• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.117-124
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• 2002

The major purpose of this study is to determine the dynamic behavior of soil-pile-structure interaction system considering the underground cavity. For the analysis, a numerical method fur ground response analysis using FE-BE coupling method is developed. The total system is divided into two parts so called far field and near field. The far field is modeled by boundary element formulation using the multi-layered dynamic fundamental solution that satisfied radiational condition of wave. And this is coupled with near field modeled by finite elements. For the verification of dynamic analysis in the frequency domain, both forced vibration analysis and free-field response analysis are performed. The behavior of soil non-linearity is considered using the equivalent linear approximation method. As a result, it is shown that the developed method can be an efficient numerical method to solve the seismic response analysis considering the underground cavity in 2D problem.

• Earthquakes and Structures
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• 제18권4호
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• pp.407-421
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• 2020

In-place analysis for offshore platforms is essentially required to make proper design for new structures and true assessment for existing structures, in addition to the structural integrity of platforms components under the maximum and minimum operating loads when subjected to the environmental conditions. In-place analysis have been executed to check that the structural member with all appurtenance's robustness have the capability to support the applied loads in either storm or operating conditions. A nonlinear finite element analysis is adopted for the platform structure above the seabed and pile-soil interaction to estimate the in-place behavior of a typical fixed offshore platform. The SACS software is utilized to calculate the dynamic characteristics of the platform model and the response of platform joints then the stresses at selected members, as well as their nodal displacements. The directions of environmental loads and water depth variations have significant effects in the results of the in-place analysis behavior. The most of bending moment responses of the piles are in the first fourth of pile penetration depth from pile head level. The axial deformations of piles in all load combinations cases of all piles are inversely proportional with penetration depth. The largest values of axial soil reaction are shown at the pile tips levels (the maximum penetration level). The most of lateral soil reactions resultant are in the first third of pile penetration depth from pile head level and approximately vanished after that penetration. The influence of the soil-structure interaction on the response of the jacket foundation predicts that the flexible foundation model is necessary to estimate the force responses demands of the offshore platform with a piled jacket-support structure well.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.5-14
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• 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.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권1호
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• pp.1-9
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• 2019

To provide a simplified method for the base isolation design of LNG tanks, such as $16{\times}104m^3$ LNG tanks, we conducted a derivation and calculation example analysis of the dynamic response of the base isolation of LNG storage tanks, using dynamic response analysis theory with consideration of pile-soil interaction. The ADINA finite element software package was used to conduct the numerical simulation analysis, and compare it with the theoretical solution. The ground-shaking table experiment of LNG tank base isolation was carried out simultaneously. The results show that the pile-soil interaction is not obvious under the condition of base isolation. Comparing base isolation to no isolation, the seismic response clearly decreases, but there is less of an effect on the shaking wave height after adopting pile top isolation support. This indicates that the basic isolation measures cannot control the wave height. A comparison of the shaking table experiment with the finite element solution and the theoretical solution shows that the finite element solution and theoretical solution are feasible. The three experiments are mutually verified.

• 한국해양공학회지
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• 제12권3호통권29호
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• pp.19-30
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• 1998

In this paper, the dynamic analysis of a dolphin system for mooring a floating structure such as barge mounted plant is studied. The characteristics of the soil-pile system are simplified by a set of equivalent spring elements at the mudline. To evaluate the equivalent spring constants, the finite difference method is used. Since the characteristics of the soil-pile system are nonlinear in case of soft foundation, the nonlinear dynamic analysis technique is needed. The Newmark $beta$ method incorporating the modified Newton-Raphson method(initial stiffness method) is used. A numerical analysis is performed on two mooring dolphin systems on soft foundation and rock foundation. In case of the rock foundation, the characteristics are found to be nearly linear, so the linear dynamic analysis may be sufficient to consider the foundation effect. But in case of soft foundation, the non-linearity of the foundation appears to be very signigicant, so the nonlinear dynamic analysis si needed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.39-49
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• 2002

본 연구에서는 지반-말뚝 상호작용을 고려한 동해석을 위한 해석기법의 제안과 이의 검증을 위한 진동실험을 실시하였다. 일정한 가속도에서 단독말뚝과 중심간격 2.5d(d=직경)인 2$\times$2 군말뚝의 휨모멘트 값을 측정한 결과 주파수에 관계없이 지표면으로부터 깊이 4d 미만에서 단독말뚝과 군말뚝의 휨모멘트값이 최대가 되었으며 그 값은 단독, 군말뚝 모두 일치하였으나 지표면으로부터 깊이 4d이하에서는 단독말뚝은 군말쪽에 비해 휨모멘트 값이 커지는 경향을 보였다. 진동대 실험에서 측정한 입력가속도를 수치해석에서 지진가속도로 하여 해석한 결과 단독말뚝과 군말뚝 모두 지표면으로부터 4d 미만의 상부부분에서는 실험값과 비슷한 결과를 얻었으나 군말뚝의 경우 지표면으로부터 4d 이상의 부분에서는 실험 값과는 상이한 결과를 얻었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.141-147
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• 2007

말뚝의 동적 응답 해석을 위한 다양한 방법들이 개발되어 있으며, 이 중에서 비선형 스프링, p-y 곡선을 이용하여 지반-말뚝 상호작용을 고려하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나, 현재 사용되는 동적 p-y 곡선은 정적 또는 주기 하중에 의한 횡방향 재하 시험에 의해 개발되었다. 또한, p-y 곡선에 scaling factor를 도입하여 액상화에 의한 지반-말뚝 상호작용의 영향을 모사하고자 하는 시도가 이루어져 왔으나, 지금까지 정확한 scaling factor를 산정하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 Ig 진동대 실험으로부터 구한 말뚝 주변 지반의 과잉간극수압과 지반-말뚝 시스템의 고유진동수 관계 및 수치해석으로부터 구한 말뚝 주변 지반의 탄성계수의 변화와 지반-말뚝 시스템의 고유진동수 관계로부터, 말뚝 주변 지반의 탄성계수의 변화로 표현되는 p-y 곡선의 scaling factor를 구하였다. 그 결과, scaling factor는 과잉간극수압비에 따른 지수 함수의 형태로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권5호
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• pp.523-538
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• 2017

A series of field vibration tests are conducted on the Runyang Suspension Bridge during both the construction and operational stages. The purpose of this study is devoted to the analysis of the dynamic characteristics of the suspension tower. After the tower was erected, an array of accelerometers was deployed to study the evolution of its modal parameters during the construction process. Dynamic tests were first performed under the freestanding tower condition and then under the tower-cable condition after the superstructure was installed. Based on the identified modal parameters, the effect of the pile-soil-structure interaction on dynamic characteristics of the suspension tower is investigated. Moreover, the stiffness of the pile foundation is successfully identified using a probabilistic finite model updating method. Furthermore, challenges of identifying the dynamic properties of the tower from the coupled responses of the tower-cable system are discussed in detail. It's found that compared with the identified results from the freestanding tower, the longitudinal and torsional natural frequencies of the tower in the tower-cable system have changed significantly, while the lateral mode frequencies change slightly. The identified modal results from measurements by the structural health monitoring system further confirmed that the vibrations of the bridge subsystems (i.e., the tower, the suspended deck and the main cable) are strongly coupled with one another.

• 한국지진공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.125-132
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• 2014

In this study, a series of dynamic centrifuge tests were performed for a soil-foundation-structural interaction system in dry sand with various embedded depths and superstructure conditions. Sinusoidal wave, sweep wave and real earthquake were used as input motion with various input acceleration and frequencies. Based on the results, a natural period and an earthquake load for soil-structure interaction system were evaluated by comparing the free-field and foundation accelerations. The natural period of free field is longer than that of the soil-foundation-structure system. In addition, it is confirmed that the earthquake load for soil-foundation-structure system is smaller than that of free-field in short period region. In contrast, the earthquake load for soil-foundation-structure interaction system is larger than that of free-field in long period region. Therefore, the current seismic design method, applying seismic loading of free-field to foundation, could overly underestimate seismic load and cause unsafe design for long period structures, such as high-rise buildings.