• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권4호
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• pp.623-648
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• 2015

A numerical approach is presented for the analysis of the forced vibration of a rigid surface foundation with arbitrary shape. In the analysis, the foundation is discretized into a number of sub squaree-lements. The dynamic response within each sub-element is described by the Green's function, which is obtained by the Fourier-Bessel transform and Precise Integration Method (PIM). Incorporating the displacement boundary condition and force equilibrium of the foundation, it obtains a system of linear algebraic equation in terms of the contact forces within each sub-element. Solving the equation leads to the desired dynamic impedance functions of the foundation. Numerical results are obtained for foundation not only with simple geometrical configurations, such as rectangular and circular foundation, but also the case of irregularly shaped foundation. Several comparisons between the proposed approach and other methods are made. Very good agreement is reached. Also, parametric studies are carried out on the dynamic response of foundation. Addressed in this study are the effects of Poisson's ratio, material damping and contact condition of soil-foundation interface. Several conclusions are drawn the significance of the factors.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.47-58
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• 1991

본 논문에서는 무한요소를 이용한 지반-구조물 상호작용 해석에 대하여 연구하였다. 적층지반(Layered Soil)과 같이 여러 가지 응력파가 동시에 전파되는 탄성지반의 외부영역을 효과적으로 모형화할 수 있는 동적무한요소를 개발하였으며, 요소행렬 구성시 수반되는 무한대 방향으로의 적분을 효과적으로 수행하기 위하여 Gauss-Laguerre 적분방법을 기초로 하여 새로이 고안된 적분방법을 제시하였다. 이 방법의 타당성은 반무한 탄성지반과 적층된 반무한 탄성지반 위에 놓여 있는 원형강판의 임피던스(Impedance) 함수를 구하여 해석적으로 구한 값들과 비교함으로써 검토하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1989년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.22-27
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• 1989

This paper presents a study of soil-structure interaction problems using infinite elements. The infinite elements are formulated for homogeneous and layered soil media, based on approximate expressions for three components of propagating waves, namely Rayleigh, compressive and shear waves. The integration scheme which was proposed for problems with single wave component by Zienkiewicz is expanded to the multi-wave problem. Verifications are carried out on rigid circular footings which are placed on and embedded in elastic half space. Numerical analysis is performed for a containment structure of a nuclear power plant subjected seismic excitation.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.453-462
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• 1994

다층 탄성반무한체에서 지진파장의 깊이에 따른 변화특성을 propagator matrix와 경사계단함수(ramp function) 형상의 단층이동함수(fault slip function)를 갖는 점진원 모델을 사용하여 연구하였다. 본 논문에서 지반은 수평방향으로 평행하고 각층에서는 재료특성이 균일한 지층으로 구성된 반무한체로서 모델링되었다. 각 층에서 지진운동의 지배편미분방정식의 해를 구하기 위해서 Fourier Hankel 변환기법이 적용되었다. 층상지반아래 반무한체에 있는 연직 dip-slip 및 주향이동(strike slip) 점진원에 의한 각층경계에서의 가속도와 변위의 시간이력과 주파수내용을 개발한 해석프로그램에 의하여 계산하였고 그 특성을 논의하였다.

• 전산구조공학
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• 제2권3호
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• pp.85-95
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• 1989

본 논문에서는 Rayleigh파, 전단파 및 압축파의 영향을 동시에 해석할 수 있는 주파수 종속 무한요소와 이를 이용한 지반-구조물의 동적상호작용의 해석법에 대하여 연구하였다. 방사적으로 전파되는 응력파의 성분에 대한 무한요소와 아울러 매립(Embedded)기초나 적층(Layered)지반을 해석하기 위하여 수평으로 전파되는 파를 해석할 수 있는 무한요소를 개발하였고, 요소행렬 구성하기 위한 적분시 하나의 파성분만 존재하는 경우에 대하여 효율적으로 적용되었던 Newton Cotes 적분과 유사한 방법을 Multi-Waves 문제에 알맞게 확장 적용하였다. 이 방법의 타당성은 반무한, 균질 지만의 위에 놓여있는 원형강판과 지반에 묻혀 있는 원통형 강체기초의 Compliance 함수를 구하여 기존의 문헌에 발표된 값과 비교함으로써 검증하였다. 예제해석은 지진하중을 받는 원자력발전소 격납구조를 대상으로 하여 수행하였으며, 매립깊이의 크기, 지반의 재료감쇠 및 지반의 모형기법에 따른 구조물-지반의 상호작용의 해석결과를 비교 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권2호
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• pp.327-355
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• 2016

A new analytical derivation of the elastodynamic point load solutions for an isotropic multi-layered half-space is presented by means of the precise integration method (PIM) and the approach of dual vector. The time-harmonic external load is prescribed either on the external boundary or in the interior of the solid medium. Starting with the axisymmetric governing motion equations in a cylindrical coordinate system, a second order ordinary differential matrix equation can be gained by making use of the Hankel integral transform. Employing the technique of dual vector, the second order ordinary differential matrix equation can be simplified into a first-order one. The approach of PIM is implemented to obtain the solutions of the ordinary differential matrix equation in the Hankel integral transform domain. The PIM is a highly accurate algorithm to solve sets of first-order ordinary differential equations and any desired accuracy of the dynamic point load solutions can be achieved. The numerical simulation is based on algebraic matrix operation. As a result, the computational effort is reduced to a great extent and the computation is unconditionally stable. Selected numerical trials are given to validate the accuracy and applicability of the proposed approach. More examples are discussed to portray the dependence of the load-displacement response on the isotropic parameters of the multi-layered media, the depth of external load and the frequency of excitation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.61-73
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• 2004

레일레이파와 러브파는 탄성파 중에서 표면파에 속하는 것으로, 매우 중요한 표면파로 인식되고 있다. 러브파의 파동 전파시 매질내에 발생되는 변형은 SH파와 같은 전단형태이므로, 러브파는 P-파에 의해 교란되지 않는 특성이 있다. 이러한 특성으로 인하여 러브파가 레일레이파나 다른 체적파보다 더 유용한 탄성파로 인식되고 있다. 본 연구에서는 표면파를 활용하는 대표적 실험기법인 SASW 기법에서 러브파를 도입하고자 하는 목적으루 이론적, 수치해석적, 실험적 방법으로 러브파의 위상속도 분산 특성을 연구하였다. 특히, 러브파의 수평성분과 레일레이파의 수직 수평 성분의 특성을 연구하기 위하여, 반무한 지반, 2층 구조의 지반에 대하여 2차원,3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 또한, 수치해석으로 획득한 러브파와 레일레이파에 대한 결과를 확인하기 위하여 일반 지반에서 현장실험을 수행하였다. 이와 같은 수치해석과 현장실험을 통하여 러브파의 위상속도 분산특성이 SASW 기법의 정확성과 신뢰성을 더욱 향상시키기 위한 추가 자료로 매우 유용할 것이라는 것을 확인하였다.