• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.95-102
• /
• 2014

이 논문에서는 경계반력법을 이용한 비선형 지반-구조물 상호작용 해석을 위해 LS-DYNA나 MIDAS/Civil 등의 유한요소해석 프로그램과 연계하는 방법을 제시하였다. 경계반력법 적용시 유한요소프로그램에서 구조물과 지반은 선형 또는 비선형 유한요소를 이용하여 모델링하였다. 유한요소의 해석모델 외부의 무한영역으로 전달되는 탄성파를 최대한 흡수하기위해 유한요소 모델의 외측에 LS-DYNA의 경우에는 PML(Perfectly Matched Layer) 요소를, MIDAS/Civil의 경우에는 점성감쇠-스프링 요소를 적용하였다. 비선형 유한요소는 구조물영역에만 적용되는 것으로 가정하였다. 이 연구에서는 입사지진파에 의한 경계반력은 KIESSI-3D 프로그램을 이용하여 계산하였다. 선형 지반-구조물 상호작용 문제에 대해 일반적인 KIESSI-3D의 해석결과와 BRM해석결과를 비교하여 제시된 방법의 효율성을 제시하였다. 또한 수치적 비교를 통해 비선형 구조에 대해 보수적인 응답을 보이는 선형 SSI문제에 대하여 얻은 경계반력이 비선형 지반-구조물 상호작용해석에 효과적으로 적용 가능함을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제11권6호
• /
• pp.5-20
• /
• 2010

1차원 등가선형 지반응답해석은 지반에 의한 지진동의 증폭현상을 모사하는데 널리 사용되고 있다. 등가선형해석은 적은 수의 입력변수를 필요로하므로 사용하기 편리하며 해석 소요시간이 짧다는 장점을 가지고 있는 반면, 시간에 따라서 변화하는 지반의 비선형 거동을 모사할 수 없으며 일정한 전단탄성계수와 감쇠비를 해석 내내 적용하는 선형해석이라는 단점을 가지고 있다. 이와 같은 등가선형해석의 단점을 보완하기 위하여 진동 주파수와 변형률과의 관계를 모사하는 다양한 형태의 수정된 등가선형해석기법들이 개발되었다. 수정된 기법들은 전단변형률 푸리에 스펙트럼을 사용한다는 점에서는 동일하지만, 이로부터 변형률의 주파수 의존도를 정의하는 과정에서는 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 두 가지 수정된 등가선형해석기법들의 정확성을 평가하기 위하여 국내에서 조사된 두 개의 토층에서 일련의 비선형, 등가선형, 수정된 등가선형 지반응답해석을 수행하였다. 해석 결과, 수정된 등가선형해석기법들은 고주파수 요소를 과대 예측할 수 있으며, 특히 고주파수 요소가 풍부한 인공지진파를 입력 지진파로 사용하였을 경우 비현실적인 응답이 계산될 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권7호
• /
• pp.29-38
• /
• 2018

액상화 시 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간영역에서 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 지반의 전단변형에 따른 간극수압의 발달을 직접적으로 모사하기 위해 유효응력 해석법을 이용한 액상화 모델인 Finn model을 적용하였으며 Mohr-Coulomb 탄소성 모델에 접목되어 해석이 수행되었다. 이력감쇠모델을 적용하여 지반 비선형 거동을 고려하였으며 지반과 말뚝 간의 분리현상, 미끄러짐 현상을 모사하는 인터페이스 모델을 적용하였다. 경계조건으로써 단순화 연속체 모델링 기법을 도입하여 반사파의 생성을 막고 해석 효율을 증가시켰으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 비선형 거동을 정확히 모사하고자 하였다. Wilson(1998)이 수행한 원심모형시험 케이스 중 상부지반 상대밀도가 55%인 모델을 이용하여 제안된 모델링 기법의 캘리브레이션을 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 깊이 별 과잉간극수압 비-시간 이력, 휨모멘트-시간이력, 말뚝 두부 변위-시간이력이 실험 결과를 잘 모사하였다. 상부지반 상대밀도가 30%인 모델의 결과를 이용하여 제안된 모델링 기법의 적용성 평가를 수행한 결과, 수치해석으로부터 도출된 지반 및 말뚝 응답이 실험 결과를 잘 모사하였으며 제안된 모델링 기법이 지반-말뚝 시스템의 액상화 거동을 적절히 모사한다고 판단되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권12호
• /
• pp.17-25
• /
• 2012

본 논문에서는 TDR 장비를 사용하여 지반특성에 따라 변화하는 유전상수를 측정하였으며, 지반의 함수비 및 밀도와의 상관성을 분석하였다. 또한, 유전상수를 이용한 지중 공동탐사기법의 적용성을 평가하기 위하여 공동의 크기에 따른 유전상수의 변화 정도를 측정하였다. 실험결과 지반의 유전상수는 함수비와 밀도가 증가함에 따라 선형적인 증가 경향을 나타내는 것으로 평가 되었으며, 일정한 관계식으로 표현할 수 있었다. 또한, 지반의 유전상수는 공동의 크기에 따라 일정한 경향을 나타내며 변화하는 것으로 평가되었다. TDR 기법을 사용하여 측정된 유전상수값은 지반의 함수비, 밀도와 일정한 상관관계를 나타내고 있음을 확인하였으며, 지중 공동탐사에 관한 기초자료로서 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.5-14
• /
• 2016

건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 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 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 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 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.209-220
• /
• 2001

준설매립지반 표층강도증진을 위한 수평진공배수공법 적용시의 압밀현상 예측을 위한 연구를 수행하였다. 초연약지반에 수평배수재와 진공압을 이용하여 수평진공배수 공법을 적용할 경우, 배수재 부근에서 3차원적 배수특성과 넓은 범위의 유효응력의 변화, 지반의 압축성 및 투수성이 크게 변화하게 된다. 이를 위하여 3차원 배수특성과 다양한 경계조건, 부의 간극수압 발생을 통한 유효응력의 증가, 유효응력에 따른 압축성과 투수성의 비선형성을 포함할 수 있도록 기존의 3차원 압밀 지배방정식을 확장 유도하였고, 유효응력-간극비-투수계수의 관계를 누승형태의 함수로 표현하여 사용하였다. 해석기법의 타당성을 검증하기 위하여 실내에서 수행된 대형 토조실험 결과를 모델링하여 좋은 일치를 확인하였고, 이를 바탕으로 수평진공배수공법 적용시의 압밀효과에 대한 분석결과 드레인이 타설된 상부지반에서는 균등한 개량효과의 결과를, 하부의 미개량 지반에서는 자중압밀에 의한 압밀효과를 확인할 수 있었으며 배수재의 수평타설 간격에 따른 압밀효과 분석을 통하여 적정 배수재 설치간격의 범위를 확인하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제14권4호
• /
• pp.103-116
• /
• 1998

순수전단강도를 추정하기 위해 150 세트의 삼축시험 결과를 분석하였다. 내부마찰각은 Hoek와 Brown의 파괴조건계수 m이 증가하는데 따라 비 선형적으로 증가하였으나 순수전단강도 비례계수 1c는 비선형적으로 감소하였다. 압축강도의 전단강도에 대한 비는 내부마찰각의 비에 역비례하였다. 전단강도는 m에 반비례하였으나 내부마찰각은 비례하였다. 또 단축강도는 c에 비례하였다. 회 귀분석의 해석에 있어서 전단강도가 m과 단축압축강도의 주요 영향요소로 나타났다. 전단강도의 비례계수는 RMR의 증가에 따라 비선행적으로 증가하였으나 내부마찰각은 선형적으로 감소하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권10호
• /
• pp.17-24
• /
• 2008

본 연구에서는 전면지지 말뚝기초의 비선형적 거동을 보다 간편하게 모사할 수 있는 2차원 유한요소기법을 개발하였다. Raft는 Mindline 이론에 근거한 평판유한요소로 모델링 하였으며, 하중 재하에 따른 말뚝의 비선형적 거동을 모사할 수 있는 말뚝거동 모델을 제안하였다. 전면지지 말뚝기초의 비선형적 침하거동에 대한 개발된 수치기법의 적용성을 검증하기 위하여 실내실험 계측자료와 유한요소 해석결과와 비교하였으며, 비선형적 침하거동을 잘 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제9권6호
• /
• pp.53-60
• /
• 2008

재료적 비선형성과 합리적인 좌표계의 도입이 압밀문제에 있어 중요한 자리를 점한다는 인식에서 비선형 유한변형압밀이론이 제안되어 왔으나 너무 어려운 매개변수 설정 등의 문제점에 의해 일반적인 압밀해석에서 널리 사용되고 있지는 못하다. 본 연구에서는 구분선형(piecewise-linear) 압밀이론을 이용하여 점토의 변형률 속도 의존성을 고려한 압밀해석이 가능한 해석법을 제시하는 것을 목표로 하였다. 특히 유사한 방법에서 큰 문제가 되어 왔던 압축곡선의 유일성을 해결할 수 있는 방안으로 기준곡선을 이용하는 방안을 도입하였다. 개발된 해석법의 검증을 위해 실시된 일련의 과정을 통해 모델의 적용성을 일부 확인하였으며 향후 제한적인 실내실험결과에서 확장하여 실제 압밀문제에 대한 적용성 확인 등의 연구가 수행되어야 할 것으로 판단하고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제17권2호
• /
• pp.13-22
• /
• 2016

연약지반의 특성에 부합하는 이론을 이용하여 침하량을 합리적으로 예측하는 것은 건설방재적 관점에서도 대단히 중요하다. 특히, 준설매립지반과 같은 초연약지반의 압밀거동 모사를 위해서는 비선형 유한변형 압밀이론을 적용할 필요성이 있다. 본 연구에서는 인천 송도지역 준설토의 침강 및 압밀특성을 파악하기 위하여 침강압밀시험, 자중압밀시험 및 CRS 압밀시험을 수행하였으며, 그 결과를 PSDDF를 이용한 수치해석의 입력치로 사용하여 준설매립지반의 거동을 해석하였다. 본 지역의 준설토는 통일 분류법에 의해 저압축성 실트(ML)로 분류되었으며, Yano법 및 수치해석을 통하여 얻어진 최종 체적변화비는 각각 1.56, 1.17로 나타났다. 이러한 결과의 차이는 계면고가 상대적으로 높고 투수성이 큰 해당 구간 준설매립토의 토질 특성에 기인한 것으로 사료된다.