• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.435-445
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• 2013

내진설계기준이 국내 고유의 지반 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 특히 고진동수 구간에서 실제 관측된 가속도 스펙트럼 값이 내진설계기준보다 상대적으로 크게 나타나는 등 문제점이 많다고 지적되어 왔다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구는 지반진동의 수평/수직 비율을 이용하는 방법을 적용하였다. 이 방법은 최근 배경잡음, S파 및 Coda파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동의 Coda파 및 배경잡음을 분석하였고 결과를 일련의 후쿠오카 지진의 S파 에너지를 분석한 결과와 비교하였다. 2005년 3월 20일 발생한 후쿠오카 본진을 포함하여 규모 3.9 이상의 모두 15개 중규모의 후속 지진으로부터 국내 관측소에 관측된 각각 267개 지반진동 자료의 Coda파 및 배경잡음을 분석하여 국내 8개 주요 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 각각의 지진관측소마다 저 진동수 및 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 대다수 관측소는 S파 및 배경잡음 에너지를 분석한 결과와 많은 부분이 유사함을 보여 주었다. 물론 본 연구로부터 도출된 결과를 다른 방법을 적용하여 얻어진 결과와 비교할 경우 주요 국내 지진관측소지반의 동적특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권1호
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• pp.40-51
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• 2016

실제 국내에서 관측된 가속도를 이용한 스펙트럼 값이 내진설계기준보다 상대적으로 크게 나타나는 경향을 보이며, 특히 고진동수 구간에서 국내 내진설계 기준이 국내 고유의 지반증폭 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 문제점이 많다고 지적되어 왔다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 왔으며 본 연구는 현장에서 자주 적용되고 있는 지반진동의 수평/수직 스펙트럼 비율을 이용하는 방법을 적용하였다. 이 방법은 S파 및 레일리파를 이용하는 것으로부터 출발하였으나, 최근 Coda파 및 배경잡음 등에 확대 적용되어 지반의 동적인 증폭특성 연구에 많이 이용되고 있다. 제한된 연구 기간 동안 4개 변전소시설 관측소 각각 2개 지점(노두 및 시추공)에서 운영되었고 본 연구는 4개 관측소의 노두에서 동시에 관측된 3개 중규모 지진의 가속도 지반진동(S파, Coda파 및 배경잡음)을 이용하여 지반증폭을 분석하였다. 분석결과는 4개 관측소 각각에 대해 기존 연구결과인 시추공 지반증폭 특성과 상호 비교하였다. 또한 각각 관측소 및 지점에서 지반의 우월진동수를 이용하여 각각 지반에 대한 등급분류도 시도하였다. 각각의 지진관측소마다 저진동수 및 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 대다수 관측소는 S파, Coda파 및 배경잡음 에너지를 분석한 결과와 많은 부분이 유사함을 보여 주었다. 물론 본 연구로부터 도출된 결과를 다른 방법에 적용하여 얻어진 결과와 비교한다면 지반의 동적 특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다고 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권3호
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• pp.137-146
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• 2014

원주 KSRS 지진관측망을 이용하여 한반도 및 주변지역의 인공지진원을 식별하기 위한 연구를 수행하였다. 신호대 잡음비가 높은 자연지진 150개와 인공지진 56개를 선별하여 표본 집단을 형성하였다. 2차원 Pg/Lg 스펙트럼 진폭 비의 격자를 구성하여 지진원 식별이 용이한 최적의 주파수 영역으로 Pg(4-6 Hz)/Lg(5-7 Hz)을 도출하였다. 스펙트럼으로 부터 진폭에 대한 지진 규모와 진원 거리의 영향을 보정함으로써 식별 능력을 향상시키고자 하였다. 지진모멘트에 대한 모서리주파수의 역비례 관계로 인한 규모 의존 효과를 보정하기 위하여, Brune의 진원 모델을 가정한 이론 스펙트럼을 관측 스펙트럼에서 제거하였다. 진원 거리에 따른 감쇠효과를 제거하기 위하여, 최적의 감쇠상수를 계산하여 스펙트럼을 보정하였다. 지진파 전파 경로에 대한 보정으로 지역에 따라 스펙트럼 진폭 비가 달라지는 효과를 제거하였다. 자연지진과 인공지진 표본 집단 사이의 식별 정도를 각 보정 단계에서 Mahalanobis 거리 계산을 통하여 비교하였다. 규모와 거리 및 경로 보정 전후 두 표본 집단 사이의 Mahalanobis 거리가 1.98에서 3.01로 증가하여 식별 결과에 뚜렷한 향상이 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제14권1호
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• pp.45-53
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• 2018

A family of the structure-dependent methods seems very promising for time integration since it can simultaneously have desired numerical properties, such as unconditional stability, second-order accuracy, explicit formulation and numerical dissipation. However, an unusual overshoot, which is essentially different from that found by Goudreau and Taylor in the transient response, has been experienced in the steady-state response of a high frequency mode. The root cause of this unusual overshoot is analytically explored and then a remedy is successfully developed to eliminate it. As a result, an improved formulation of this family method can be achieved.

• Earthquakes and Structures
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• 제3권3_4호
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• pp.495-506
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• 2012

An elasto-dynamic model for pile-soil-pile interaction together with a simple plate model is used in this study to assess the effect of flexible foundation slabs on the dynamic response of pile groups. To this end, different pile configurations with various slab thicknessesare considered in two soil media with low and high elastic moduli. The analyses include dynamic impedances and seismic responses of pile-group foundations. The presented results indicate that the stiffness and damping of pile foundations increase with thickness of the foundation slab; however, the results approach those for rigid slab as the slab thickness approaches twice the pile diameter for the cases considered in this study. The results also reveal that pile foundations with flexible slabs may amplify the earthquake motions by as much as 10 percent in the low to intermediate frequency ranges.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권2호
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• pp.163-174
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• 2024

Dynamic equilibrium equations for finite element analysis were derived for the free field one-dimensional shear wave propagation through the horizontally layered soil deposits with the elastic half-space. We expressed Rayleigh's viscous damping consisting of mass and stiffness proportional terms. We considered two cases where damping matrices are defined in the total and relative displacement fields. Two forms of equilibrium equations are presented; one in terms of total motions and the other in terms of relative motions. To evaluate the performance of new equilibrium equations, we conducted two sets of site response analyses and directly compared them with the exact closed-form frequency domain solution. Results show that the base shear force as earthquake load represents the simpler form of equilibrium equation to be used for the finite element method. Conventional finite element procedure using base acceleration as earthquake load predicts exact solution reasonably well even in soil deposits with unrealistically high damping.

• 한국지진공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.59-65
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• 2020

The empirical Green's function method is applied to the foreshock and the mainshock of the 2016 Gyeongju earthquake to simulate strong ground motions of the mainshock and scenario earthquake at seismic stations of seven metropolises in South Korea, respectively. To identify the applicability of the method in advance, the mainshock is simulated, assuming the foreshock as the empirical Green's function. As a result of the simulation, the overall shape, the amplitude of PGA, and the duration and response spectra of the simulated seismic waveforms are similar with those of the observed seismic waveforms. Based on this result, a scenario earthquake on the causative fault of Gyeongju earthquake with a moment magnitude 6.5 is simulated, assuming that the mainshock serves as the empirical Green's function. As a result, the amplitude of PGA and the duration of simulated seismic waveforms are significantly increased and extended, and the spectral amplitude of the low frequency band is relatively increased compared with that of the high frequency band. If the empirical Green's function method is applied to several recent well-recorded moderate earthquakes, the simulated seismic waveforms can be used as not only input data for developing ground motion prediction equations, but also input data for creating the design response spectra of major facilities in South Korea.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권5호
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• pp.1241-1254
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• 2015

Spatially variable ground motions can be significant on the seismic response of a structure due to the incoherency of the incident wave. Incoherence of the incident wave is resulted from wave passage and wave scattering. In this study, wave passage effect on the response spectrum of a building structure built on a soft soil layer was investigated utilizing a finite element program of P3DASS (Pseudo 3-dimensional Dynamic Analysis of a Structure-soil System). P3DASS was developed for the axisymmetric problem in the cylindrical coordinate, but it is modified to apply anti-symmetric input earthquake motions. Study results were compared with the experimental results to verify the reliability of P3DASS program for the shear wave velocity of 250 m/s and the apparent shear wave velocities of 2000-3500 m/s. Studied transfer functions of input motions between surface mat foundation and free ground surface were well-agreed to the experimental ones with a small difference in all frequency ranges, showing some reductions of the transfer function in the high frequency range. Also wave passage effect on the elastic response spectrum reduced the elastic seismic response of a SDOF system somewhat in the short period range.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.131-138
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• 2013

면진장치는 상부구조물의 지진력을 감소시키는데 크게 기여하지만, 고감쇠고무 적층받침에 사용되는 고무재료는 시간이 경과함에 따라 열화되어 상부구조물의 동특성과 기기들의 지진응답에 영향을 줄 수 있다. 따라서 면진장치의 경년열화를 고려한 구조물의 지진응답을 분석하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존 문헌을 통하여 분석된 고무의 경년열화 특성을 사용하여 면진장치를 모델링하였다. 면진된 원전의 지진응답을 평가하기 위하여 격납건물과 보조건물을 대상 구조물로 선정하고, 진동수 성분이 다양한 입력지진동을 사용하여 구조물의 고유진동수, 최대지진응답, 층응답스펙트럼을 시간의 경과에 따라 분석하였다. 해석결과에 의하면 면진장치의 경년열화에 의하여 지진응답이 소폭 증가하였으며, 면진장치가 설치된 후 20년까지 지진응답의 증가율이 크게 나타나므로 이 기간에 상세한 검사가 시행되어야 할 것이다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권4호
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• pp.843-857
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• 2015

System identification is regarded as the most basic technique for structural health monitoring to evaluate structural integrity. Although many system identification techniques extracting mode information (e.g., mode frequency and mode shape) have been proposed so far, it is also desired to identify physical parameters (e.g., stiffness and damping). As for high-rise buildings subjected to long-period ground motions, system identification for evaluating only the shear stiffness based on a shear model does not seem to be an appropriate solution to the system identification problem due to the influence of overall bending response. In this paper, a system identification algorithm using a shear-bending model developed in the previous paper is revised to identify both shear and bending stiffnesses. In this algorithm, an ARX (Auto-Regressive eXogenous) model corresponding to the transfer function for interstory accelerations is applied for identifying physical parameters. For the experimental verification of the proposed system identification framework, vibration tests for a 3-story steel mini-structure are conducted. The test structure is specifically designed to measure horizontal accelerations including both shear and bending responses. In order to obtain reliable results, system identification theories for two different inputs are investigated; (a) base input motion by a modal shaker, (b) unknown forced input on the top floor.