• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2006.03a
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• pp.600-606
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• 2006

실제 지반은 경계가 없는 무한상태로 존재하기 때문에 지반구조물의 동적거동을 유한요소법을 이용하여 해석할 시 모델의 영역을 성립하는 것은 특별한 고려가 필요하다. 유한요소법에서의 동적해석은 파동의 전달을 포함하기 때문에 모델의 경계에서 인공적인 경계조건이 필요하다. 인공적인 경계 조건은 유한요소내의 지반상태를 무한상태로 변형시킬 수 있어야 하며, 경계에 도달하는 응력 파동을 모델내로 반사시키지 않고 흡수 할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 간단한 점 탄성 반무한 불연속 요소를 이용하여 지반구조물의 동적해석을 수행하는 방법을 보여준다. 반무한 요소의 실행은 OpenSees라는 유한요소 해석프로그램을 이용하여 수행되었으며, 예를 통하여 불연속 요소가 경계에 도달하는 응력 파동을 충분히 흡수하여 유한요소 모델을 반무한 상태로 전환 시킬 수 있다는 것을 보여준다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.4 s.44
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• pp.67-74
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• 2005

This paper presents a new infinite element for modeling far-field region in dynamic analysis of a fluid-saturated two-phase medium. The infinite element method combined to the infinite element method has been effectively applied to several engineering problems where the full space or half-space medium should be modeled. However, the currently available infinite element for dynamic analysis of two-phase porous medium has a limitation that Pl and P2 waves can only be Included in shape function expressing behavior ol the body. In this paper, the infinite element method is extended to simulate arbitrary number of multi-component waves. For this purpose, the far-field of the porous medium is assumed to be a layered half-space, while the near-field Includes structures as well as irregular soil medium. The accuracy and effectiveness of the proposed element have demonstrated using 1-D and 2-D wave propagation problems.

• Tunnel and Underground Space
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• v.12 no.3
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• pp.171-178
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• 2002

A dynamic analysis of a horseshoe_shaped tunnel near to cavity was performed to study the effect of the cavity on the dynamic behavior of the tunnel. In order to obtain the dynamic response of the tunnel embedded in a semi-infinite domain, a hybrid numerical technique was primarily developed. A dynamic fundamental solution in frequency domain for multi-layered half planes was derived and subsequently incorporated in the boundary element method. Coupling of the boundary element method for the far field with the finite element method for the near field is made by imposing compatibility condition of a displacement at the interface. The boundary element method is then coupled with the finite element method, which is utilized to model the near field including the tunnel and the cavity. In order to demonstrate the validity of the proposed technique, dynamic responses of single and multiply-layered semi-infinite structural systems are obtained by using the Kicker waveform and investigated in the limestone layer to find how the being and the location of the cavity affect the dynamic characteristics of the system.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 1993.04a
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• pp.199-206
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• 1993

동적무한요소를 이용한 지반-구조물 상호작용에 대하여 연구하였다. 동적무한요소는 무한원방향으로 전파되어 나가는 여러종류의 지진파 성분을 동시에 모형화 할 수 있도록 개발된 축대칭요소로서, 구조물에서 멀리 떨어진 지반영역(외부영역)을 모형화 하는데 사용되었다. 반면, 구조물에 가까운 지반영역(내부영역)은 재래의 축대칭요소를 사용하여 모형화 하였다. 본 해석방법의 검증은 적충된 반무한 지반위에 놓여진 원형강판의 임피던스함수를 구하여, 이를 이론적 결과와 비교하는 방법으로 수행되었다. 또한, 지반에 일부가 묻힌 원통형구조물에 대하여 수행된 강제진동시험 결과와 실제 지진발생시 구조물의 거동기록을 같은 입력조건에 대하여 본 해법으로 구한 결과와도 비교하였다. 해석결과로 부터 본 해석방법이 구조물의 거동을 타당히 산정하여 줌을 알 수 있었다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.12 no.6
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• pp.55-63
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• 2008

This paper presents a seismic analysis technique for a 3D soil-structure interaction system in a frequency domain, based on the finite element formulation incorporating frequency-dependent infinite elements for the far field soil region. Earthquake input motions are regarded as traveling P, SV and SH waves which are incident vertically from the far-field soil region, and then equivalent earthquake forces are calculated using impedances of infinite soil by dynamic infinite elements and traction and displacement from free field response analysis. For verification and application, seismic response analyses are carried out for a multi-layered soil medium without structure and a typical nuclear power plant in consideration of soil-structure interaction. The results are compared with the free field response using a one-dimensional analytic solution, and a dynamic response of an example structure from another SSI package.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.11 no.3
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• pp.47-58
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• 1991

This paper presents dynamic infinite elements for soil-structure interaction analysis. In order to discretize the far field of the unbounded soil media, axisymmetric infinite elements which are capable of propagating multi-waves are proposed. An efficient numerical integration scheme for constructing the element characteristic matrices of the infinite elements in developed based on Gauss-Laguerre quadrature. The efficiency of the infinite elements is demonstrated by comparing the computed impedances of rigid circular footings on an elastic half space and on a layered half spaces with those obtained analytically.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.5 no.3 s.15
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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.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.3
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• pp.1053-1058
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• 2010

Infinite element approach has been widely used to analysis soil-structure interaction, in which the soil domain is treated as infinite domain. However, most of the developed infinite element has been formulated in the frequency domain rather than the time domain to include the frequency contents of the earthquake or vibration wave. Due to that, those approaches have a critical limitation which is restricted to the linear elastic analysis. To main objective of this research is to develop the infinite element in the time domain to cooperate the inelastic soil and structure behavior. Developed infinite element is verified with the results of finite element analysis modeled in large domain. The nonlinear analysis also conducted to demonstrate the application of developed infinite element. Hence, based on above-mentioned statements, it can be concluded that the propose approach would assist for structure-seismic design.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.1
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• pp.39-50
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• 2007

This paper presents 3D infinite elements for the elastodynamic problem with multi-layered half-space. Five different types of infinite elements are formulated by using approximate expressions of multiple wave components for the wave function in multi-layered soil media. They are horizontal, horizontal-corner, vortical, vertical-corner and vertical-horizontal-comer infinite elements. The elements can effectively be used for simulating wane radiation problems with multiple wave components. Numerical example analyses are presented for rigid disk, square footings and embedded footing on homogeneous and layered half-space. The numerical results show the effectiveness of the proposed infinite elements.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.5 no.2
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• pp.83-91
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• 2001

본 연구에서는 2차원 평면상에서 자유장응답 해석을 위하여 유한요소-경계요소 조합에 의한 수치해석기법을 개발하였다. 전체 계를 외부영역과 내부영역으로 구분하였다. 외부영역은 동적 다층반무한 기본해를 이용한 경계요소로 모형화되고 내부영역은 유한요소로 모형화하여 조합하였다. 다층지반의 외부에서 입사하는 지진에 의한 지진응답해석을 수행하기 위하여 동적기본해를 이용한 자유장응답해석을 수행하였다. 지진응답해석에서는 지반의 전단병형률에 따라 변화하는 비선형특성을 모형화하기 위해 등가선형화기법을 적용하였다. 지진응답해석의 검증에 의하여 해석결과를 상용프로그램의 결과와 비교하였다. 결과적으로 지진응답해석을 효과적으로 수행할 수 있는 수치해석기법을 개발하였고 구조물이 있는 경우로의 확장돠 가능하게 되었다.