Journal of the Korean GEO-environmental Society (한국지반환경공학회 논문집)

Korean Geo-Environmental Society (한국지반환경공학회)
권호 표지

Evaluation of Accuracy of Modified Equivalent Linear Method

수정된 등가선형해석기법의 정확성 평가

  • 정창균 (한양대학교 공과대학 건설환경공학과) ;
  • 곽동엽 (UCLA 공과대학 토목환경공학과) ;
  • 박두희 (한양대학교 공과대학 건설환경공학과) ;
  • 김광균 (한양대학교 공과대학 건설환경공학과)
  • Received : 2009.11.02
  • Accepted : 2010.05.12
  • Published : 2010.06.01
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Abstract

One-dimensional equivalent linear site response analysis is widely used in practice due to its simplicity, requiring only few input parameters, and low computational cost. The main limitation of the procedure is that it is essentially a linear method, in which the time dependent change in the soil properties cannot be modeled and constant values of shear modulus and damping is used throughout the duration of the analysis. Various forms of modified equivalent linear analyses have been developed to enhance the accuracy of the equivalent linear method by incorporating the dependence of the shear strain with the loading frequency. The methods are identical in that it uses the shear strain Fourier spectrum as the backbone of the analysis, but differ in the method in which the strain Fourier spectrum is smoothed. This study used two domestically measured soil profiles to perform a series of nonlinear, equivalent linear, and modified equivalent linear site response analyses to verify the accuracy of two modified procedures. The results of the analyses indicate that the modified equivalent linear analysis can highly overestimate the amplification of the high frequency components of the ground motion. The degree of overestimation is dependent on the characteristics of the input ground motion. Use of a motion rich in high frequency contents can result in unrealistic response.

1차원 등가선형 지반응답해석은 지반에 의한 지진동의 증폭현상을 모사하는데 널리 사용되고 있다. 등가선형해석은 적은 수의 입력변수를 필요로하므로 사용하기 편리하며 해석 소요시간이 짧다는 장점을 가지고 있는 반면, 시간에 따라서 변화하는 지반의 비선형 거동을 모사할 수 없으며 일정한 전단탄성계수와 감쇠비를 해석 내내 적용하는 선형해석이라는 단점을 가지고 있다. 이와 같은 등가선형해석의 단점을 보완하기 위하여 진동 주파수와 변형률과의 관계를 모사하는 다양한 형태의 수정된 등가선형해석기법들이 개발되었다. 수정된 기법들은 전단변형률 푸리에 스펙트럼을 사용한다는 점에서는 동일하지만, 이로부터 변형률의 주파수 의존도를 정의하는 과정에서는 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 두 가지 수정된 등가선형해석기법들의 정확성을 평가하기 위하여 국내에서 조사된 두 개의 토층에서 일련의 비선형, 등가선형, 수정된 등가선형 지반응답해석을 수행하였다. 해석 결과, 수정된 등가선형해석기법들은 고주파수 요소를 과대 예측할 수 있으며, 특히 고주파수 요소가 풍부한 인공지진파를 입력 지진파로 사용하였을 경우 비현실적인 응답이 계산될 수 있는 것으로 나타났다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

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