• 한국지반공학회논문집
• /
• 제33권4호
• /
• pp.47-56
• /
• 2017

잔교식 안벽의 내진설계는 보통 다중모드 스펙트럼 해석과 같은 단순 동해석 방법을 적용하여 수행된다. 이러한 단순 해석법은 구조물의 한계상태를 평가하는데 유용할 수 있다. 그러나, 과거에 발생한 잔교식 안벽의 지진피해사례를 살펴보면, 기초지반의 변형 또는 지반-말뚝 사이의 동적 상호작용이 구조물의 전체 거동에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 거동은 지반-말뚝-구조물 동적 상호작용을 정밀하게 모사할 수 있는 비선형 유효응력 해석을 수행하여 평가할 수 있다. 본 연구에서는 잔교식 안벽의 내진성능을 평가할 수 있는 3차원 수치 모델링 기법을 선정하고, 이를 Hyogoken Nambu 지진(1995)시 고베항의 잔교식 안벽 피해사례에 적용하여 그 적용성을 검증하였다. 해석결과, 본 연구에서 적용한 수치 모델링 기법이 안벽의 지진피해 거동을 잘 모사할 수 있으며, 지반의 과잉간극수압증가 및 지반-구조물과의 동적 상호작용이 안벽의 지진거동에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.345-350
• /
• 1996

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.255-264
• /
• 2017

Dynamic numerical simulation of pile-supported slab track system embedded in a soft soil and embankment was performed. 3D model was formulated in a time domain to consider the non-linearity of soil by utilizing FLAC 3D, which is a finite difference method program. Soil non-linearity was simulated by adopting the hysteric damping model and liner elements, which could consider soil-pile interface. The long period seismic loads, Hachinohe type strong motions, were applied for estimating seismic respose of the system, Parametric study was carried out by changing subsoil layer profile, embankment height and seismic loading conditions. The most of horizontal permanent displacement was initiated by slope failure. Increase of the embedded height and thickness of the soft soil layer leads increase of member forces of PHC piles; bending moment, and axial force. Finally, basic guidelines for designing pile-supported slab track system under seismic loading are recommended based on the analysis results.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제33권7호
• /
• pp.17-28
• /
• 2017

본 연구에서는 건조사질토 지반에 근입된 말뚝의 동적 거동을 분석하기 위해 1g 진동대 실험을 수행하였다. 지반-말뚝 시스템의 고유 진동수를 측정한 후 고유 진동수를 기반으로 하중 진동수를 산정하고 이에 대한 거동을 분석하였다. 또한, 추가적으로 말뚝의 동적 거동에 영향을 미치는 인자를 분석하기 위하여 입력 가속도, 상부하중, 말뚝 두부 구속 조건에 따른 거동을 분석하였다. 분석결과, 하중 진동수가 지반-말뚝 시스템의 고유 진동수보다 큰 경우 상대적으로 말뚝 두부변위와 휨모멘트가 크게 발생하고 동적 p-y 곡선의 기울기가 작게 나타났다. 또한, 동적 p-y 곡선의 영향인자를 분석한 결과, 말뚝 두부구속조건은 동적 p-y 곡선의 기울기에 영향을 적게 끼침을 확인하였고, 입력가속도, 상부하중 등의 의한 관성력, 지반-말뚝 시스템의 고유 진동수와 입력 진동수의 관계 그리고 지반조건이 동적 p-y 곡선의 기울기에 큰 영향을 끼치는 것으로 확인되었다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제27권5호
• /
• pp.465-479
• /
• 2021

One of the important causes of building and infrastructure failure, such as bridges on pile foundations, is the placement of the piles in liquefiable soil that can become unstable under seismic loads. Therefore, the overarching aim of this study is to investigate the seismic behavior of a soil-pile system in liquefiable soil using three-dimensional numerical FEM analysis, including soil-pile interaction. Effective parameters on concrete pile response, involving the pile diameter, pile length, soil type, and base acceleration, were considered in the framework of finite element non-linear dynamic analysis. The constitutive model of soil was considered as elasto-plastic kinematic-isotropic hardening. First, the finite element model was verified by comparing the variations on the pile response with the measured data from the centrifuge tests, and there was a strong agreement between the numerical and experimental results. Totally 64 non-linear time-history analyses were conducted, and the responses were investigated in terms of the lateral displacement of the pile, the effect of the base acceleration in the pile behavior, the bending moment distribution in the pile body, and the pore pressure. The numerical analysis results demonstrated that the relationship between the pile lateral displacement and the maximum base acceleration is non-linear. Furthermore, increasing the pile diameter results in an increase in the passive pressure of the soil. Also, piles with small and big diameters are subjected to yielding under bending and shear states, respectively. It is concluded that an effective stress-based ground response analysis should be conducted when there is a liquefaction condition in order to determine the maximum bending moment and shear force generated within the pile.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.437-448
• /
• 2000

본 연구에서는 외부의 동하중에 의한 다층 지반-말뚝 상호작용계의 해석을 위한 동적 유한요소-경계요소 조합 주파수 응답해석 알고리즘을 개발하였다. 전체 상호작용계를 내부영역과 외부영역으로 나누고, 내부영역에 보요소를 도입하여 말뚝을 모형화 하고 평면변형률 요소로 모형화된 지반과 조합하였다. 말뚝머리 절점에 집중질량을 이용하여 상부구조물을 고려하므로써 전체 지반-말뚝 상호작용계의 내부영역을 형상화하였다. 외부영역에 동적 기본해를 이용한 경계요소 해석을 도입하고 유한요소로 구성된 내부영역과 조합하므로써 반무한체에 대한 방사조건을 만족시키고 내부의 복잡한 기하학적 성질과 다양한 물성의 고려가 가능한 수치해석 기법을 개발하였다. 개발된 지반-말뚝-구조물계의 상호작용 해석법에 대한 타당성을 알아보기 위해 다층반무한 지반에 근입되어진 말뚝에 조화하중을 가하여 동적 응답해석을 실시하고 기존의 연구결과 및 실험값과 비교 검증하였다. 또한 상호작용계의 주요 인자들의 변화를 통한 다양한 해석을 수행하므로써 다층 반무한 지반에 근입되어진 말뚝의 동적 특성을 고찰하였다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제12권2호
• /
• pp.239-255
• /
• 2017

Various centrifuge model tests on the pile foundations were performed to investigate fundamental characteristics of a pile-soil-foundation system recently, but it is hard to find numerical analysis results of a pile foundation system considering the nonlinear behavior of soil layers due to the dynamic excitations. Numerical analyses for a pile-soil system were carried out to verify the experimental results of centrifuge model tests. Centrifuge model tests were performed at the laboratory applying 1.5 Hz sinusoidal base input motions, and nonlinear numerical analyses were performed utilizing a finite element program of P3DASS in the frequency domain and applying the same input motions with the intensities of 0.05 g~0.38 g. Nonlinear soil properties of soil elements were defined by Ramberg-Osgood soil model for the nonlinear dynamic analyses. Nonlinear numerical analyses with the P3DASS program were helpful to predict the trend of experimental responses of a centrifuge model efficiently, even though there were some difficulties in processing analytical results and to find out unintended deficits in measured experimental data. Also nonlinear soil properties of elements in the system can be estimated adequately using an analytical program to compare them with experimental results.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
• /
• pp.1441-1446
• /
• 2009

Numerical analysis is a powerful method in evaluating the soil-pile-structure interaction under the dynamic loading, and this approach has been applied to the practical area due to the development of computer technology. Finite Difference Method, one of the most popular numerical methods, is sensitive to the shape and the number of mesh. However, the trial and error approach is conducted to obtain the accurate results and the reasonable simulation time because of the lack of researches about mesh size and the number. In this study, FLAC 3D v3.1 program(FDM) is used to simulate the dynamic pile model tests, and the numerical results are compared with the 1G shaking table tests results. With the different size and shape of mesh, the responses of pile behavior and the simulation time are estimated, and the optimum mesh sizes in dynamic analysis of single pile is studied.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권8호
• /
• pp.15-26
• /
• 2018

최근, 성능기반 내진설계법이 도입되면서 동적수치해석을 수행하여 지진에 대한 구조물의 실제 거동을 엄밀히 평가하는 것이 필요해지고 있다. 성능기반설계를 수행하려면 수치해석 모델링의 적용성을 검증하는 것이 매우 중요하다. 그러므로, 본 연구에서는 2차원 수치해석을 수행하여 말뚝지지 구조물의 동적 거동을 분석하고 수치모델링 기법과 입력변수값 산정방법을 제안하였다. 수치모델링의 적용성은 느슨한 사질토 지반에 설치된 무리말뚝의 동적 원심모형실험 결과와 비교하여 검증하였다. 본 수치모델링은 동적 지반 물성값, 지반-말뚝 상호작용, 경계조건, 무리말뚝과 구조물의 모델링 등 원심모형실험의 실제 조건을 반영하도록 모델링하였다. 그 결과, 수치해석에서 얻어진 결과는 지반 내 가속도 변화, 말뚝의 모멘트와 변위, 그리고 구조물의 변위와 가속도 결과를 잘 모사하였다. 그러므로, 본 수치모델링 기법과 입력변수 산정기법이 무리말뚝의 내진성능을 평가할 때 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
• /
• pp.117-124
• /
• 2002

The major purpose of this study is to determine the dynamic behavior of soil-pile-structure interaction system considering the underground cavity. For the analysis, a numerical method fur ground response analysis using FE-BE coupling method is developed. The total system is divided into two parts so called far field and near field. The far field is modeled by boundary element formulation using the multi-layered dynamic fundamental solution that satisfied radiational condition of wave. And this is coupled with near field modeled by finite elements. For the verification of dynamic analysis in the frequency domain, both forced vibration analysis and free-field response analysis are performed. The behavior of soil non-linearity is considered using the equivalent linear approximation method. As a result, it is shown that the developed method can be an efficient numerical method to solve the seismic response analysis considering the underground cavity in 2D problem.