• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권1호
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• pp.111-127
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• 2010

This paper studies the effects of spatially varying ground motions on the responses of a bridge frame located on a canyon site. Compared to the spatial ground motions on a uniform flat site, which is the usual assumptions in the analysis of spatial ground motion variation effects on structures, the spatial ground motions at different locations on surface of a canyon site have different intensities owing to local site amplifications, besides the loss of coherency and phase difference. In the proposed approach, the spatial ground motions are modelled in two steps. Firstly, the base rock motions are assumed to have the same intensity and are modelled with a filtered Tajimi-Kanai power spectral density function and an empirical spatial ground motion coherency loss function. Then, power spectral density function of ground motion on surface of the canyon site is derived by considering the site amplification effect based on the one dimensional seismic wave propagation theory. Dynamic, quasi-static and total responses of the model structure to various cases of spatially varying ground motions are estimated. For comparison, responses to uniform ground motion, to spatial ground motions without considering local site effects, to spatial ground motions without considering coherency loss or phase shift are also calculated. Discussions on the ground motion spatial variation and local soil site amplification effects on structural responses are made. In particular, the effects of neglecting the site amplifications in the analysis as adopted in most studies of spatial ground motion effect on structural responses are highlighted.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.113-120
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• 2008

1차원 지반응답해석은 지반에 의한 지진동의 증폭현상을 모사하는 데 널리 사용되고 있다. 가장 널리 사용되고 있는 등가선형 지반응답해석기법은 유효변형률에 상응하는 전단탄성계수와 감쇠비를 전 주파수 영역에 일률적으로 적용하며, 진동주파수에 대한 지반 응답의 영향을 고려하지 않는다. 지반의 비선형 거동을 주파수영역에서 보다 정확하게 모사하기 위하여 진동주파수와 지반거동의 상관관계를 주파수-변형률 곡선으로써 모의하는 등가선형해석기법이 개발되었으며, 이 방법은 기존의 등가선형해석기법에 비하여 정확성을 향상시킨다고 알려져 있다. 이제까지 다양한 형상의 주파수변형률 곡선이 제안되었으며, 이들은 한결같이 해석의 정확성을 증가시킨다고 주장된 바 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 제안되었건 두 개의 주파수-변형률 관계 완화곡선과 본 연구에서 새롭게 제안된 세 개의 곡선을 이용하여 주파수 의존성을 고려한 등가선형해석기법의 정확성을 검증하였다. 검증에는 세 개의 부지에서 기록된 6개의 지진파가 사용되었다. 해석결과, 완화곡선은 지반응답에 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 주파수 의존성을 고려한 해석은 정확성을 향상시킬수 있는 것으로 나타났다. 하지만, 모든 사례에서 가장 정확하게 응답을 예측하는 완화곡선은 없는 것으로 나타났으며, 해석사례별로 최적의 완화곡선이 다른 것으로 나타났다. 따라서, FDEL 해석 수행 시, 다양한 완화곡선을 사용해야 할 것으로 판단되며 등가선형해석과 병행해서 수행되어야 한다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.67-80
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• 2014

동시베리아 지역에 분포하는 영구 동토층의 두께는 평균적으로 200~500m이며, 기온에 따라 지반물성이 변화하는 계절동토층이 지역에 따라 지표면에서 약 0~4m까지 형성되어 있다. 계절 동토의 전단파 속도는 흙의 종류에 따라 여름에는 약 80m/s에서 겨울철 동결상태에서는 약 1500m/s까지 크게 변이한다. 융해시 계절 동토층과 하부의 영구 동토층 사이의 전단파 속도 차이 때문에 매우 큰 임피던스가 발생하고 이로 인해 지진파가 증폭될 수 있다. 특히, 경계면에서 큰 변위가 발생할 수 있으므로 내진설계 시 이의 영향을 고려해야 한다. 본 연구에서는 계절 동토층의 두께와 전단파 속도 변화에 따른 영향이 지반 증폭특성 및 지반변형에 미치는 영향을 규명하기 위하여 1차원 등가정적 지반응답해석을 수행하였다. 동시베리아의 Yakutsk와 Chara 지역에 대한 지질보고서를 바탕으로 지반주상도를 선정하였으며 입력지진파의 영향을 증명하기 위해 총 20개의 계측지진파를 사용하였다. 계절 동토층의 두께가 증가할수록 증폭현상이 크게 발생하였으며, 계절동토층과 영구 동토층 사이의 전단파 속도 차이가 클수록 증폭계수가 증가하는 것으로 나타났다. 특히 동시베리아 지역에 넓게 분포되어 있는 유기질토인 토탄은 증폭에 큰 영향을 미치므로 설계시 이를 반드시 고려해야 할 것으로 판단된다.