• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.243-251
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• 2005

본 연구에서는 골조튜브 및 가새튜브시스템의 60층 철골구조물에 말뚝-지반간의 상대변위를 고려한 p-y 스프링 계수를 지반의 깊이별로 적용시키는 방법과, 지반 및 기초를 나타내는 6개의 선형 스프링 계수를 구조물 하부에 적용시키는 방법을 사질토와 점성토에 적용하여 지반 연성을 고려하는 고층 구조물의 지진해석을 수행하였다. 각 경우에 대한 횡변위 및 층간변위, 최대응력, 주기 및 1차 모드 질량참여율을 비교하여 지반-구조물 상호작용에 따른 고층 구조물의 거동을 분석하였고, 그 결과 건축구조설계에서 지반-구조물의 상호작용에 대한 고려가 중요 변수임을 확인하고, 구조시스템 변화에 따른 지반-구조물 상호작용의 영향을 알아보았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.63-76
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• 2000

구조물-지반 상호작용에서 알려진 것처럼 구조물 지진응답은 구조물하부 지반조거에 따라 영향을 받는데 UBC-97을 포함한 여러내진설계규준에서 지반사태 영향을 반영하고 있다 이 연구에서는 기초크기 기초밑 지반깊이, 입력지진 작용점 및 기초 근입깊이 등의 영향을 살펴보고 깊은 지반 위에 세워진 구조물의 평균응답스펙트럼을 UBC-97 탄성응답스펙트럼과 비교하기 위해 구조물-지반 상호작용을 고려한 지진해석을 가상 3차원 유한요소법과 부구조물법을 이용하여 1952년 Taft와 1940년 El Centro 지진기록을 주파수영역에서 수행하였다 연구결과에 의하면 기초크기는 구조물 응답에 별 영향이 없고 기초저면 지반깊이는 구조물체계의 고유주기와 최대가속도를 변경시켰다 또 입력지진의 합리적 작용점은 기초저면이라는 것이 확인되었으며 깊은 지반위에 놓인 기초의 근입은 저주기영역에서 구조물 응답을 상당히 줄어들게 하였다 한편 30m 깊은 지반위에 세워진 구조물의 평균가속도와 UBC-97 가속도를 비교한 결과 UBC-97 탄성응답스펙트럼에 의한 구조물 내진설계가 안전하지 못할 수도 있으므로 UBC-97 지진계수의 할증이 필요하다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.429-432
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• 2009

본 논문에서는 현수교에 대하여 지반-구조물 상호작용을 고려한 해석을 수행하였다. 교량의 앵커리지와 기초를 부분구조법(Structure method)을 이용한 지반-구조물 상호작용(Soil-Structure Interaction) 해석프로그램 SASSI를 이용하여 구조물 저면에서의 지반 임피던스(Impedance)를 계산하고 이로부터 앵커리지 및 기초와 지반에 대응하는 강성, 질량, 그리고 감쇠를 가지는 집중 파라메터 모델을 구하였다. 그리고 현수교 유한요소 모델에 앵커리지 및 기초와 지반에 대한 집중 파라메터 모델을 연계하여 전체 교량에 대한 지반-구조물 시스템을 구성하고 시간영역에서의 지반 운동에 대한 동적해석을 수행하였다. 해석결과를 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않은 경우와 고려한 경우를 비교하였고 파동전달효과를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우를 비교함으로써 지반-구조물 상호작용의 영향을 살펴보았다.

• 전산구조공학
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• 제6권2호
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• pp.87-93
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• 1993

최근 구조물의 동적해석에서 구조물-지반 상호작용이 구조물의 동적거동에 미치는 영향이 매우 중요하다는 것이 인식되어지고 있다. 이 논문에서는 관성력에 의한 구조물-지반 상호작용이 건물의 동적거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 유한요소기법을 이용하여 이론적인 연구와 시험적 조사 (Experimental Investigation)연구를 수행하였다. 이론적 연구는 균질한 지반위에 기초가 약간 묻혀있는 낮고 강성이 강한 건물과 높고 가느다란 건물 두개에 대하여 수행하였으며, 시험적 조사연구는 1985년 멕시코 대지진을 겪은 말뚝기초위에 세워진 두개의 건물에 대해 수행하였다. 이 연구 결과를 살펴보면 구조물-지반 상호작용이 구조물에 미치는 주된 영향은 고유주파수 감소와 유효감쇄비 증가인데, 그 영향이 구조물 동적거동에 심각한 영향을 미치는 경우가 있기 때문에 구조물-지반 상호작용 영향을 구조물 동적해석시 필히 고려해야 한다는 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.383-390
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• 2020

유연한 지반에 놓인 액체저장탱크의 지진 거동은 유체-구조물-지반 상호작용에 의해 복잡하게 나타나므로, 이 시스템의 지진응답과 피해를 정확하게 예측하기 위해서는 이를 엄밀히 고려하여야 한다. 이 연구에서는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 수행하고 그 응답 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 지진하중 작용 시 발생하는 유체의 동수압력 및 지반과 구조물 간의 상호작용력을 유한요소 기법을 사용하여 산정한다. 이때, 반무한 지반에서의 에너지 방사를 고려하기 위해 mid-point integrated finite element와 점성 감쇠기를 사용하여 지반 원역의 거동을 모사한다. 이와 같이 산정된 동수압력과 지반-구조물 상호작용력을 구조물의 유한요소에 작용시킨다. 자유장 해석을 통하여 입사 지진파에 의한 유효 지진력을 산정한다. 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 통하여 지반-구조물 상호작용의 효과로 인해 시스템 응답의 변화가 다양하게 나타남을 확인할 수 있다. 그러므로, 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 내진설계를 수행하거나 내진성능을 검토할 때는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.86-86
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• 2020

수리구조물에 관한 기존 연구들은 대부분 기능성과 안정성 측면에서 본체에 작용하는 유체력에 대한 안정성에 주안점을 두고 있다. 수리구조물 상·하류의 수위차에 기인한 기초지반내의 흐름 및 간극수압 변화는 하천 구조물의 안정성을 연구하는데 매우 중요하다. 해양에서는 파랑하중에 의한 과잉간극수압이 액상화를 발생시켜 해안구조물의 안정에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되며, 이에 관련 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 반면, 하천구조물 주변 지반의 흐름 및 간극수압 뿐 아니라, 액상화에 관한 연구는 아직 미진한 실정이다. 본 연구에서는 수리구조물 주변의 유동 및 와동 현상 뿐 아니라, 수위차에 따른 지반 내부 유동장과 간극수압에 관한 특성을 분석하기 위해 유체-구조물-지반 비선형 상호작용을 고려할 수 있는 수치수조를 새롭게 제안하였다. 그리고 제안하는 수치수조의 타당성 및 유효성을 검증하기 위해 기존 실험값과 비교·검토를 수행하였고, 그 결과는 거의 유사한 경향을 나타내었다. 또한 이 수치수조에 다양한 입사조건(상·하류 수위차)에 적용하여 유체-구조물-지반의 비선형동적상호간섭 해석을 수행하였다. 최종적으로 수치수조에서 측정한 구조물 주변의 유동, 와동, 수위로부터 수리특성을 논의하였다. 게다가 지반내의 흐름과 간극수압을 측정하여 상·하류 수위차가 수리구조물의 안정성에 미치는 영향을 분석할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.11-17
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• 1997

그 동안 구조물에 대한 지진해석이 기초와 지반의 특성을 무시하고 기초가 매우 단단한 것으로 가정하고 수행되었다. 최근 구조물-지반 상호작용에 관한 연구결과 구조물 지진거동이 기초와 지반의 특성에 따라 심하게 영향을 받을 수 있다는 것이 알려졌다. 전형적인 구조물-지반 상호작용 영향은 무한강성 무질량 기초의 운동학적 상호작용과 지반과 구조물 사이에서 발생하는 관성상호작용이다. 운동학적 상호작용은 묻힌 기초의 경우에는 중요하지만, 수직으로 전달되는 지진파를 받는 지표면상 기초의 경우에는 무시될 수 있다. 이 논문에서는 멕시코시티 4개 건물에 대해 관성상호작용만을 고려하고 1985년 멕시코시티 동서방향 지진기록을 사용하여 구조물의 지진거동을 조사하였다. 연구는 지표면상 기초나 말뚝기초를 가진 구조물에 대해 선형 및 비선형 지반조건을 고려하여 수행하였으며, 연구결과를 매우 견고한 기초를 갖는 구조물에 대한 것과 비교하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권1호
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• pp.7-18
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• 1992

실험으로 측정란 변위와 3차원 경계면 요소를 도입하여 판 구조물과 지반의 상호 작용문제를 해석한 수직변위를 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 경계면 요소를 도입하므로써 판 구조물과 지반 모두를 유한요소로 분할하여 상호작용문제를 해석할 수 있다. 2. 경계면 요소를 도입하므로써 판 구조물과 지반 상호작용문제의 해석에서 지반반력 계수를 필요로 하지 않는다. 3.경계면 요소를 도입하므로써 판 구조물과 지반 상호작용문제의 해석에서 지중의 변위를 구하기 위한 후처리 과정이 필요 없다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.55-65
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• 2000

구조물 지진해석을 위한 구조물 -지반 상호작용 해석에서도 비선형 지반 특성을 고려한 비선형해석이 요구되고 있어 구조물 비선형 지진 해석을 위해 기초 지반에 대한 수평방향 비선형 해석을 수행하였다. 기초지반은 UBC 분류에서 규정한 보통지반인 Sn 지반과 연약지반인 SE 지반을 고려하였고, 지반의 비선형 특성은 Ramberg-Osgood 모델을 이용하였다. 비선형 지반이 기초지반 수평 및 회전 동적 강성 및 감쇠비에 미치는 영향을 조사하기 위하여 얕은 기초와 묻힌기초에 대해 기초 크기, 지반깊이 및 말뚝유무에 따른 동적 강성 및 감쇠비 변화를 조사하였는데, 지반의 비선형 특성이 기초지반의 선형 수평 및 회전 강성과 감쇠비를 크게 감소 또는 증가시키는 것으로 나타났으며, 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무의 영향도 큰 것으로 나타나 구조물 지진해석시 기초크기, 지반깊이 및 말뚝유무와 함께 지반의 비선형성도 고려하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1-12
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• 2010

본 연구에서는 얕은 연약지반에서 구조물-지반 상호작용의 영향을 받는 구조물의 비탄성거동을 정확히 나타낼 수 있는 유한요소해석 방법을 연구하였다. 이를 위하여, 국내의 지반특성을 반영한 얕은 연약지반과 단자유도 구조물로 2차원 유한요소모델을 구성하고, 다양한 지진파와 지반에 대해 OpenSees 해석프로그램을 이용한 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 연약지반의 비선형거동을 반영하기 위하여 일반적으로 흔히 사용되는 등가선형 주파수영역 해석 결과와 비선형 시간이력 유한요소해석 결과의 차이를 검토하였다. 그 비교결과는 등가선형강성을 사용하고 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않는 주파수영역해석은 단주기영역의 구조물의 응답스펙트럼을 과대평가할 수 있음을 보여주었다. 응답스펙트럼에 대한 지반-구조물 상호작용의 영향은 기초크기와 구조물의 질량의 변화와 큰 관계 없이 일정하게 나타났다.