• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.123-132
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• 1985

기초지반(基礎地盤)의 유연성(柔軟性)은 구조물의 지진응답(地震應答)에 지대한 영향(影響)을 미치게 된다. 본 연구(硏究)에서는 지반(地盤)에 대한 상부구조물(上部構造物)의 상대강도(相對剛度)가 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)에 미치는 영향을 분석하였다. 해석(解析)모델로서는 기초(基礎)슬래브의 형태와 규격은 동일하지만 상부구조(上部構造)의 강성(剛性)이 상대적으로 큰 전단벽구조(剪斷壁構造)와 강성(剛性)이 작은 뼈대 구조(構造)로 된 건물에 대하여 지반과 연계(連繫)된 집중질량(集中質量)모델을 작성하였으며, 운동방정식(運動方程式)의 해석을 위해서는 Roesset의 모드감쇠(減衰)(Modal Damping)를 이용하는 모드중첩법(重疊法)을 사용하였다. 연구결과(硏究結果), 전단벽구조물(剪斷壁構造物)의 경우 대부분의 지반조건에 대하여 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 현저하게 나타나는 반면 뼈대구조물(構造物)의 경우 유연성지반(柔軟性地盤)을 제외하고는 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 공학적(工學的)으로 무시될 수 있음을 확인하였다. 또 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 영향이 증가(增加)할수록 구조물 상부(上部)에서의 지진응답(地震應答)이 감소(減少)하는 반면 구조물 하부(下部)에서의 지진응답(地震應答)은 오히려 증가(增加)한다는 사실을 알 수 있었다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제4권1호
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• pp.17-34
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• 2011

This paper deals with the modeling of the plane frame structure-foundation-soil system. The superstructure along with the foundation beam is idealized as beam bending elements. The soil medium near the foundation beam with stress concentrated is idealized by isoparametric finite elements, and infinite elements are used to represent the far field of the soil media. This paper presents the modeling of shear wall structure-foundation and soil system using the optimal membrane triangular, super and conventional finite elements. Particularly, an alternative formulation is presented for the optimal triangular elements aimed at reducing the programming effort and computational cost. The proposed model is applied to a plane frame-combined footing-soil system. It is shown that the total settlement obtained from the non-linear interactive analysis is about 1.3 to 1.4 times that of the non-interactive analysis. Furthermore, the proposed model was found to be efficient in simulating the shear wall-foundation-soil system, being able to yield results that are similar to those obtained by the conventional finite element method.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.1-10
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• 1998

동적 지반-구조물해석과정에는 수많은 불확실성 요소가 내재되어 있다. 이러한 요소는 입력운동의 정의, 지반-구조물시스템의 모델작성, 해석기법 등에 포함된다. 이 논문은 점탄성 층상지반상의 원자로건물의 지진응답에 대한 매개변수해석을 수행한 결과를 제시한 것이다. 많은 매개변수 중에 입력운동의 정의위치, 구조물의 묻힘정도, 상부토층의 두께와 지반의 강성을 선택하여 지진응답에 미치는 영향을 중점적으로 이 연구에서 다루었다. 해석방법은 진동수에 무관한 지반임피던스를 사용하는 부분구조법인 시간영역에서의 모드중첩법이다. 지반-구조물시스템의 모드감쇠값은 각 모드에 대해 변형에너지에 대한 소멸에너지의 비를 구하여 결정되었다. 이 연구결과로부터 부분구조법에 의한 지반-구조물상호작용해석법의 실용적 이용에 참고할 수 있는 지진응답에 미치는 각 파라메터의 민감도가 제시되었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권2호
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• pp.149-162
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• 2024

Aiming at the current research on the dynamic response analysis of the vehicle-bridge system under earthquake, which fails to comprehensively consider the impact of seismic wave incidence angles, terrain effects and soil-structure dynamic interaction on the bridge structure, this paper proposes a multi-point excitation input method that can consider the oblique incidence seismic P Waves based on the viscous-spring artificial boundary theory, and verifies the accuracy and feasibility of the input method. An overall numerical model of vehicle-bridge-soil foundation system in valley terrain during oblique incidence of seismic P-wave is established, and the effects of seismic wave incidence characteristics, terrain effects, soil-structure dynamic interactions, and vehicle speeds on the dynamic response of the bridge are analyzed. The research results indicate that with an increase in P wave incident angle, the vertical dynamic response of the bridge structure decreased while the horizontal dynamic response increased significantly. Traditional design methods which neglect multi-point excitation would lead to an unsafe structure. The dynamic response of the bridge structure significantly increases at the ridge while weakening at the valley. The dynamic response of bridge structures under earthquake action does not always increase with increasing train speed, but reaches a maximum value at a certain speed. Ignoring soil-structure dynamic interaction would reduce the vertical dynamic response of the bridge piers. The research results can provide a theoretical basis for the seismic design of vehicle-bridge systems in complex mountainous terrain under earthquake excitation.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.243-251
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• 2005

본 연구에서는 골조튜브 및 가새튜브시스템의 60층 철골구조물에 말뚝-지반간의 상대변위를 고려한 p-y 스프링 계수를 지반의 깊이별로 적용시키는 방법과, 지반 및 기초를 나타내는 6개의 선형 스프링 계수를 구조물 하부에 적용시키는 방법을 사질토와 점성토에 적용하여 지반 연성을 고려하는 고층 구조물의 지진해석을 수행하였다. 각 경우에 대한 횡변위 및 층간변위, 최대응력, 주기 및 1차 모드 질량참여율을 비교하여 지반-구조물 상호작용에 따른 고층 구조물의 거동을 분석하였고, 그 결과 건축구조설계에서 지반-구조물의 상호작용에 대한 고려가 중요 변수임을 확인하고, 구조시스템 변화에 따른 지반-구조물 상호작용의 영향을 알아보았다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2001
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• pp.163-170
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• 2001

This paper presents results of nonlinear analyses for underground structures including both the soil-structure interaction and nonlinear behavior of concrete material. For this purpose, a hybrid method is employed, in which a dynamic analysis technique for a linear soil-structure interaction system and a general purpose FE program are combined in hybrid and practical manners. A couple of nonlinear analyses are carried out for framed structures in multi-layered half space soil medium. The yielding of concrete structure is considered by a multi-linear stress- strain relationship. The numerical results suggest that ductile design fur the intermediate columns in the underground framed structure is substantially important in aseismic design.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.37-45
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• 1990

본 연구에서는 지반-구조물 상호작용 시스템에 대하여 기초의 부분적 들림을 고려할 수 있는 새로운 해석적 방법을 제시하였다. 제시된 방법은 시스템의 3 차원 거동, 수직입력의 영향, 지반반력의 비선형분포 등도 함께 고려할 수 있도록 하였다. 기초가 들릴때 지반강도 및 감쇠값의 비선형성을 나타내기 위해서는 기초의 접지면적 감소뿐만 아니라 기초회전에 따른 건물의 강체운동효과와 지반반력작용의 이동 등의 영향도 동시에 고려하였다. 다양한 예제해석을 통하여 내진해석시 기초의 부분적 들림을 고려하게 되면 기초부에서의 변위는 크게 증가하는 반면 구조물 상부에서의 탄성변위 응답치 및 가속도 응답치는 감소한다는 사실을 확인하였으며, 수직입력, 비선형 지반반력분포 3차원 거동 등은 그 영향을 무시하게 되면 불안전측의 지진응답치를 주므로 해석시 필히 고려되어야 한다는 사실을 밝혔다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권5호
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• pp.557-572
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• 2018

The academic research works about liquid storage tanks are reviewed for the purpose of providing valuable reference to the engineering practice on their aseismic design. A summary of the performance of tanks during past earthquakes is described in this paper. Next, the seismic response of tanks under unidirectional earthquake is reported, supplemented with the dynamic response under multidirectional motions. Then, researches on the influence of soil-structure interaction are brought out to help modify the seismic design approach of tanks in different areas with variable properties of soils. Afterwards, base isolation systems are reported to demonstrate their effectiveness for the earthquake-resistant design of liquid storage tanks. Further, researches about the liquid-structure interaction are reviewed with description of simplified models and numerical analytical methods, some of which consider the elastic effect of tank walls. Moreover, the liquid sloshing phenomenon on the hydrodynamic behaviors of tanks is presented by various algorithms including grid-based and meshfree method. And then the impact of baffles in changing the dynamic characteristics of the liquid-structure system is raised, which shows the energy dissipation by the vortex motion of liquid. In addition, uplifting effect is given to enhance the understanding on the capacity of unanchored tanks and some assessment of their development. At last, the concluding remarks and the aspects of extended research in the field of liquid storage tanks under seismic loads are provided, emphasizing the thermal stress analysis, the replaceable system for base isolation, the liquid-solid interaction and dynamic responses with stochastic excitations.

• Computers and Concrete
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• 제12권2호
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• pp.169-186
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• 2013

The aim of this paper is to determine the effect of soil-structure interaction and time dependent material properties on behavior of concrete box-girder highway bridges. Two different finite element analyses, one stage and construction stage, have been carried out on Komurhan Bridge between Elazi$\breve{g}$ and Malatya province of Turkey, over Fırat River. The one stage analysis assume that structure was built in a second and material properties of structure not change under different loads and site conditions during time. However, construction stage analysis considers that construction time and time dependent material properties. The main and side spans of bridge are 135 m and 76 m, respectively. The bridge had been constructed in 3 years between 1983 and 1986 by balanced cantilever construction method. The parameters of soil-structure interaction (SSI), time dependent material properties and construction method are taken into consideration in the construction stage analysis while SSI is single parameter taking into consideration in the one stage analysis. The 3D finite element model of bridge is created the commercial program of SAP2000. Time dependent material properties are elasticity modulus, creep and shrinkage for concrete and relaxation for steel. Soft, medium, and firm soils are selected for evaluating SSI in both analyses. The results of two different finite element analyses are compared with each other. It is seen that both construction stage and SSI have a remarkable effect on the structural behavior of the bridge.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.67-77
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• 2007

IBC와KBC 기준의 지반계수는 지반증폭 만이 고려되고 구조물-지반 상호작용 영향이 고려되지 않은 지반계수로 합리적인 구조물의 지진거동을 예측하는데 어떤 한계가 있다. 이 연구에서는 선형과 비선형 지반 위에 세워진 구조물의 탄성지진응답해석을 의사 3-D 해석으로 수행하여 구조물-지반 상호작용 영향이 고려된 지반계수의 상 하 한계값을 평가하였다. 지반의 특성은 지반 A, B, C의 경우에는 선형으로 가정하였고, 지반 D와 E의 경우에는 비선형으로 가정하여 Ramberg-Osgood 모델을 사용하여 전단파속도를 기준으로 전단탄성계수와 감쇠비 계산식을 규정하였다. 지진해석은 중 약진 지진기록 12개를 선정하여 최대 지진가속도를 0.1g와 0.2g로 조정하고, 구조물-지반 체계에 대한 의사 3-D 해석 시에는 30m 지반 하부 암반에서의 지진기록으로 변환하여 사용하였다. 구조물의 탄성 지진응답해석을 통해서 얻은 결과로부터 구조물-지반 상호작용 영향을 고려한 새로운 표준응답스펙트럼과 단주기 영역 및 주기 1초에서의 지반계수 $F_{a}$와 $F_{v}$의 상 하 한계값을 제시하였으며, KBC 기준을 위한 새로운 지반계수도 제안하였다.