Basemat Uplifting Effects on Seismic Response of Soil-Structure Interaction System

기초의 부분적 들림이 지반-구조물상호작용 시스템의 지진응답에 미치는 영향

An analytical procedure is proposed for the seismic analysis of a soil-structure interaction system with besemat uplift, including the effects of concurrent vertical seismic ground motion, nonlinear distribution of bearing soil pressure under the basemat, and 3-dimensional behavior of the system. The soil-structure interaction system is assumed to have rectangular-shaped basemat on elastic half-space. Nonlinearity of soil spring constants and soil damping coefficients induced by the base mat uplift is modeled by considering not only the reduction of contact area between soil and structure but also the effects of rigid body rotational motion of the superstructure, and the shift in the point of action of the resultant reaction on the basemat. Throught various parametric studies. it has been confirmed that the seismic responses of the superstructure reduce notably while response at the basemat increases considerably. The results also show that the effects of concurrent vertical ground motion. nonlinear soil pressure distribution under basemat, and 3-dimensional behavior of the system shall be included in uplift analysis in order to obtain the correct structural responses.

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.