• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.245-253
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• 2020

본 논문은 모노파일 풍력 지지구조물에 대한 공진 안전성 평가에서 여러 말뚝-구조물 상호작용(PSI) 모델을 사용하여 고유진동수를 비교하였다. PSI 재현을 위한 유한요소모델은 기저 스프링 모델, 분산 스프링 모델, 3차원 고체-쉘 모델을 사용하였다. PSI 모델이 고유주파수에 미치는 영향을 분석하기 위해 기저 스프링과 분산 스프링 모델 적용을 위한 강성행렬 산정법과 Winkler 보 모델을 각각 논문에 나타내고 이들 모델로부터 도출된 서로 다른 기하 및 지반조건을 갖는 모노파일의 고유진동수를 조사하였다. 해석결과는 또한 3차원 고체-쉘 모델의 고유진동수와도 비교되었다. 해석결과는 소구경 모노파일이 견고한 지반 및 암반에 관입된 경우 각 해석모델로부터 얻어진 고유진동수의 차이가 거의 없음을 보여준다. 반면 연약 지반에 설치된 대구경 모노파일에 대해 분산스프링 모델은 고유진동수를 과대평가할 수 있다. 따라서 고유진동수 평가 시 구조물 규모와 지반 조건을 고려해 적합한 PSI모델이 적용되어야 한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권1호
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• pp.41-46
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• 2005

항만구조물의 유체-구조물-지반 상호작용(FSSI)을 고려한 지진응답해석을 수행하였다. 우리나라 동남해안에 위치한 방파제 구조물을 대상으로 장주기 및 단주기파로 구분된 지진을 비롯하여 최근 우리나라에서 발생한 울진지진에 대한 지진응답특성에 대하여 고찰하였다. FSSI 효과를 고려하기 위하여 유체요소는 평면변형해석에 사용하는 4절점 사변형요소를 수정한 요소를 이용하여 모델링 하였다. 그리고 FSSI해석, 진도법, 부가질량법에 의한 지진응답특성을 비교하였다. 고유치해석을 통하여 방파제의 고유주기를 찾고, 기존의 지진 및 최근 우리나라에서 발생한 지진에 대한 지진응답특성 결과로부터 방파제 구조물이 장주기성분에 대한 영향을 더 많이 받는 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.367-374
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• 2019

논문에서는 수직방향 지진입력에 의한 지반-구조물 상호작용 효과가 기초 종류에 따라 LNG 저장탱크의 지진응답에 미치는 효과를 분석하였다. 이를 위하여 직경 71m인 LNG 탱크와 기반암 위 점토지반의 깊이가 30m인 지반조건을 고려하였다. 그리고 기초형식으로 네 가지(얕은 기초, 말뚝지지 전면기초, 말뚝기초(지표면 접촉식, 부유식)를 고려하였다. 지반의 비선형성은 자유장 지반에 대하여 등가선형화기법으로 고려되었다. 또한, 말뚝기초의 시공과정에서 발생하는 동다짐 효과에 대해서도 분석하였다. SSI 해석을 위하여 진동수영역 해석프로그램인 KIESSI-3D를 이용하였다. 지반-구조물 상호작용 해석을 통해 LNG 저장탱크의 외조 벽체 쉘의 응력을 구하였다. 해석결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다: (1) 얕은 기초에서 외조탱크의 수직응력은 SSI 효과로 인하여 고정기초응답 보다 작았다. (2) 말뚝으로 지지된 기초에서 말뚝으로 인해 기초의 수직강성이 커지고 방사감쇠가 작아질 수 있기 때문에 SSI 응답이 고정기초응답 보다 커질 수 있다. (3) 동다짐 효과는 수직지진에 의한 LNG 저장탱크의 응답에 미치는 영향이 매우 작았다.

• Coupled systems mechanics
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• 제1권1호
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• pp.1-7
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• 2012

The problem of laterally loaded piles is particularly a complex soil-structure interaction problem. The flexural stresses developed due to the combined action of axial load and bending moment must be evaluated in a realistic and rational manner for safe and economical design of pile foundation. The paper reports the finite element analysis of pile groups. For this purpose simplified models along the lines similar to that suggested by Desai et al. (1981) are used for idealizing various elements of the foundation system. The pile is idealized one dimensional beam element, pile cap as two dimensional plate element and the soil as independent closely spaced linearly elastic springs. The analysis takes into consideration the effect of interaction between pile cap and soil underlying it. The pile group is considered to have been embedded in cohesive soil. The parametric study is carried out to examine the effect of pile spacing, pile diameter, number of piles and arrangement of pile on the responses of pile group. The responses considered include the displacement at top of pile group and bending moment in piles. The results obtained using the simplified approach of the F.E. analysis are further compared with the results of the complete 3-D F.E. analysis published earlier and fair agreement is observed in the either result.

• Geomechanics and Engineering
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• 제4권3호
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• pp.173-190
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• 2012

With recent growing interests in the Performance-Based Seismic Design and Assessment Methodology, more realistic modeling of a structural system is deemed essential in analyzing, designing, and evaluating both newly constructed and existing buildings under seismic events. Consequently, a shallow foundation element becomes an essential constituent in the implementation of this seismic design and assessment methodology. In this paper, a contact interface fiber section element is presented for use in modeling soil-shallow foundation systems. The assumption of a rigid footing on a Winkler-based soil rests simply on the Euler-Bernoulli's hypothesis on sectional kinematics. Fiber section discretization is employed to represent the contact interface sectional response. The hyperbolic function provides an adequate means of representing the stress-deformation behavior of each soil fiber. The element is simple but efficient in representing salient features of the soil-shallow foundation system (sliding, settling, and rocking). Two experimental results from centrifuge-scale and full-scale cyclic loading tests on shallow foundations are used to illustrate the model characteristics and verify the accuracy of the model. Based on this comprehensive model validation, it is observed that the model performs quite satisfactorily. It resembles reasonably well the experimental results in terms of moment, shear, settlement, and rotation demands. The hysteretic behavior of moment-rotation responses and the rotation-settlement feature are also captured well by the model.

• 한국지진공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.257-269
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• 2013

In this study, the capability of an existing analysis method for the fluid-structure-soil interaction of an offshore wind turbine is expanded to account for the geometric nonlinearity and sea water drag force. The geometric stiffness is derived to take care of the large displacement due to the deformation of the tower structure and the rotation of the footing foundation utilizing linearized stability analysis theory. Linearizing the term in Morison's equation concerning the drag force, its effects are considered. The developed analysis method is applied to the earthquake response analysis of a 5 MW offshore wind turbine. Parameters which can influence dynamic behaviors of the system are identified and their significance are examined.

• 전산구조공학
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• 제10권2호
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• pp.243-254
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• 1997

기초 지반상에 존재하는 3차원 골조구조물에 진동을 유발시키는 기계하중, 풍하중, 지진과 같은 동적 하중이 작용한다면, 지반-골조구조물 상호작용계의 동적거동을 해석하여야한다. 따라서, 본 연구에서는 실제 구조물에 근접한 기하학적 형상으로 이상화 시키기 위해, 슬래브와 기초판은 유연성을 갖는 4-절점 판요소, 보.기둥은 2-절점 보요소, 탄성지반은 8-절점 입체요소를 사용하여 유한요소법으로 3차원 상호작용계를 해석하였다. 본 연구의 목적은 지반-골조구조물 상호작용계의 동적 거동을 해석하기 위해, 동적 운동 방정식을 정리한 후 유한요소 프로그램으로 상호작용계의 동적 거동을 해석하는 것이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제48권6호
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• pp.45-56
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• 2006

The finite element method is a practical tool to compute the response of the irregularly layered soil deposit to the base-rock motions. The method is useful not only in estimating the interaction between the structure and the surrounding soil as a whole and the local behavior of the contacting area in detail, but also in predicting the resulting behavior of the superstructure affected by such soil-structure interactions. However, the computation of finite element analysis is marched in the time domain (TD), while the site response analysis has been carried out mostly in the frequency domain (FD) with equivalent linear analysis. This study is intended to compare the results of the TD and FD analysis with focus on the peak response accelerations and the predominant frequencies, and thus to evaluate the applicability and the validity of the finite element analysis in the site response analysis. The comparison shows that one can obtain the results very close to that of FD analysis, from the finite element analysis by including sufficiently large width of foundation in the model and further by applying partial mode superposition. The finite element analysis turned out to be well agreeing with FD analysis in their computed results of the peak acceleration and the acceleration response spectra, especially at the surface layer.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.173-180
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• 2006

구조물의 지진응답은 기초지반조건의 영향을 받는다. 이 연구에서는 고정지반과 연약지반을 고려한 3, 5, 7층 철골 건축구조물의 밑면전단력을 산정하기 위해 선형 시간이력지진해석과 비선형 Pushover 정적지진해석을 수행하였다. 등가정적강성식으로 구한 기초지반강성은 SAP2000의 Link 요소 중 Damper 요소를 사용하여 입력하였다. 범용구조해석 프로그램 SAP2000에 의한 시간이력으로 구한 철골건축구조물의 밑면전단력을 국내내진설계기준, UBC-97 설계응답스펙트럼, Pushover 정적 비선형해석으로 구한 밑면전단력과 비교하였다. 중력하중과 풍하중으로 설계된 철골 건축구조물은 0.11g의 중진에 대해 탄성응답을 보였고, 탄성 연약지반에서 구조물-지반의 상호작용과 지반 증폭에 의해 구조물의 변위와 밑면전단력이 증가되었다. 따라서, 중약진 지역에서의 건축구조물은 연약지반의 특성을 고려하여 탄성지진해석을 수행하는 것이 더 합리적이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.23-34
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• 1998

연약한 지반위에 기초한 유연한 구형 액체 저장탱크의 Rocking 운동에 대한 3차원 지진응답을 규명하기 위해서 동적 유체-구조 물-지반 계의 상호작용 해석방법을 개발하였다. 수평방향 병진 운동과 Rocking 운동을 받는 3차원의 구형 탱크의 운동 지배방정식을 Rayleigh-Ritz 방법을 적용하여 유도하였고 기반암위 토층의 표면에 놓인 강체 기초의 동적 강성행렬과 유체-구조물 계의 지배방정식을 결합하여 계산하였다.