• Earthquakes and Structures
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• 제12권6호
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• pp.629-641
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• 2017

Foundation plays a significant role in safe and efficient turbo machinery operation. Turbo machineries generate harmonic load on the foundation due to their high speed rotating motion which causes vibration in the machinery, foundation and soil beneath the foundation. The problems caused by vibration get multiplied if the soil is poor. An improperly designed machine foundation increases the vibration and reduces machinery health leading to frequent maintenance. Hence it is very important to study the soil structure interaction and effect of machine vibration on the foundation during turbo machinery operation in the design stage itself. The present work studies the effect of harmonic load due to machine operation along with earthquake loading on the frame foundation for poor soil conditions. Various alternative foundations like rafts, barrette, batter pile and combinations of barrettes with batter pile are analyzed to study the improvements in the vibration patterns. Detailed computational analysis was carried out in SAP 2000 software; the numerical model was analyzed and compared with the shaking table experiment results. The numerical results are found to be closely matching with the experimental data which confirms the accuracy of the numerical model predictions. Both shake table and SAP 2000 results reveal that combination of barrette and batter piles with raft are best suitable for poor soil conditions because it reduces the displacement at top deck, bending moment and horizontal displacement of pile and thereby making the foundation more stable under seismic loading.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.1-10
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• 1997

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.93-104
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• 2003

간단한 제하/재재하 구성방정식을 이용하여 기존의 교란상태개념(DSC)모델을 수정하였고, 그 수정된 DSC모델을 비선형 동역학적 유한요소 프로그램인 DSC_DYN2D에 수치해석적으로 접목(implementation)하였다. 본 연구에서 이용한 구성방정식 DSC 모델은 상대적으로 손상받지 않은 상태(RI)를 정의하기 위하여 HiSS모델을 이용하였고, 완전파괴상태(FA)는 한계상태모델을 이용하였다. 이렇게 수정된 DSC_DYN2D 프로그램을 이용하여 동하중을 받는 현장파일 및 그 주변 지반의 거동을 수치해석적으로 모사 하였다. 해석 결과를 기존의 HiSS모델을 이용한 해석결과와 비교, 분석하였다. 비교결과, DSC모델을 이용하여 해석한 결과가 HiSS모델로 해석한 결과보다 현장계측과 유사하였다. 이를 통해 DSC모델을 이용한 수치해석이 복잡한 점토-파일 접촉면 상호작용 거동을 실제적으로 잘 모사할 수 있다고 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권1호
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• pp.31-44
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• 1993

말뚝이 설치되는 동안과 하중이 재하되는 동안에 유발되는 관내토의 거동과 관내토가 개단 말뚝의 지지력에 미치는 영향, 그리고 관내토의 하중전이 메카니즘 등을 알아보기 위하여, 개단말뚝의 단면부에 작용하는 지지력과 관내토에 의한 지지력 및 외주면마찰력을 분리하여 측정할 수 있도록 제작된 모형 개단강관말뚝과 압력조절이 가능한 토조를 이용하여 모래지반을 대상으로한 모형말뚝실험을 실시하였다. 실험결과로부터, 개단말뚝의 폐색정도는 폐색길이비(PLR)보다는 특정회수율(${\gamma}$)에 의하여 더 정화히 성의될 수 리음을 알 수 있으며, 내주면마찰력의 대부분은 말뚝 선단부로부터 말뚝내경의 3배까지의 영역에 존재하는 관내토에 의하여 발생되는 것으로 나타났다. 또한 전체 지지력에서 내주면마찰력이 차지하는 비율은 외주면마찰력이 차지하는 비율보다 상당히 크기 때문에, 개단말쪽의 지지력 산정시 내주면마찰력은 필수적으로 고려되어야 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권6호
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• pp.583-595
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• 2019

In this paper, a comprehensive investigation of the dynamic response of a long-bridge subjected to spatially varying earthquake ground motions (SVEGM) is performed based on a proposed analytical model which includes the effect of soil-structure interaction (SSI). The spatial variability of ground motions is simulated by the powerful record generator, SIMQKE II. Modeling of the SSI in the system is simplified by replacing the pile foundations and soil with sets of independent equivalent linear springs and dashpots along the pile groups. One of the most fundamental objectives of this study is to examine how well the proposed model simulates the dynamic response of a bridge system. For this purpose, the baseline data required for the evaluation process is derived from analyzing a 3D numerical model of the bridge system which is validated in this paper. To emphasize the importance of the SVEGM and SSI, bridge responses are also determined for the uniform ground motion and fixed base cases. This study proposing a compatible analytical model concerns the relative importance of the SSI and SVEGM and shows that these effects cannot be neglected in the seismic analysis of long-bridges.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.51-58
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• 2018

본 연구에서는 하중 조건에 따른 지반-말뚝 상호작용 시스템의 거동 차이를 분석하기 위해 일련의 원심모형 실험을 수행하였다. 정적 하중 조건의 경우, 말뚝 직경의 50% 수준까지 변위제어를 통해 하중을 재하하였으며, 지진 하중 조건의 경우 0.1g~0.4g 수준으로 1Hz 정현파를 가진하였다. 실험 결과로부터 얻은 정적 및 동적 p-y 곡선을 API p-y 곡선과 비교한 결과, API p-y 곡선과 정적 하중조건에서의 실험 p-y 곡선은 최대 지반반력 값이 20% 이내의 오차를 보인 반면, 동적 하중 조건에서의 실험 p-y 곡선과는 최대 지반반력 값이 5배 이상 차이가 발생하였다. 이는 등가정적 해석에서 기존 API p-y 곡선을 적용할 경우 비선형 영역에서 지반 반력을 크게 과소평가하며 보수적 설계를 야기할 수 있음을 의미한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.5-17
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• 2022

최근, 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석 시 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 가상고정점(virtual fixed point) 및 탄성지반스프링(elastic soil spring) 방법에 관한 몇몇 연구가 수행되어 왔다. 그러나, 가상고정점 방법 및 탄성지반스프링 방법의 경우 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 적절히 고려할 수 없으며, 현재까지 이를 고려한 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하였으며, 기존에 제시된 가상고정점 및 탄성지반스프링 방법과의 비교를 통해 잔교식 말뚝 구조물의 동적 거동을 평가하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 가상고정점 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 117% 발생하였고, Terzaghi(1955) 탄성지반스프링 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 21% 발생하였다. 반면, API(2000) p-y 곡선을 바탕으로 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하는 경우 실험 및 해석의 모멘트 차이가 최대 4% 미만으로 도출되어 실험모델의 응답을 가장 적절히 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권10호
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• pp.41-49
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• 2023

산악지역 및 경사지반과 같은 비대칭지반에 설치된 교각과 같은 구조물은 바람, 온도, 지진등의 다양한 하중을 받게 된다. 비대칭지반에 설치된 교각과 같은 구조물을 안정적으로 지지하기 위해 보편적으로 말뚝기초가 많이 사용되고 있다. 교각을 지지하는 말뚝기초의 거동은 다양한 하중조건에 의해 변화하게 된다. 특히 지진과 같은 동적하중이 작용하는 교각을 지지하는 말뚝기초의 거동을 분석하기 위해서는 지반-말뚝-구조물 상호작용이 검토되어야 한다. 지진이 작용하는 비대칭지반에 설치된 말뚝기초는 지반경사, 진동방향에 따른 지반저항력 차이, 지반 변위 등에 의해 말뚝기초와 지반의 동적 상호작용은 매우 복잡해진다. 본 연구에서는 비대칭지반으로 경사사모래지반의 소단에 설치된 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 경사지반의 기울기가 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과, 경사지반의 기울기가 증가함에 따라 말뚝캡, 상부구조물의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 동적 p-y 곡선의 할선기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.295-308
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• 2004

본 연구에서는 기 개발된 유한요소-경계요소 조합을 통한 지반구조물 상호작용해석기법을 이용하여 주파수 특성이 다른 여러 가지 지진파를 이용한 수치해석을 통하여 지진파에 따른 거동특성을 분석하였다. 사용한 기본해의 검증을 위하여 적용된 다층 반무한 해를 Estorff 등의 연구결과와 비교하였으며, 기본해를 이용하여 개발된 지반-구조물 상호작용해석기법의 검증을 위하여 자유장해석을 수행하였다. 자유장 해석결과는 1차원 파전달 이론에 의하여 개발된 자유장응답해석 프로그램인 SHAKE의 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 검증된 해석기법을 이용하여 특성이 다른 3종류의 지진파가 적용된 2차원 평면상의 지반-구조물 상호작용해석을 수행함으로써 지진파와 말뚝유무에 따른 지반-구조물 상호작용거동특성을 분석하였다. 해석결과 지진이 작용할 때는 말뚝기초를 사용하는 것이 반드시 유리한 결과를 주지는 않는다는 것을 알았으며, 지반의 비선형성을 고려 할때는 말뚝의 유무가 지진응답결과에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제6권2호
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• pp.87-93
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• 1993

최근 구조물의 동적해석에서 구조물-지반 상호작용이 구조물의 동적거동에 미치는 영향이 매우 중요하다는 것이 인식되어지고 있다. 이 논문에서는 관성력에 의한 구조물-지반 상호작용이 건물의 동적거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 유한요소기법을 이용하여 이론적인 연구와 시험적 조사 (Experimental Investigation)연구를 수행하였다. 이론적 연구는 균질한 지반위에 기초가 약간 묻혀있는 낮고 강성이 강한 건물과 높고 가느다란 건물 두개에 대하여 수행하였으며, 시험적 조사연구는 1985년 멕시코 대지진을 겪은 말뚝기초위에 세워진 두개의 건물에 대해 수행하였다. 이 연구 결과를 살펴보면 구조물-지반 상호작용이 구조물에 미치는 주된 영향은 고유주파수 감소와 유효감쇄비 증가인데, 그 영향이 구조물 동적거동에 심각한 영향을 미치는 경우가 있기 때문에 구조물-지반 상호작용 영향을 구조물 동적해석시 필히 고려해야 한다는 것이다.