• Earthquakes and Structures
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• 제17권6호
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• pp.557-566
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• 2019

The evaluation of the seismic hazard for a given site is to estimate the seismic ground motion at the surface. This is the result of the combination of the action of the seismic source, which generates seismic waves, the propagation of these waves between the source and the site, and site local conditions. The aim of this work is to evaluate the sensitivity of dynamic response of extended structures to spatial variable ground motions (SVGM). All factors of spatial variability of ground motion are considered, especially local site effect. In this paper, a method is presented to simulate spatially varying earthquake ground motions. The scheme for generating spatially varying ground motions is established for spatial locations on the ground surface with varying site conditions. In this proposed method, two steps are necessary. Firstly, the base rock motions are assumed to have the same intensity and are modelled with a filtered Tajimi-Kanai power spectral density function. An empirical coherency loss model is used to define spatial variable seismic ground motions at the base rock. In the second step, power spectral density function of ground motion on surface is derived by considering site amplification effect based on the one dimensional seismic wave propagation theory. Several dynamics analysis of a curved viaduct to various cases of spatially varying seismic ground motions are performed. For comparison, responses to uniform ground motion, to spatial ground motions without considering local site effect, to spatial ground motions with considering coherency loss, phase delay and local site effects are also calculated. The results showed that the generated seismic signals are strongly conditioned by the local site effect. In the same sense, the dynamic response of the viaduct is very sensitive of the variation of local geological conditions of the site. The effect of neglecting local site effect in dynamic analysis gives rise to a significant underestimation of the seismic demand of the structure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권10호
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• pp.41-56
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• 2020

지진 경보 시스템이 빠르고 정확하게 가동하기 위해서는 충분한 수량의 계측 시스템 확보와 더불어서 적절한 계측 데이터 해석기술 개발이 요구된다. 신규 지진계를 설치시 많은 비용이 소모되기 때문에, 열차 내 가속도계 등을 대체재로 지진 경보 시스템에 활용하는 것이 효율적이다. 그러나 열차에 설치된 가속도계의 경우, 지진계와는 달리 열차 주행시 진동 데이터가 포함되어 있다. 또한, 지진 발생시 성토구간에 의해서 변화된 지진응답을 계측하게 된다. 본 연구에서는 위의 특성들이 포함된 열차 가속도계 데이터에 기반한 지진감지 기술을 제안하고자 한다. 우선, 성토구간의 지진응답 해석기법을 활용하여 열차가 성토구간을 지날 때 지진이 발생하는 것을 구현한 가상의 열차 가속도 데이터를 구축하였다. 구축한 가속도 데이터를 Short time Fourier Transform(STFT)와 Wavelet Transform(WT)을 활용하여 시간-주파수 분석을 수행하였다. 분석 결과, STFT가 장주기 지진 감지에 적합한 반면, WT의 경우 단주기 지진 감지에 유용함을 확인하였다.

• 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.

• 지질공학
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• 제17권1호
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• pp.1-13
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• 2007

역사 지진으로 인해 성칩이 붕괴되었던 국내 두 읍성 지역에 대한 국부적 부지 효과를 평가하기 위하여, 현장 시추 조사 및 탄성파 시험을 통해 전단파속도($V_s$) 주상을 포함한 지반 특성을 결정하고 이를 토대로 등가 선형 기법의 부지 응답 해석을 수행하였다. 대상 부지는 심도 30m까지의 평균 전단파속도가 $500{\sim}850m/s$의 분포를 보임에 따라 지반 분류C와 B로 구분되었고, 부지 고유주기는 성벽과 성첩의 고유주기를 포함하는 범위인 $0.06{\sim}0.16$초의 단주기 분포를 보였다. 대상 영역에서의 부지 응답 해석 결과, 지반 분류 B와는 달리 대부분의 부지 조건인 지반 분류 C의 경우 부지 고유 지진 응답 특성인 단주기에서의 큰 증폭으로 인해, 국내 내진 설계 기준의 단주기($0.1{\sim}0.5$초) 증폭계수 $F_a$와 중장주기 ($0.4{\sim}2.0$초) 증폭계수 $F_v$는 각각 지반 운동을 단주기 영역에서는 과소평가하고 중장주기 영역에서는 과대평가함을 확인하였다. 이러한 부지 고유 응답 특성은 단주기 고유 응답을 보이는 성벽 구조물이 지진 발생 시 공진이 발생할 가능성이 높음을 의미하며, 그에 따라 역사 지진 피해 사례인 성첩 붕괴의 지배적인 영향 인자로서 작용했을 것으로 판단된다.

• 한국안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.101-106
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• 2005

When a underground structure is constructed at the site composed of soft soil, the behavior of a underground structure Is much affected by the motion of soft soil. Therefore, the effect of soil-structure interaction is an important consideration in the design of a underground structure such as tunnel at the site composed of soft soil. This paper presents the results of the study on dynamic response of tunnel structures and soil-structure interaction effects. The computer program SASSI was used in seismic analysis of tunnel structures because it is more capable of analyzing dynamic response or structures considering soil-structure interaction. As regards the results, the flexibility of surrounding soil affects dynamic response characteristics of tunnel structures and response of tunnel structures can be amplified.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.69-76
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• 2003

Near-field ground motions exhibit special characteristics that are different from ordinary far-field ground motions. This paper first briefly examines the characteristics of near-field ground motions associated with fault directivity and fling-step effects. Then evaluation of near-field ground motions by inelatstic response spectrum analysis is performed and analyzed. As a result, ductility demand in near-field ground motions is larger in hanging wall than in foot wall in long period regions. Also in long period regions ductility demand in soil site is larger than that in rock site.

• 한국지진공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.209-217
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• 2013

In order to verify the reliability of numerical site response analysis program, both soil free-field and base rock input motions should be provided. Beside the field earthquake motion records, the most effective testing method for obtaining the above motions is the dynamic geotechnical centrifuge test. However, need is to verify if the motion recorded at the base of the soil model container in the centrifuge facility is the true base rock input motion or not. In this paper, the appropriate input motion measurement method for the verification of seismic response analysis is examined by dynamic geotechnical centrifuge test and using three-dimensional finite difference analysis results. From the results, it appears that the ESB (equivalent shear beam) model container distorts downward the propagating wave with larger magnitude of centrifugal acceleration and base rock input motion. Thus, the distortion makes the measurement of the base rock outcrop motion difficult which is essential for extracting the base rock incident motion. However, the base rock outcrop motion generated by using deconvolution method is free from the distortion effect of centrifugal acceleration.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권4호
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• pp.435-448
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• 2018

In order to make reliable earthquake-resistant design of civil engineering structures, one of the most important considerations in a region with high seismicity is to pay attention to the local soil condition of regions. It is aimed in the current study at specifying dynamic soil characteristics of Kirikkale city center conducting the 1-D equivalent linear and non-linear site response analyses. Due to high vulnerability and seismicity of the city center of Kirikkale surrounded by active many faults, such as the North Anatolian Fault (NAF), the city of Kirikkale is classified as highly earthquake-prone city. The first effort to determine critical site response parameter is to perform the seismic hazard analyses of the region through the earthquake record catalogues. The moment magnitude of the city center is obtained as $M_w=7.0$ according to the recorded probability of exceedance of 10% in the last 50 years. Using the data from site tests, the 1-D equivalent linear (EL) and nonlinear site response analyses (NL) are performed with respect to the shear modulus reduction and damping ratio models proposed in literature. The important engineering parameters of the amplification ratio, predominant site period, peak ground acceleration (PGA) and spectral acceleration values are predicted. Except for the periods between the period of T=0.2-1.0 s, the results from the NL are obtained to be similar to the EL results. Lower spectral acceleration values are estimated in the locations of the city where the higher amplification ratio is attained or vice-versa. Construction of high-rise buildings with modal periods higher than T=1.0 s are obtained to be suitable for the city of Kirikkale. The buildings at the city center are recommended to be assessed with street survey rapid structural evaluation methods so as to mitigate seismic damages. The obtained contour maps in this study are estimated to be effective for visually characterizing the city in terms of the considered parameters.

• Earthquakes and Structures
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• 제13권1호
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• pp.67-77
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• 2017

Oil storage tanks are vital life-line structures, suffered significant damages during past earthquakes. In this study, a numerical model for an unanchored vertical vaulted-type tank was established by ANSYS software, including the tank-liquid coupling, nonlinear uplift and slip effect between the tank bottom and foundation. Four actual earthquakes recorded at different soil sites were selected as input to study the dynamic characteristics of the tank by nonlinear time-history dynamic analysis, including the elephant-foot buckling, the liquid sloshing, the uplift and slip at the bottom. The results demonstrate that, obvious elephant-foot deformation and buckling failure occurred near the bottom of the tank wall under the seismic input of Class-I and Class-IV sites. The local buckling failure appeared at the location close to the elephant-foot because the axial compressive stress exceeded the allowable critical stress. Under the seismic input of Class-IV site, significant nonlinear uplift and slip occurred at the tank bottom. Large amplitude vertical sloshing with a long period occurred on the free surface of the liquid under the seismic wave record at Class-III site. The seismic properties of the storage tank were affected by site class and should be considered in the seismic design of large tanks. Effective measures should be taken to reduce the seismic response of storage tanks, and ensure the safety of tanks.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.51-62
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• 2006

동반논문 (I)에서는 국내 지반특성에 적합하도록 국내 내진설계기준이 개선되어야 한다는 결론을 얻었다. 본 논문에서는 우수한 지반분류 방법을 찾기 위하여 상부 토층 30m의 평균 전단파속도$(V_{S30})$, 지반의 고유주기$(T_G)$ 및 기반암 깊이를 이용한 지반분류 방법에 대하여 심도있게 검토하였다. 증폭계수$(F_a,\;F_v)$의 표준편차, 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도와 재산정된 응답스펙트럼을 비교한 결과 각각의 방법에서 큰 차이가 발생하지 않아 특정한 방법이 우수하다고 판단하기 힘들었다. 그러나, $T_G$를 이용한 방법에서 RRS 값의 증폭구간이 좁은 구간에 집중되는 경향을 보여 지진시 유사한 거동특성을 나타내는 지반을 같은 지반그룹으로 분류할 수 있는 장점이 있었다. 또한, 증폭계수와 $T_G$의 상관관계를 나타내는 추세선의 경우, $V_{S30}$ 방법 보다 입력 가속도의 증가에 따른 지반의 비선형성 효과를 더욱 명확하게 나타낼 수 있었다. 마지막으로, $V_{S30}$을 이용하여 지반을 분류할 경우 기반암이 30m 보다 얕은 곳에 존재하는 경우에도 무조건 심도 30m까지 기반암의 전단파속도를 가정하여 계산해야 하나, $T_G$를 이용할 경우 이러한 불확실성을 제거할 수 있어 우수한 방법으로 판단된다. 본 논문에서는 지반의 고유주기를 이용한 방법을 기반암 깊이가 얕은 국내지반특성에 적합한 지반분류 방법으로 제안하였다.