• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.115-120
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• 2014

현재 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법 및 지반 증폭계수는 기반암이 주로 30m 이내에 위치하는 일반적인 국내 지반특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 비정형 말뚝기초(PHC 500, 중심 간격 3D)에 대한 동적 원심모형 실험을 실시하여 자유장과 기초판의 응답 스펙트럼 결과를 비교하였다. 장주기 영역에서는 SE 지반의 설계 스펙트럼 가속도보다 기초와 자유장에서 계측된 실제 스펙트럼 가속도가 작게 나타났고, 기초에서 발생한 스펙트럼 가속도는 지진 하중이 커지면 SD 지반의 설계 스펙트럼 가속도와 유사해지는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 연약한 지반(SE 지반)에 대한 현행 설계기준이 지진 하중을 과대평가하고 있으며 비경제적 설계를 할 수 있음을 의미한다. 1.5초 이상의 장주기 영역에서는 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도가 SC 지반의 표준설계응답스펙트럼 가속도보다 작게 나타났고 기초 및 자유장 조건에 의한 스펙트럼 가속도 차이가 거의 발생하지 않았다. 따라서, 실제 아파트에 해당하는 1.5초 이상의 장주기에서는 국내 지반조건을 고려하여 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도를 설계에 적용하면 표준설계스펙트럼을 적용할 때 보다 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다.

• 토지주택연구
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• 제5권1호
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• pp.35-40
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• 2014

현재 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법 및 지반 증폭계수는 기반암이 주로 30m 이내에 위치하는 일반적인 국내 지반특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 비정형 말뚝기초(PHC 500, 중심 간격 3D, 4D, 5D)와 상부 구조물에 대한 동적 원심모형 실험을 실시하여 자유장과 기초판의 응답 스펙트럼 결과를 비교하였다. 단주기 영역인 1초 이내 주기에서는 기초판 및 지표면 자유장의 측정 스펙트럼이 SC 및 SD 지반의 표준설계스펙트럼 가속도보다 크게 나타났다. 1.5초 이상의 장주기 영역에서는 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도가 SC 지반의 표준설계응답스펙트럼 가속도보다 작게 나타났고 상부구조물 유무, 지반 근입 심도, 기초 및 자유장 조건에 의한 스펙트럼 가속도 차이가 거의 발생하지 않았다. 따라서, 실제 아파트에 해당하는 1.5초 이상의 장주기에서는 국내 지반조건을 고려하여 측정된 스펙트럼 가속도를 설계에 적용하면 표준설계스펙트럼을 적용할 때 보다 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다.

• 토지주택연구
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• 제6권3호
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• pp.147-152
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• 2015

현재, 국내의 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법과 지반 증폭계수는 깊은 기반암 조건의 미국 서부 해안지역 지반에 적합하도록 제시되어 있으므로 기반암이 약 30m 미만인 우리나라와는 다른 동적 거동을 나타낸다. 선행연구에 의하면, 말뚝 기초에 대한 원심모형 실험결과와 동적 지진 해석결과는 우리나라에서 사용하고 있는 설계스펙트럼의 가속도 값보다 주기 1.5초 부근에서는 낮게 나타나고 있다. 따라서, 본 논문에서는 원심모형 실험결과에서 얻어진 설계스펙트럼 가속도를 사용하여 구조해석을 수행하고 기존의 설계기준과 대비하여 철근 및 콘크리트의 물량 등을 상호 비교하여 아파트 골조공사의 경제성을 비교, 검토하였다. KBC-2009 기준의 Sc 지반과 SD 지반을 사용하여 구조해석 및 내진설계를 수행하고, SD에 해당하는 지반의 동적 지진 실험결과의 스펙트럼가속도(SDS)를 사용하여 구조해석 및 내진설계를 수행하여 상호 비교 고찰한 결과, 지반의 종류 SD 지반에 해당하는 연약지반의 경우라도 동적 실험 및 해석을 수행하여 지반의 스펙트럼 가속도를 산정하여 구조해석에 적용할 경우 Sc 지반과 유사한 정도의 철근 물량 값을 얻을 수 있었고, 이것은 당초 연약지반으로 고려되던 SD 지반으로 설계하는 경우에 비하여 17~23% 정도의 물량을 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.63-71
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• 2006

동반논문(II-지반분류 개선방법)에서는 지반의 고유주기를 기준으로 지반을 분류하는 방법이 국내 지반조건에 적합한 지반분류 방법으로 제시하였다. 그러나, 지반분류 방법을 개선하여도 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 재산정된 응답스펙트럼과 차이가 나타나는 부분이 존재한다. 이는 설계응답스펙트럼을 작성에 필요한 증폭계수를 계산하는 방법을 변경해야 해결할 수 있다. 본 논문에서는 국내 지반조건에 적합하도록 증폭계수를 재산정하기 위한 적분구간 변경에 대하여 검토하였다. 검토 결과 장주기 영역의 증폭계수 $F_v$의 적분구간은 현재 주기 0.4초${\sim}$2.0초에서 주기 0.4초${\sim}$1.5초로 변경할 경우 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 설계응답스펙트럼이 비교적 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었고, 기존의 방법보다 국내 지반특성에 더 적합한 설계응답스펙트럼을 작성할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.17-34
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• 2020

일반적으로 잔교식 구조물의 내진설계를 위한 응답스펙트럼 해석 시 기준서들에서는 지진응답해석을 통해 증폭된 가속도를 입력가속도 활용하도록 제시하고 있으나, 기준서에 따라 방법이 상이하여 설계 시 혼란을 야기할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 동적원심모형실험을 통해 지반 내 다양한 깊이에서 지반 가속도를 산정하였으며, 산정된 지반가 속도를 활용하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 이후 실험 및 해석을 통해 도출된 잔교식 안벽 구조물의 모멘트 결과를 비교하였으며, 응답스펙트럼 해석 시 적절한 입력지반가속도를 결정하기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 탄성 지반 스프링을 적용하는 경우 구조물의 고유주기를 가장 적절하게 모사하는 것으로 나타났으며, 상부 지표면에서 증폭된 지진파를 입력가속도로 활용하는 것이 사질토 지반에 관입된 구조물 응답을 가장 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.159-169
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• 2020

변전소 구조물 내부에 설치되는 전력설비의 내진설계 시 사용되는 변수인 가속도 증폭계수는 미국, 일본과 국내의 변전소 내진설계기준에서 제시되어 있다. 국내 설계기준에 제시된 가속도 증폭계수는 미국, 일본의 설계기준에서 제시된 계수와는 달리 변전소 구조물의 층수가 4층 이상일 경우에는 동적해석을 수행하여 가속도 증폭계수를 구하게 되어 있다. 국내의 변전소 구조물은 대부분 층수가 4~5층이므로 기존의 가속도 증폭계수는 실제 변전소 구조물에 적용하기에 미흡한 상황이다. 국내 변전소 구조물 형식에 적합한 가속도 증폭계수를 제시하기 위하여 대표적인 7가지 구조형식의 변전소 구조물에 대하여 가속도 증폭계수를 평가하였다. 가속도증폭계수는 변전소 구조물에 대하여 원거리 지진과 근거리 지진을 사용하여 내부-구조물 응답스펙트럼을 작성하여 이로부터 평가하였다. 미국, 일본 전력설비 내진설계 기준에 따른 각각의 가속도 증폭계수 α_J, α_A는 근거리 및 원거리 지진을 사용한 동적 해석으로 구한 가속도 증폭계수에 비하여 다소 과대평가하는 경향이 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.63-76
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• 2000

구조물-지반 상호작용에서 알려진 것처럼 구조물 지진응답은 구조물하부 지반조거에 따라 영향을 받는데 UBC-97을 포함한 여러내진설계규준에서 지반사태 영향을 반영하고 있다 이 연구에서는 기초크기 기초밑 지반깊이, 입력지진 작용점 및 기초 근입깊이 등의 영향을 살펴보고 깊은 지반 위에 세워진 구조물의 평균응답스펙트럼을 UBC-97 탄성응답스펙트럼과 비교하기 위해 구조물-지반 상호작용을 고려한 지진해석을 가상 3차원 유한요소법과 부구조물법을 이용하여 1952년 Taft와 1940년 El Centro 지진기록을 주파수영역에서 수행하였다 연구결과에 의하면 기초크기는 구조물 응답에 별 영향이 없고 기초저면 지반깊이는 구조물체계의 고유주기와 최대가속도를 변경시켰다 또 입력지진의 합리적 작용점은 기초저면이라는 것이 확인되었으며 깊은 지반위에 놓인 기초의 근입은 저주기영역에서 구조물 응답을 상당히 줄어들게 하였다 한편 30m 깊은 지반위에 세워진 구조물의 평균가속도와 UBC-97 가속도를 비교한 결과 UBC-97 탄성응답스펙트럼에 의한 구조물 내진설계가 안전하지 못할 수도 있으므로 UBC-97 지진계수의 할증이 필요하다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.249-258
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• 2003

강진을 고려한 지진설계 규준은 약진지역에서는 불필요한 경제적 손실을 가져올 수 있고, 지반-구조물 상호작용을 고려한 성능기준 설계가 합리적인 지진설계를 위해서 중요하다는 것이 인식되었다. 이 연구에서는 연약지반 위에 놓인 단자유도계의 탄성, 비탄성 지진응답 해석을 지반의 비선형성을 고려하여 최대지진가속도를 0.07g와 0.11g로 조정한 11개 중, 약진에 대해 수행하였다. 지진 응답해석은 지반-구조물체계에 대해 유사 3차원 동적해석 프로그램으로 암반에 지진기록을 입력하여 한 단계에 일괄적으로 수행하였다. 연구 결과에 의하면 고정지반이나 선형지반을 가정한 지진응답 스펙트럼은 구조물-지반체계의 실제적인 거동을 보여주지 못하는 것으로 나타났으며, 합리적인 지진설계를 위해서는 지진규준에 정해진 일상적인 설계절차에 따라서 수행하는 것보다 다른 성질을 가진 여러 지반에 대해서 성능기준 지진설계를 수행하는 것이 필요하다. 약진을 받는 연약지반의 비선형성도 입력지진동을 증폭시켜 탄성, 비탄성 지진응답 스펙트럼에 심하게 영향을 미쳤으며, 그 현상은 특히 탄성 응답스펙트럼에서 두드러졌다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.289-297
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• 2011

명시적 유한요소법은 비선형성이 많은 대형 문제를 푸는 데는 꼭 필요하지만 종종 그 결과의 해석에 있어서는 어려움이 수반된다. 특별한 경우, 가속도의 과도응답은 극심한 불연속, 과도한 노이즈 또는 앨리어싱이 발생하여 평가가 불가능할 때도 있다. 본 논문에서는 유한요소법의 명시적분에 의한 과도응답 및 응답스펙트럼의 새로운 후처리기법을 제안한다. 해석기에 의한 가속도 거동의 수치적인 에러를 제거하고 물리적인 가속도를 추출하기 위하여 가우스커널을 이용하는 평활화법을 제안하였다. 이 평활화는 신호처리 필터링 기법과 같이 복잡한 주파수에 대한 고려가 없이도 속도에 대한 결과와 응답스펙트럼을 참조함으로써 행해진다. 특히 가우스커널 평활화는 가속도의 피크 값을 잘 나타내면서도 평활도가 우수하였다. 제안된 평활화법에 의하여 부드러운 가속도는 물론 이를 이용하여 설계에서 필요한 층 응답스펙트럼을 구할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권11호
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• pp.21-33
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• 2020

본 연구에서는 국내 내진설계기준 공통적용사항(MOIS, 2017)의 지반증폭계수를 활용하여 지표면 최대가속도를 산출하는 방법의 적절성을 검토하기 위해 포항지역 전역의 시추공을 대상으로 1차원 등가선형해석프로그램을 통해 지반응답해석을 수행하였다. 지반응답해석을 위한 지진파는 내진설계기준 공통적용사항에 따라 지진 재현주기 500년, 1000년, 2400년의 표준설계응답스펙트럼에 맞추었고, 지반데이터는 국토지반정보 포털시스템을 활용하여 확보하였다. 그 결과 내진설계기준 공통적용사항에서 제시하는 응답스펙트럼과 지반응답해석에서 얻어진 응답스펙트럼은 지반분류에 상관없이 대략적으로 일치하는 것을 알 수 있었다. 하지만, 증폭계수를 활용하여 지표면최대가속도를 산출할 경우 지반응답해석에서 얻어진 결과와 상당한 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다.