• Earthquakes and Structures
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• 제23권6호
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• pp.517-526
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• 2022

Previous studies have shown that pile-soil interactions have significant influences on the isolation efficiency of an isolated structure. However, most of the existing tests were carried out using a 1-g shaking table, which cannot reproduce the soil stresses resulting in distortion of the simulated pile-soil interactions. In this study, a centrifuge shaking table modelling of the seismic responses of a friction pendulum bearing isolated structure with a pile foundation under earthquakes were conducted. The pile foundation structure was designed and constructed with a scale factor of 1:100. Two layers of the foundation soil, i.e., the bottom layer was made of plaster and the upper layer was normal soil, were carefully prepared to meet the similitude requirement. Seismic responses, including strains, displacement, acceleration, and soil pressure were collected. The settlement of the soil, sliding of the isolator, dynamic amplification factor and bending moment of the piles were analysed to reveal the influence of the soil structure interaction on the seismic performance of the structure. It is found that the soil rotates significantly under earthquake motions and the peak rotation is about 0.021 degree under 24.0 g motions. The isolator cannot return to the initial position after the tests because of the unrecoverable deformation of the soil and the friction between the curved surface of the slider and the concave plate.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.194-205
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• 2009

In geotechnical engineering, the mechanical characteristics of soil, the main material of geotechnical engineering, is highly related to the confining stress. Reduced-scale physical modeling is often conducted to evaluate the performance or to verify the behavior of the geotechnical systems. However, reduced-scale physical modeling cannot replicate the behavior of the full-scale prototype because the reduced-scale causes difference of self weight stress level. Geotechnical centrifuges are commonly used for physical model tests to compensate the model for the stress level. Physical modeling techniques using centrifuge are widely adopted in most of geotechnical engineering fields these days due to its various advantages. In this paper, fundamentals of geotechnical centrifuge modeling and its application area are explained. State-of-the-art geotechnical centrifuge equipment is also described as an example of KOCED geotechnical centrifuge facility at KAIST.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.97-104
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• 2006

The centrifuge and 1-g shaking table tests were performed simultaneously to compare the dynamic behaviors of loose sands of same geotechnical properties. The prototype soils were 10 m thick liquefiable loose sands. The geometric scaling factors were 20 for 1-g and 40 for centrifuge tests. The excess pore pressure, surface settlement, and acceleration in the soil were measured at the same locations in the 1-g and centrifuge tests. The total excess pore pressure from development to dissipation was measured. In the centrifuge test, viscous fluid was used as the pore water to eliminate the time scaling difference between dynamic time and dissipation time. In the 1-g tests, the steady state concept was applied to determine the unit weight of the model soil, and two different time scaling factors were applied for the dynamic time and the dissipationtime. It is concluded that the 1-g tests can simulate the excess pore pressure of the prototype soil if the permeability of the model soil is small enough to prevent dissipation of excess pore pressure during shaking and the dissipation time scaling factor is properly determined.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.59-67
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• 2006

동일한 흙으로 조성된 모형지반에 대하여 1-g 모형실험과 원심모형실험을 수행하고 그 결과를 비교하였다. 원형지반은 10m 두께의 수평하고 느슨한 포화 사질토 지반으로 가정하였다. 1-g 모형실험은 1/20 축소모형, 원심모형실험은 1/40 축소모형을 이용하였다. 원심모형실험의 경우 점성유체를 사용하여 동적시간에 대한 상사비와 과잉간극수압소산시간에 대한 상사비가 동일하도록 하였다. 원심모형실험의 계측결과는 원형지반의 거동으로 가정하였다. 그리고, 1-g모형실험에 정상상태개념 및 두 가지 시간상사비 등을 적용하여 원형지반의 거동을 모사하고자 하였다. 동일한 위치에서의 과잉간극수압, 지반가속도 그리고 지표 침하량 등을 계측하여 비교하였다. 실험결과 지반의 투수계수가 작아서 진동 중 과잉간극수압 소산의 영향이 작고, 소산시간상사비를 적절하게 결정하면 1-g 모형실험으로부터 원형지반의 과잉간극수압 거동을 모사할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.99-105
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• 2011

지하역사의 대부분은 지진에 대비한 내진설계가 거의 수행되지 않음으로 인하여 일정규모 이상의 지진이 발생할 경우 대규모 인명 및 재산피해가 우려된다. 지중구조물인 지하역사의 신뢰도 높은 내진성능 평가를 위하여 지진하중 재하 시 지반과 구조물의 상호작용이 고려된 거동의 고찰과 검증이 요구된다. 이에 본 연구에서는 수도권 소재의 실제 지하역사에 대하여, 상사비 1/60 스케일의 축소모형 지하역사 구조물 시험체에 장주기인 Kobe지진파와 단주기인 Northridge지진파를 적용한 원심모형 진동대 시험을 수행하였다, 원심모형시험결과와 응답변위법, 동일단면에 대해 SHAKE91에 의한 지반 및 구조물의 상대변위, 구조물의 모멘트에 대하여 비교 분석함으로써 지하역사의 내진성능을 평가하고자 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.67-75
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• 2010

본 연구에서는 연약 점성토 지반에 근입된 모형말뚝을 대상으로 다양한 입력 가속도 크기 및 진동수 조건에서 1g 진동대 실험을 수행하였다. 실험 결과를 이용하여, 각각의 동적 p-y 곡선을 산정하였으며, 이 p-y 곡선 상에서 최대지반반력이 나타나는 꼭지점들을 연결하여 연약 점성토의 동적 p-y 중추곡선(Backbone curve)을 쌍곡선 함수로 나타내었다. 이 쌍곡선 함수를 정의하는데 필요한 초기 기울기와 극한 저항력은 Matlock의 p-y 곡선 공식을 이용하여 제안하였다. 새로 제안한 동적 p-y 중추곡선은 실제 내진설계에 사용되고 있는 정적 p-y 곡선과 다른 연구자들의 원심모형실험 결과 및 수치해석 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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• pp.66-71
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• 2010

This paper studies the effect of saturation of backfill on the seismic stability of reinforced soil walls (RSWs) using centrifuge shaking table tests. For comparison, degradation of static stability and seismic stability of a RSW under unsaturated condition was also investigated. Test results showed that the RSW under saturated condition had enough static stability. However, seismic stability of saturated RSW significantly decreased as compared with that under unsaturated condition. The saturated model RSW did not collapse, though it showed large deformation. It maintained sufficient stability after shakings although a clear slip surface appeared in the backfill. Finally, it is discussed how to evaluate residual stability of RSWs damaged by earthquakes with test results and the simple evaluation method proposed by authors.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.24-33
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• 2017

국내 도시철도 지하역사는 주로 개착식 공법으로 건설되었으며, 1970~80년대에 건설된 지하역사는 내진설계가 반영되지 않았다. 한반도 뿐 만 아니라, 전 세계적으로 지진 발생빈도는 증가하고 있는 추세이며, 내진설계가 적용되지 않은 기존 지하역사에 지진이 발생될 경우 막대한 인명 및 재산피해가 우려된다. 본 연구에서는 내진보강이 된 지하역사의 지반-구조물 상호작용과 보강효과를 검토하기 위해, Kobe 지진파 및 Northridge 지진파를 1/60축소모형에 적용하여 원심모형실험을 수행하였다. 내진보강은 주 부재인 기둥, 측벽, 슬래브의 강성을 증가시켜 내진보강 전후를 비교 검토하였다. 현장 조건에 따른 모형 지반을 모사하기 위해 공진주시험을 통해 실제 깊이 및 밀도에 따른 전단파 속도의 변화를 모사하였다. 지반과 구조물은 비교적으로 유사한 거동을 하였으며, 지표면으로 가까워질수록 상대변위가 증가하였다. 또한, 내진 보강전후의 지하역사 구조물의 슬래브에 비해 기둥과 측벽에서 상대변위와 모멘트 구조 거동을 통해 내진 보강 효과를 확인할 수 있었으며, 단주기인 Northridge지진파에 비해 Kobe지진파에서 구조물의 변형이 크게 발생하는 것을 통해 지진파는 주요 설계인자임을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.201-204
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• 2010

Earthquake load to design a structure has been calculated from a fixed base SDOF model using amplified surface accelerations along soft soil layers. But the method dose not consider a soil-structure interaction. Centrifugal experiments that were consisted of soil, a shallow foundation and a structure were performed to find the effects of soil-structure interaction. The experiments showed that mass and stiffness of the foundation affected a response of the structure and nonlinear behavior of soil near the foundation. And a rocking displacement caused by overturning moment affected the response and increases a damping effect. In this study, the centrifugal experiment was simulated as a two dimensional finite element model. The finite element model was used for nonlinear time domain analysis of the OpenSees program. The numerical model accurately evaluated the behaviors of soil and the foundation, but the rocking effect and the behavior of structure were not described.