• Geomechanics and Engineering
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• 제36권2호
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• pp.157-166
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• 2024

Generally, the rubble mound installed on the slope embankment of the open-type wharf is designed based on the impact of wave force, with no consideration for the impact of seismic force. Therefore, in this study, dynamic centrifuge model test results were analyzed to examine the acceleration amplification of embankment reinforced with rubble mound under seismic conditions. The experimental results show that when rubble mounds were installed on the ground surface of the embankment, acceleration response of embankment decreased by approximately 22%, and imbalance in ground settlement decreased significantly from eight to two times. Furthermore, based on the experimental results, one-dimensional site response (1DSR) analyses were conducted. The analysis results indicated that reinforcing the embankment with rubble mound can decrease the peak ground acceleration (PGA) and short period response (below 0.6 seconds) of the ground surface by approximately 28%. However, no significant impact on the long period response (above 0.6 seconds) was observed. Additionally, in ground with lower relative density, a significant decrease in response and wide range of reduced periods were observed. Considering that the reduced short period range corresponds to the critical periods in the design response spectrum, reinforcing the loose ground with rubble mound can effectively decrease the acceleration response of the ground surface.

• 한국철도학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.29-40
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• 2003

In this study, the three dimensional pile-soil dynamic interaction analysis of the railway bridge pile foundation was performed using SASSI 2000 program and the applicability of SASSI 2000 about an evaluation of the seismic stability of a pile foundation was examined. The numerical analysis was executed on the two site of actual construction and input properties such as the acceleration of bedrock were estimated by one dimensional seismic response analysis using the Pro-SHAKE. Consequently, all the piles of the subject of investigation showed that displacement occurred within a permitted limit and the shear force and moment largely occurred at the point where the soil stiffness varied rapidly.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.49-54
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• 2009

지진동에 대한 사면의 안정성은 일반적으로 지진계수를 이용하여 지진하중을 유사정적 하중으로 단순화하여 한계평형법으로 평가된다. Transient 지진동은 지진계수를 이용하여 정적하중으로 대체된다. 하지만, 유사정적 해석결과에 절대적인 영향을 미치는 지진계수는 합리적인 물리적 근거 없이 산정된다. 또한 내진설계기준에 의거하여 산정되는 최대가속도는 사면의 진동특성을 반영한다고 볼 수 없으며, 이를 정확하게 예측하기 위해서는 2차원 동적해석을 수행해야 한다. 본 연구에서는 수정된 1차원 동적해석과 유사정적해석을 연결한 Hybrid 유사정적 해석법을 제안하였다. 기존의 해석기법은 깊이에 따라서 변이하는 가속도를 고려할 수 없기에 신뢰성 있는 사면의 안정성 예측이 어려운 실정이다. 수정된 1차원 지반응답해석은 깊이에 따른 사면 무게변화를 모델링하기 위하여 층의 밀도를 조정하였으며 위치별 진동가속도를 예측하기 위해서 다수의 해석을 수행하였다. 2차원 유한요소해석과 비교한 결과, 수정된 1차원 해석은 2차원 해석과 일치성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 해석결과를 유사정적해석에 입력하여 깊이에 따라서 변이하는 가속도 주상도를 적용하였으며 기존의 해석방법으로 계산된 안전율과 비교하였다. 비교 결과, 계산된 안전율에는 큰 차이가 발생하는 것으로 나타났으며, 기존의 해석기법으로 안전율을 예측할 경우, 매우 비현실적인 값을 계산할 수 있다. 본 연구에서 개발된 기법은 해석의 신뢰성을 현격하게 향상시키는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.23-35
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• 2006

등가선형해석은 지반증폭현상을 모사하기 위하여 널리 사용되고 있으며, 해석 시 흙의 거동은 하중의 주파수의 영향을 받지 않는다고 가정되어왔다. 반면, 실내시험은 점성토의 경우 하중의 주파수의 영향을 크게 받는다는 것을 보여주고 있다. 본 연구에서는 하중의 주파수가 흙의 동적 거동에 미치는 영향을 고려하는 새로운 등가선형해석기법이 개발되었으며 주파수의 영향을 규명하기 위하여 지반응답해석을 수행하였다. 해석 결과, 하중의 주파수에 따라서 변화하는 전단탄성계수가 지반응답에 미치는 영향은 작은 반면 감쇠비는 큰 영향을 끼치는 것으로 판명되었다. 이는 하중의 주파수가 높아질수록 흙의 감쇠비도 같이 증가하며 이로 인하여 지진파의 고주파수 요소가 필터링 되기 때문이다. 따라서, 하중의 주파수에 지배 받는 흙의 거동은 특히 고주파수 요소가 풍부한 지진파 전파 모사 시 특히 중요하다고 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제9권1호
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• pp.173-194
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• 2015

Site response analysis is an important topic in earthquake engineering. A time-domain numerical method called as one-dimensional (1D) finite element artificial boundary method is proposed to simulate the homogeneous plane elastic wave propagation in a layered half space subjected to the obliquely incident plane body wave. In this method, an exact artificial boundary condition combining the absorbing boundary condition with the inputting boundary condition is developed to model the wave absorption and input effects of the truncated half space under layer system. The spatially two-dimensional (2D) problem consisting of the layer system with the artificial boundary condition is transformed equivalently into a 1D one along the vertical direction according to Snell's law. The resulting 1D problem is solved by the finite element method with a new explicit time integration algorithm. The 1D finite element artificial boundary method is verified by analyzing two engineering sites in time domain and by comparing with the frequency-domain transfer matrix method with fast Fourier transform.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3C호
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• pp.187-196
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• 2008

한반도 남쪽 경계 부근에 위치한 지리산 내의 불교 사찰인 쌍계사에서 1936년 7월 4일 규모 5.0의 지진이 발생하였다. 이 지진으로 인하여 쌍계사 경내 건축물과 구조물이 심각한 피해를 입었으며, 특히 지진시 사찰 내 오층 석탑의 탑두가 전도하여 추락하였다. 이 지진 피해 사례는 역사 지진 발생 이외의 강진 기록이 전무한 중진 지역의 한반도에서의 지반 운동 세기 평가에 유용하게 활용될 수 있다. 쌍계사 부지에서의 국부적 부지 효과 및 그에 따른 지반 운동을 평가하기 위하여, 시추와 크로스홀 및 SASW 시험과 같은 현장 탄성파 시험으로 구성된 종합적인 지반 조사를 사찰 경내에서 수행하였다. 조사된 지반 특성을 토대로, 다양한 지진파를 적용한 부지고유 지진 응답 해석을 0.044g부터 0.220g 범위의 여섯 가지 입력 암반 노두 가속도 수준으로 대표적 쌍계사 부지에 대해 일차원 등가선형 및 비선형 기법을 적용하여 실시하였다. 부지고유 지진 응답 결과로부터 쌍계사의 부지 주기 부근의 단주기 영역에서 증폭된 지반 운동을 확인할 수 있었다. 또한, 본 연구의 부지 응답 해석 결과와 선행 연구의 석탑 실물 크기 지진 시험 결과를 비교 분석하여 1936년 지리산 지진의 암반 노두 지진 세기를 평가하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.341-380
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• 2023

This study evaluates the seismic fragilities in fill slopes in South Korea through parametric finite element analyses that have been barely investigated thus far. We consider three slope geometries for a slope of height 10 m and three slope angles, and two soil types, namely frictional and frictionless, associated with two soil states, loose and dense for frictional soils and soft and stiff for frictionless soils. The input ground motions accounting for four site conditions in South Korea are obtained from one-dimensional site response analyses. By comparing the numerical modeling of slopes using PLAXIS^2D against the previous studies, we compiled suites of the maximum permanent slope displacement (D_max) against two ground motion parameters, namely, peak ground acceleration (PGA) and Arias Intensity (I_A). A probabilistic seismic demand model is adopted to compute the probabilities of exceeding three limit states (minor, moderate, and extensive). We propose multiple seismic fragility curves as functions of a single ground motion parameter and numerous seismic fragility surfaces as functions of two ground motion parameters. The results show that soil type, slope angle, and input ground motion influence these probabilities, and are expected to help regional authorities and engineers assess the seismic fragility of fill slopes in the road systems in South Korea.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.55-63
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• 2008

본 연구에서는 지반-구조물 상호작용을 고려한3차원 지반-구조계의 지진응답 해석을 수행하고 그 기법의 적용성과 타당성을 검토한다. 이를 위해 구조물과 구조물 주변의 근역지반을3차원 유한요소로서 모델링하고 원역지반에 대해서는 기 개발한 3차원 동적 무한요소를 적용한다. 모든 입사 성분P, SV 그리고 SH파가 고려되었을 때, 등가 지진하중은 무한요소에 의해 구해진 무한 지반의 동적 강성과 자유장 해석을 통해 구해진 지반의 응력과 변위응답을 이용하여 구해진다. 검증 및 적용 예제는 적층 자유장의 지반응답해석과 전형적 원자로 격납건물의 지반-구조물 상호작용을 고려한 층응답 스펙트럼을 구하는 것으로 하였다. 해석 결과는 다른 기법에 의해 구해진 값들과 비교하였으며, 본 기법의 정확성과 정밀성을 확인할 수 있다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.201-213
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• 2015

지진지반운동 증폭을 야기하는 부지효과는 지하 토사 조건과 구조뿐만 아니라 지표 지형에 의해 지대한 영향을 받는다. 그럼에도 불구하고 국내에서는 최근 수십 년에 걸쳐 주로 지질 및 토사 조건과 관련된 부지고유 지진응답 연구들이 대부분을 차지해 왔으며, 이러한 국부 지질 효과는 잘 정립되어 현행 국내 내진설계기준들에 반영되고 있다. 이 연구에서는 현행 국내 내진설계기준에서는 고려되고 있지 않은 지표 지형효과 평가의 일환으로, 세 가지 다른 경사각 조건의 유한요소 지반 모델링을 통한 이차원 지진 부지응답 해석을 수행하였다. 이차원 유한요소 해석 결과인 최대 지반가속도와 가속도 응답스펙트럼을 추가적으로 수행한 일차원 유한요소 해석 결과와 비교하였다. 최대 지반가속도와 스펙트럴가속도는 대부분의 사면상부 영역에서 지형효과로 인해 이차원이 일차원 해석에 비해 크게 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권2호
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• pp.167-181
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• 2024

The soil-structure relative stiffness is a key factor affecting the seismic response of underground structures. It is of great significance to study the soil-structure relative stiffness for the soil-structure interaction and the seismic disaster reduction of subway stations. In this paper, the dynamic shear modulus ratio and damping ratio of an inhomogeneous soft soil site under different buried depths which were obtained by a one-dimensional equivalent linearization site response analysis were used as the input parameters in a 2D finite element model. A visco-elasto-plastic constitutive model based on the Mohr-Coulomb shear failure criterion combined with stiffness degradation was used to describe the plastic behavior of soil. The damage plasticity model was used to simulate the plastic behavior of concrete. The horizontal and vertical relative stiffness ratios of soil and structure were defined to study the influence of relative stiffness on the seismic response of subway stations in inhomogeneous soft soil. It is found that the compression damage to the middle columns of a subway station with a higher relative stiffness ratio is more serious while the tensile damage is slighter under the same earthquake motion. The relative stiffness has a significant influence on ground surface deformation, ground acceleration, and station structure deformation. However, the effect of the relative stiffness on the deformation of the bottom slab of the subway station is small. The research results can provide a reference for seismic fortification of subway stations in the soft soil area.