으며, 수평, 수평모서리, 수직, 수직 모서리 그리고 수평 수직 모서리 무한요소로서 총 5개의 무한요소로서 구성된다 적용한 형상함수 내부의 파동함수들은 적층지반의 파동문제를 효과적으로 모사하며 다중파동성분을 포함하고 있다. 본 요소의 성능을 검증하기 위하여 주파수영역에서 여러 가지 예제해석을 수행하였다. 균질 및 적층지반상 강체기초와 묻힌 케이슨 기초의 무차원 동적 거동(compliance & impedance)을 구하였으며, 기연구자들의 값과 비교 검토하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.67-77
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• 2007

IBC와KBC 기준의 지반계수는 지반증폭 만이 고려되고 구조물-지반 상호작용 영향이 고려되지 않은 지반계수로 합리적인 구조물의 지진거동을 예측하는데 어떤 한계가 있다. 이 연구에서는 선형과 비선형 지반 위에 세워진 구조물의 탄성지진응답해석을 의사 3-D 해석으로 수행하여 구조물-지반 상호작용 영향이 고려된 지반계수의 상 하 한계값을 평가하였다. 지반의 특성은 지반 A, B, C의 경우에는 선형으로 가정하였고, 지반 D와 E의 경우에는 비선형으로 가정하여 Ramberg-Osgood 모델을 사용하여 전단파속도를 기준으로 전단탄성계수와 감쇠비 계산식을 규정하였다. 지진해석은 중 약진 지진기록 12개를 선정하여 최대 지진가속도를 0.1g와 0.2g로 조정하고, 구조물-지반 체계에 대한 의사 3-D 해석 시에는 30m 지반 하부 암반에서의 지진기록으로 변환하여 사용하였다. 구조물의 탄성 지진응답해석을 통해서 얻은 결과로부터 구조물-지반 상호작용 영향을 고려한 새로운 표준응답스펙트럼과 단주기 영역 및 주기 1초에서의 지반계수 $F_{a}$와 $F_{v}$의 상 하 한계값을 제시하였으며, KBC 기준을 위한 새로운 지반계수도 제안하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.1-10
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• 1997

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.37-46
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• 2005

최근 지진공학 제반분야의 연구동향은 지진발생시 구조물의 거동을 보다 합리적/경제적으로 고려하는 내진성능 목표 개념에 입각하여 많은 향상을 성취하고 있다. 특히, 실제 지진에서 관측된 자료를 사용하여 시방기준과 해석기법에 많은 보완이 이루어지고 있는 실정이다. 그러나, 지반-구조물 상호작용에 대한 연구는 경험적으로 입증된 해석방법의 정립이 아직까지 과제로 남아있는 분야이다. 이러한 취지에서, 본 연구에서는 구조물과 지표면 자유장 운동의 강진기록이 잘 관측되어 있는 2매 사이트를 선택하여, 입/출력 자료를 가지고 시스템 특성치즐 추정할 수 있는 System Identification 기법을 이용하여 지반-구조물 상호작용의 해석기법 중 가장 보편적이며 비교적 간단한 주파수 영역의 Impedance 함수를 계산하고 그 결과를 바탕으로 관성력에 의한 지반-구조물 상호작용에 대한 고찰을 수행한다.