• 자원환경지질
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• 제53권5호
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• pp.585-596
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• 2020

포항지진은 포항지열발전소의 수리자극에 의한 촉발지진으로 조사되었으며, 수리자극을 위해 주입된 유체가 임계상태에 도달한 지하단층을 재활성시킨것으로 알려져 있다. 하지만 포항지열발전소의 건설 이전, 포항지진 진앙지 인근에서 단층운동에 의한 제4기층 변형연구는 보고되지 않았다. 포항지진 이후 지표지질조사를 통해 진앙지로부터 약 4km 떨어진 지점에서 대규모 물빠짐구조를 확인하였다. 마이오세 이암에에서 발생한 이 물빠짐 구조는 MIS 5에 형성된 상부 해안퇴적층을 관입하고 있다. 이는 마이오세 퇴적층과 해안퇴적층의 부정합면을 따라 존재하는 지하수면과 마이오세 퇴적층이 속성작용 완료되기 전에 융기된 영향으로 인해, 마이오세 퇴적층이 충분히 고화되지 않아 연질퇴적변형구조를 형성할 수 있었음을 지시한다. 이 물빠짐구조는 미고화된 이암의 공극수압이 상부지층의 하중을 초과하여 발생한 구조로서 지진에 의해 발생한 것으로 해석된다. 이러한 해석은 물빠짐구조로부터 약 400m 떨어진 지점에서 확인된 제4기 단층의 존재, 한반도 남동부의 빠른 융기율, 포항인근 양산단층을 따라 보고된 제4기 단층과 역사지진 기록과도 잘 부합한다. 따라서, 포항지진의 진앙지 일원은 제4기 동안 지구조운동과 이와 관련된 지표변형이 발생한 지점으로서 포항지진을 일으킨 단층 또한 지진발생 이전에 임계상태에 도달했을 것으로 추정된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.85-92
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• 2011

말뚝의 동적 거동은 지반-말뚝의 동적상호작용, 지반의 비선형성, 지반-말뚝 시스템의 공진 현상 등 많은 요소가 상호 작용을 하므로 매우 복잡하다. 그러므로, 말뚝의 동적 거동을 수치해석으로 정확히 모사하려면 많은 노력과 시간이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 범용 수치해석 프로그램인 FLAC 3D를 활용하면서도 해석시간을 크게 감소 시킬 수 있는 새로운 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 전체 해석 영역을 근역 지반과 원역 지반으로 나누고 지반-말뚝 동적상호작용에 영향을 받지 않는 원역 지반을 요소망으로 모델링하는 대신 원역 지반의 지반 운동 시간이력을 근역 지반의 경계 조건에 입력 하중으로 적용하는 기법이다. 이 수치 모델링에서 지진파의 강도가 클 때 일어나는 지반의 비선형 거동을 모사하기 위하여 이력 감쇠 모델을 이용하여 접선 탄성 계수를 전단 변형률의 함수 값으로 입력하였으며, 지반과 말뚝 사이의 분리 현상을 모사하기 위하여 지반-말뚝 경계 요소를 도입하였다. 이 방법은 기존의 방법과 비교하여 해석 결과의 정확성을 유지하면서 해석 시간을 1/3로 감소시켰다. 제안된 수치해석 방법으로 예측한 1g 진동대 모형 실험의 원형 거동은 원형으로 환산한 모형 실험 결과와 유사하게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.113-125
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• 2017

본 연구는 전산실험을 통해 중규모 건물에 설치한 수동형 TMD의 매개변수에 대한 가중 다목적 최적화 설계를 다루고 있다. MATLAB으로 수치 시뮬레이션 코드를 작성함으로써 지진하중에 대한 동적응답을 파악하였으며 중심합성계획법과 반응표면법으로 구성한 전산실험을 기반으로 하는 가중 다목적 최적화 기법을 적용하여 TMD의 최적 동조 매개변수를 찾고자 하였다. 본 연구에서는 10층 건물을 대상으로 El Centro를 벤치마크 지진으로 가진하여 반응모델을 생성하고, AHP를 이용하여 반응변수 사이의 상대적 중요도를 산출한 후 가중다목적최적화 설계를 실시하였다. 본 연구의 방법으로 최적화된 매개변수를 가진 TMD는 지진 응답을 효과적으로 저감하였다. El Centro 지진이 작용하는 경우 RSM 기반 가중 다목적 최적설계방법으로 최적화한 TMD의 진동수 응답과 최상층 평균제곱변위는 비제진시보다 각각 31.6%와 82.3% 향상되었고, 모든 적용 지진에서 기존 설계법보다 동등 또는 이상의 성능을 가진 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.465-474
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• 2008

실시간 하이브리드 실험법(real-time hybrid testing method)은 구조물의 수치해석부와 실험부 부분구조를 운동방정식으로 통합하여 실시 간으로 동시에 계산과 실험을 수행하는 방법이다 본 연구는 실시간 하이브리드 실험법을 사용하여 수동 및 준능동 MR감쇠기가 설치된 건축구조물의 내진성능을 정량적으로 평가한다. 건물 모델은 실물 크기 5층 건물을 강제진동실험 결과를 통해 식별한 수치모델로 사용하였고, MR감쇠기는 실험적 부분구조르 UTM에 설치되었다. 본 연구에서 수행되는 실시간 하이브리드 실험은 사인파 및 지진파 가진을 통하여 얻은 결과와 전류에 따른 MR감쇠기의 제어력을 이용하여 얻은 Bouc-Wen모델을 사용하여 얻은 해석모델과 일치함으로 그 유효성을 입증하였다. 또한 예비연구로써 구조물의 응답을 최적으로 제어하기 위한 clipped-optimal 제어알고리즘과 modulated homogeneous friction 준능동 제어알고리즘을 MR감쇠기에 적용하였다. 각 전류별 Bouc-Wen모델을 곡선맞춤하여 각각의 Bouc-Wen모델 파라미터를 식별하였으며 그 결과를 준능동 제어알고리즘 수치해석에 적용하였다. 또한 실시간 하이브리드 실험법을 이용한 준능동 제어 실험결과와 해석결과를 비교하여 준능동 제어알고리즘의 성능을 평가함에 있어 실시간 하이브리드 실험이 합리적임을 보여준다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제15권4호
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• pp.381-394
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• 2003

While constructing multistorey buildings with reinforced concrete framed structures it is a common practice to provide parking space for vehicles at the ground floor level. This floor will generally consist of open frames without any infilled walls and is called an open-storey. From a post disaster damage survey carried out, it was noticed that during the January 26, 2001 Bhuj (Gujarat, India) earthquake, a large number of reinforced concrete framed buildings with open-storey at ground floor level, suffered extensive damage and in some cases catastrophic collapse. This has brought into sharp focus the need to carry out systematic studies on the seismic vulnerability of such buildings. Determination of vulnerability requires realistic structural response estimations taking into account the stochasticity in the loading and the system parameters. The stochastic finite element method can be effectively used to model the random fields while carrying out such studies. This paper presents the details of stochastic finite element analysis of a five-storey three-bay reinforced concrete framed structure with open-storey subjected to standard seismic excitation. In the present study, only the stochasticity in the system parameters is considered. The stochastic finite element method used for carrying out the analysis is based on perturbation technique. Each random field representing the stochastic geometry/material property is discretised into correlated random variables using spatial averaging technique. The uncertainties in geometry and material properties are modelled using the first two moments of the corresponding parameters. In evaluating the stochastic response, the cross-sectional area and Young' modulus are considered as independent random fields. To study the influence of correlation length of random fields, different correlation lengths are considered for random field discretisation. The spatial expectations and covariances for displacement response at any time instant are obtained as the output. The effect of open-storey is modelled by suitably considering the stiffness of infilled walls in the upper storey using cross bracing. In order to account for changes in soil conditions during strong motion earthquakes, both fixed and hinged supports are considered. The results of the stochastic finite element based seismic analysis of reinforced concrete framed structures reported in this paper demonstrate the importance of considering the effect of open-storey with appropriate support conditions to estimate the realistic response of buildings subjected to earthquakes.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.5-12
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• 2020

지진원으로부터 전파되는 진동은 거리에 따른 감쇠와 지형 혹은 지질구조에 따라 지역마다 다른 증·감폭 특성을 가진다. 지진원에서 기반암까지의 전파되는 진동은 이격거리에 따른 감쇠의 영향이 크며, 이는 감쇠식을 통해 쉽게 추정할 수 있다. 하지만 지표면에 전달되는 진동 추정은 기반암 상부에 위치한 토층 고유주기의 영향을 받기에 위치별 지질정보 파악이 중요하다. 지질정보 기반 진도 추정을 위해 지반조사 자료가 필요하며, Vs 주상도가 없을 경우 표준관입시험을 통해 대상지반의 강도 및 특성 파악에 주로 사용된다. 국토지반정보 포털시스템에서는 국내 지반에서 수행된 지반조사자료를 통합하여 관리하고 있으며, 표준관입시험 정보가 약 40만공을 구축되어 있다. 본 연구에서는 지반정보를 기반으로 체감형 진도정보 산출을 위해 권역별로 증폭계수 정량화 가능성을 검토하였다. 이때 SPT-N치를 자료를 통해 전단파 주상도를 생성하고, 대상지역에 지반응답해석을 수행하였다. 권역별 증폭계수와 지진파의 주기별 진도 분포는 해석방법 및 권역설정에 따라 큰 차이를 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권7호
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• pp.5-16
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• 2020

현재 경주지진 및 포항지진 발생으로 내진설계기준이 강화되어 기존 시설물에 대한 내진성능평가를 실시하고 있다. 기존 시설물의 피해를 최소화하면서 국한된 협소한 장소에서 시공이 가능한 마이크로파일공법을 개선하여 지진 시 내진성능효과를 확보하고자 한다. 개선방법은 주 기둥인 연직말뚝 주변에 우산형태로 경사말뚝을 시공하여 말뚝 상부의 사각접시형 플레이트에서 말뚝을 모두 일체화하는 것이다. 본 논문에서는 수치해석으로 사질토지반에서 다양한 지진파에 대해 우산형 마이크로파일의 수평변위 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 지반이 연약할수록 우산형 마이크로파일의 수평저항력의 효과가 우수하였다. 경사말뚝의 근입심도에 따른 분석결과, 동일한 지반강도에서 근입심도가 15m 이상일 경우에 수평변위 저감 효과가 뚜렷했으며, N치 30 이상의 지반에 정착하면 지진 시에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 마이크로파일의 근입심도와 수평변위 억제효과가 비례하였으며, 대체적으로 지반이 약할수록 변위억제 효과가 컸다. 우산형 마이크로파일은 수직말뚝이 모멘트에 대한 저항을 하고, 경사말뚝이 축력에 대한 저항을 하는 복합저항효과가 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권6호
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• pp.455-475
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• 2023

The present study investigates the non-linear soil-pile interaction using three-dimensional (3D) non-linear finite element models. The numerical models were validated by using the results of extensive pile load and shaking table tests. The pile performance in liquefiable and non-liquefiable soil has been studied by analyzing the liquefaction ratio, pile lateral displacement (LD), pile bending moment (BM), and frictional resistance (FR) results. The pile models have been developed for the different ground conditions. The study reveals that the results obtained during the pile load test and shaking cycles have good agreement with the predicted pile and soil response. The soil density, peak ground acceleration (PGA), slenderness ratio (L/D), and soil condition (i.e., dry and saturated) are considered during modeling. Four ground motions are used for the non-linear time history analyses. Consequently, design charts are proposed depended on the analysis results to be used for design practice. Eleven models have been used to validate the capability of these charts to capture the soil-pile response under different seismic intensities. The results of the present study demonstrate that L/D ratio slightly affects the lateral displacement when compared with other parameters. Also, it has been observed that the increasing in PGA and decreasing L/D decreases the excess pore water pressure ratio; i.e., increasing PGA from 0.1 g to 0.82 g of loose sand model, decrease the liquefaction ratio by about 50%, and increasing L/D from 15 to 75 of the similar models (under Kobe earthquake), increase this ratio by about 30%. This study reveals that the lateral displacement increases nonlinearly under both dry and saturated conditions as the PGA increases. Similarly, it is observed that the BM increases under both dry and saturated states as the L/D ratio increases. Regarding the acceleration histories, the pile BM was reduced by reducing the acceleration intensity. Hence, the pile BM decreased to about 31% when the applied ground motion switched from Kobe (PGA=0.82 g) to Ali Algharbi (PGA=0.10 g). This study reveals that the soil conditions affect the relationship pattern between the FR and the PGA. Also, this research could be helpful in understanding the threat of earthquakes in different ground characteristics.