• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.4 no.3
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• pp.55-65
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• 2000

구조물 지진해석을 위한 구조물 -지반 상호작용 해석에서도 비선형 지반 특성을 고려한 비선형해석이 요구되고 있어 구조물 비선형 지진 해석을 위해 기초 지반에 대한 수평방향 비선형 해석을 수행하였다. 기초지반은 UBC 분류에서 규정한 보통지반인 Sn 지반과 연약지반인 SE 지반을 고려하였고, 지반의 비선형 특성은 Ramberg-Osgood 모델을 이용하였다. 비선형 지반이 기초지반 수평 및 회전 동적 강성 및 감쇠비에 미치는 영향을 조사하기 위하여 얕은 기초와 묻힌기초에 대해 기초 크기, 지반깊이 및 말뚝유무에 따른 동적 강성 및 감쇠비 변화를 조사하였는데, 지반의 비선형 특성이 기초지반의 선형 수평 및 회전 강성과 감쇠비를 크게 감소 또는 증가시키는 것으로 나타났으며, 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무의 영향도 큰 것으로 나타나 구조물 지진해석시 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무와 함께 지반의 비선형성도 고려하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.5 no.2
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• pp.23-31
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• 2001

지반 위에 세워진 구조물의 지진응답해석시 지반-구조물 상호작용 영향은 지반으 선형특성을 고려하여 간주되었는데 최근 연구결과에 의하면 구조물 지진해석에서 연약지반의 비선형 특성이 중요한 요소로서 인식되었다. 하지만 지반-구조물계의 복잡한 비선형 특성 때문에 내진설계 기준에서 비선형 지반특성을 고려하기에는 아직도 어려움이 많다. 이 논문에서는 UBC 지반종류 $S_{D}$ 지반 위에 놓인 중규모의 얕은 온통기초와 묻힌 온통기초위에 세워진 건물에 대한 단자유도계 선형 지진해석을 연약지반의 비선형성을 고려하여 최대가속도가 0.17g 과 0.36g 인 Taft E-W 및 El Centro N-S 지진기록을 사용하여 수행하였다. 비선형 지진해석을 결과를 선형해석 결과와 비교하였을 때, 비선형 응답스펙트럼의 최대가속도가 지반의 비선형성 때문에 상당히 줄어드는 것으로 나타나 지반의 비선형성을 고려한 더효율적인 내진설계의 가능성을 보여준다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.4
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• pp.317-325
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• 2016

In this study, nonlinear earthquake responses of a soil-structure interaction(SSI) system which is subjected to a three-directional ground motion are examined. The structure and the near-field region of soil, where the geometry is irregular, the material properties are heterogeneous, and nonlinear dynamic responses are expected, are modeled by nonlinear finite elements. On the other hand, the infinite far-field region of soil, which has a regular geometry and homogeneous material properties and dynamic responses is assumed linearly elastic, is represented by three-dimensional perfectly matched discrete layers which can radiate elastic waves into infinity efficiently. Nonlinear earthquake responses of the system subjected to a three-directional ground motion are calculated with the numerical model. It is observed that the dynamic responses of a SSI system to a three-directional motion have a predominant direction according to the characteristics of the ground motion. The responses must be evaluated using precise analysis methods which can consider nonlinear behaviors of the system accurately. The the method employed in this study can be applied easily to boundary nonlinear problems as well as material nonlinear problems.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.7 no.6
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• pp.1-7
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• 2003

This paper presents a novel hybrid time-frequency-domain method for nonlinear soil-structure interaction(SSI) analysis. It employs, in a practical manner, a computer code for equivalent linear SSI analysis and a general-purpose nonlinear finite element program. The proposed method first (calculates dynamic responses on a truncated finite element boundary utilizing an equivalent linear SSI program in the frequency domain. Then, a general purpose nonlinear finite element program is employed to analyze the nonlinear SSI problem in the time domain, in which boundary conditions at the truncated boundary are imposed with the responses calculated in the previous frequency domain SSI analysis, In order to validate the proposed method, seismic response analyses are carried out for a 2-D underground subway station in a multi-layered half-space, For the analyses, a equivalent linear SSI code KIESSI-2D is coupled to ANSYS program. The numerical results indicate that the proposed methodology can be a viable solution for nonlinear SSI problems.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.14 no.5
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• pp.1-12
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• 2010

This study presents a finite element analysis method that can accurately evaluate the nonlinear behaviour of structures affected by shallow soft subsoils and the soil-structure interaction. A two-dimensional finite element model that consists of a structure and shallow soft subsoil was used. The finite element model was used for a nonlinear time domain analysis of the OpenSees program. A parametric study was performed to investigate the effects of soil shear velocities, earthquake input motions, soft soil depth, and soil-structure interaction. The result of the proposed nonlinear finite element analysis method was compared with the result of an existing frequency domain analysis method, which is frequently used for addressing nonlinear soil behavior. The result showed that the frequency domain analysis, which uses equivalent secant soil stiffness and does not address the soil-structure interaction, significantly overestimated the response of the structures with short dynamic periods. The effect of the soil-structure interaction on the response spectrum did not significantly vary with the foundation dimensions and structure mass.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.86-86
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• 2020

수리구조물에 관한 기존 연구들은 대부분 기능성과 안정성 측면에서 본체에 작용하는 유체력에 대한 안정성에 주안점을 두고 있다. 수리구조물 상·하류의 수위차에 기인한 기초지반내의 흐름 및 간극수압 변화는 하천 구조물의 안정성을 연구하는데 매우 중요하다. 해양에서는 파랑하중에 의한 과잉간극수압이 액상화를 발생시켜 해안구조물의 안정에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되며, 이에 관련 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 반면, 하천구조물 주변 지반의 흐름 및 간극수압 뿐 아니라, 액상화에 관한 연구는 아직 미진한 실정이다. 본 연구에서는 수리구조물 주변의 유동 및 와동 현상 뿐 아니라, 수위차에 따른 지반 내부 유동장과 간극수압에 관한 특성을 분석하기 위해 유체-구조물-지반 비선형 상호작용을 고려할 수 있는 수치수조를 새롭게 제안하였다. 그리고 제안하는 수치수조의 타당성 및 유효성을 검증하기 위해 기존 실험값과 비교·검토를 수행하였고, 그 결과는 거의 유사한 경향을 나타내었다. 또한 이 수치수조에 다양한 입사조건(상·하류 수위차)에 적용하여 유체-구조물-지반의 비선형동적상호간섭 해석을 수행하였다. 최종적으로 수치수조에서 측정한 구조물 주변의 유동, 와동, 수위로부터 수리특성을 논의하였다. 게다가 지반내의 흐름과 간극수압을 측정하여 상·하류 수위차가 수리구조물의 안정성에 미치는 영향을 분석할 수 있었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.37 no.2
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• pp.133-141
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• 2024

Considering fluid-structure-soil interactions, a finite-element model for a liquid-storage tank is presented and the nonlinear earthquake response analysis is formulated. The tank structure is modeled considering shell elements with geometric and material nonlinearities. The fluid is represented by acoustic elements and combined with the structure using interface elements. To consider the soil-structure interactions, the near- and far-field regions of soil are modeled with solid elements and perfectly matched discrete layers, respectively. This approach is applied to the seismic fragility analysis of a 200,000 kL liquid-storage tank. The fragility curve is observed to be influenced by the amplification and filtering of rock outcrop motions at the site when the soil-structure interactions are considered.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.1 no.1
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• pp.41-49
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• 1997

This paper presents the result of an international cooperative research on the post-correlation analysis of forced vibration tests and the prediction of earthquake responses of a large-scale seismic test structure. The dynamic analysis is carried out using the axisymmetric finite element method incorporating in finite elements for the for field soil region. Through the post-correlation analysis, the properties of the soil layers are revised so that the best correlation in the responses may be obtained compared with the measured force vibration test data. Utilizing the revised soil properties as the initial linear values, the seismic responses are predicted for an earthquake using the equivalent linearlization technique. It has been found that the predicted responses by the equivalent nonlinear procedure are in excellent agreement with the observed responses, while those using the linear properties are fairly off from the measured results.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05d
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• pp.333-338
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• 1996

강진에 의한 원전구조물의 동적해석시 지반의 비선형특성은 반드시 고려해야 할 사항이다. 지반의 비선형특성은 지반-구조계의 동적응답을 구하는 과정에서 가장 중요한 요소중의 하나며 이를 고려한 비선형 지진해석은 일반적으로 매우 복잡하고 정해를 구하기가 매우 어려운 문제다. 본 연구에서는 비선형 해법으로 널리 사용되고 있는 등가선형화방법을 사용하여 계측결과가 있는 TEPSCO 비선형 지진문제를 해석하였으며 이 방법의 정확도와 적용성을 분석하였다. 아울러 축대칭기법을 사용하여 비선형지진해석을 수행할때의 문제점에 관해서도 검토하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.1 no.1
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• pp.11-17
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• 1997

Seismic analyses of structures were carried out in the past assuming a right base and Ignoring the characteristics of foundations and the properties of the underlying soil. Resent soil-structure interaction studies show that seismic response of structure can be affected significantly by these fators. Typical effects of the soil-structure interaction are the kinematic interaction of a rigid massiess foundation and the inertial interaction between underlying soil and structure. The kinematic interaction effect is particularly important for embedded foundations and can be ignored for surface foundations with vertically propagating waves. In this study, seismic response of structure was investigated with four buildings in Mexico City considering only the inertial interaction effect and using the E-W components of the 1985 Mexico City earthquake records. The study was carried out for surface foundations and pile foundations with linear and nonlinear soil conditions, comparing the results with those of the rigid base.