동적 지반-구조물해석과정에는 수많은 불확실성 요소가 내재되어 있다. 이러한 요소는 입력운동의 정의, 지반-구조물시스템의 모델작성, 해석기법 등에 포함된다. 이 논문은 점탄성 층상지반상의 원자로건물의 지진응답에 대한 매개변수해석을 수행한 결과를 제시한 것이다. 많은 매개변수 중에 입력운동의 정의위치, 구조물의 묻힘정도, 상부토층의 두께와 지반의 강성을 선택하여 지진응답에 미치는 영향을 중점적으로 이 연구에서 다루었다. 해석방법은 진동수에 무관한 지반임피던스를 사용하는 부분구조법인 시간영역에서의 모드중첩법이다. 지반-구조물시스템의 모드감쇠값은 각 모드에 대해 변형에너지에 대한 소멸에너지의 비를 구하여 결정되었다. 이 연구결과로부터 부분구조법에 의한 지반-구조물상호작용해석법의 실용적 이용에 참고할 수 있는 지진응답에 미치는 각 파라메터의 민감도가 제시되었다.

우리나라 전통 초가삼간의 1/4 축소모델을 제작하여 연약지반 조건에 대한 내진 성능실험을 수행하였다. Imperial Valley 지진파를 사용하여 모델의 파괴 시까지 거동을 분석하였다. 탄성한계 내에서 초가삼간의 고유진동수는 장방향 및 단방향 각각 1.66Hz 및 1.76Hz로 측정되었다. 탄성한게 내에서의 감쇠비는 약 7%이다. 수평방향의 최대 가속도응답은 입력에 비해 감소하며 이는 목조 프레임의 비선형, 비탄상 특성 때문이다. 수평방향의 변위응답은 입력이 증가함에 따라 급격히 증가하여 최대 지반가속도 0.25g에서 모델이 붕괴되었다. 비선형 지진해석 결과와 실험결과를 비교하였다.

우리나라 전통 초가삼간의 1/4 축소모델을 제작하여 암반지반 조건에 대한 내진성능실험을 수행하였다. Nahanni 지진파를 사용하여 최대 가속도 0.1g~0.6g 범위에서 거동을 분석하였다. 탄성한계에서 초가삼간의 고유진동수는 장방향의 경우 약 1.66Hz, 단방향의 경우 215Hz이다. 탄성한계에서의 감쇠비는 약 7%이다. 수평방향의 가속도응답은 입력에 비해 감소하며 입력가속도 수준이 증가할수록 감소율이 증가한다. 이는 사개맞춤으로 만들어진 목조 프레임의 비선형.비탄성 특성 때문이다. 전통 초가삼간 가옥은 고진동수가 지배적인 암반지반에서 매우 큰 내진성능을 나타내었다.

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

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.

탄성지반상의 원형탱크해석에는 여러방법이 있지만 최근에 널리 사용되는 방법은 유한요소법이다. 그러나 이 방법은 탄성지반상의 탱크해석시 많은 절점수가 필요하게 된다. 이것은 곧 많은 계산기 기억용량 및 계산시간 뿐만 아니라 노력이 필요하게 된다. 본 연구에서는 유사탄성지반보(Analogy of Beam on Elastic Foundation) 및 지반강성행렬(Foundation Stiffness Matrix)을 이용하여 축대칭하중을 받는 축대칭탱크를 뼈대 구조화 할 수 있었다. 또한 이 뼈대 구조를 유한요소로 분할하고, 각 요소 강성행렬(Stiffness Matrix)을 전달행렬(Transfer Matrix)로 전환하여 전달행렬법으로 원형탱크를 해석 할 수 있었다. 유한요소법과 전달행렬법을 탄성지반상의 원형탱크 해석에 적용한 결과 두 해석결과의 차이는 없고, 전달행렬법을 적용한 경우 최종 연립방정식수가 4개로 간략화 되었다.

본 논문에서는 국제공동연구원 대형지진시험구조물의 강세진동시험결과 대한 상관해석와 지진응답해석에 관해 연구하였다. 지반-구조물 상호작용을 위해서 구조물과 근영지반은 유한요소로 모형화하고 원역지반은 무한요소로 모형화하는 직적법을 사용하였으며, 지진응답은 부분구조법에 근거한 파 입력기법을 사용하여 해석하였다. 시험후 상관해석을 통해 각 지반영역의 물성이 강제진동 시험에서 계측된 구조물 응답과 일치하도록 보정하였다. 보정된 지반물성을 초기 선형값으로 사용하고 등가선형화기법을 적용하여 지진에 관한 구조물의 응답을 예측하였다. 지반의 비선형거동을 고려하여 얻어진 구조물 응답은 계측된 결과와 매우 잘 일치한 반면, 초기 선형물성치를 사용한 응답결과는 상당한 차이를 보이고 있어서, 지반 비선형 거동의 영향이 중요함을 알 수 있었다.

실제 관측된 강지진동을 이용하여 증폭요소 스펙트럼을 구하였으며 그 결과를 미국에서 개발된 표준응답 스펙트럼과 비교 및 분석하였다. 본 연구를 위하여 국내의 지진지체구조특성을 충분히 대표 가능한 지진을 선택하였으며 구체적으로 Miramichi, Nahanni, Saguenay 및 New Madrid Earthquake (19 수직성분, 36 수평성분)으로부터 관측된 강지진동을 증폭요소 스펙트럼 분석에 이용하였다. 국내의 지진지체구조특성을 충분히 대표 가능한 지진으로부터 강지진동을 처리하여 수평 및 수직성분에 대한 응답을 계산하고 응답결과를 각각의 성분에 대하여 실제 관측된 강지진동값과 비교를 통하여 증폭요소 스펙트럼을 구하였다. 구하여진 증폭요소 스펙트럼을 미국에서 개발된 표준응답 스펙트럼과 비교 분석한 결과 수평 및 수직성분 공통적으로 약 10Hz 이상의 대역에서 본 연구로부터 구하여진 증폭요소 스펙트럼이 표준응답 스펙트럼에서 제시된 값보다 더 초과하고 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 국내의 지진지체구조를 대표하는 지진이 향후 발생하여 이 지진으로부터 관측가능한 강지진동을 이용하여 응답스펙트럼을 분석할 경우 특히 약 10Hz 이상의 대역에서 구하여진 증폭요소 스펙트럼이 표준응답 스펙트럼이 제시한 값보다 초과할 가능성이 있음을 의미한다.

본 논문에서는 그라우팅공법을 적용하여 진동원으로부터 전파되어 나가는 지반진동을 감소시키기 위한 연구를 수행하였다. 지반의 진동전파모델을 만들기 위해 직접구성에 의한 경계요소법이 사용되었고, 그라우팅층이 진동원의 바로 밑에 있는 것이 가장 진동감쇠효과가 좋으며 그라우팅층의 두께 및 폭이 일정값 이상이 될 필요가 없는 것으로 파악되었다.

2차원과 3차원모델에 대해 진동전파구간에 설치된 방진구의 진동차단효과가 주파수영역의 경계요소법에 의해 반무한영역지반과 충진지반에서 검토되었다. 연구결과는, 방진구의 효율이 진동원과 관련된 방진구의 위치 및 깊이에 큰 영향을 받으며, 그들의 최적크기는 진동주파수에 대해 민감한 것을 나타낸다.

지반위에 얹혀진 구형평판을 에너지 방볍으로 해석하는 방법에 대한 일반적인 전개이다. 본 논렌에서는 기 본적 으로 지표연과 평판사이의 접촉응력을 가정한 다음 Boussinesque 의 식을 적분하여 지표면 혹은 평판의 처짐을 구하는 방볍을 시도하였다. 임의의 차수를 갖는 다항식과 Chebychev 다항식으로 접촉웅랙을 가정할 때 Boussinesque 의 식을 적 분하는 방법을 서술하고 그 결과뜰 에너지번에 이용 하는 파정을 설명 히였다. 해석 결과 임의차수를 갖는 다항식 을 접촉웅력 함수로 적당하지 않고. Chebychev 다항식이 합당한 것으로 나타났 으나 평판 Boundary 의 Stress Singularity를 고려한 함수를 선택 하면 훨씬 효과 적일 것으로 판단되었다.

최근 구조물의 동적해석에서 구조물-지반 상호작용이 구조물의 동적거동에 미치는 영향이 매우 중요하다는 것이 인식되어지고 있다. 이 논문에서는 관성력에 의한 구조물-지반 상호작용이 건물의 동적거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 유한요소기법을 이용하여 이론적인 연구와 시험적 조사 (Experimental Investigation)연구를 수행하였다. 이론적 연구는 균질한 지반위에 기초가 약간 묻혀있는 낮고 강성이 강한 건물과 높고 가느다란 건물 두개에 대하여 수행하였으며, 시험적 조사연구는 1985년 멕시코 대지진을 겪은 말뚝기초위에 세워진 두개의 건물에 대해 수행하였다. 이 연구 결과를 살펴보면 구조물-지반 상호작용이 구조물에 미치는 주된 영향은 고유주파수 감소와 유효감쇄비 증가인데, 그 영향이 구조물 동적거동에 심각한 영향을 미치는 경우가 있기 때문에 구조물-지반 상호작용 영향을 구조물 동적해석시 필히 고려해야 한다는 것이다.

In the Sosan reclamation land constructed by Hyundai Co,1984, the basic soil test and electric resistivity survey are carried out for the soft grounds around Tee and Kkot islands composed of tuffbreccia, and granite, respectively. The soil of soft grounds are classified as sandy clay(SC) and sandy silt(SM) in the Tee island, and as sandy silt(SM) in Kkot island according to the unified standard classification system. The vertical distribution of the electric resistivity is identified 4 layes with the value 30∼224 Ωm, 3∼59 Ωm, 0.15∼1.5 Ωm, 110∼1280 Ωm(Tee island:112∼122 Ωm, Kkot island:1260∼1283 Ωm), and the layers are interpreted as aeration layer, freshwater saturated layer, seaweater saturated layer, weathered layer, and basement rock respectively. The electric resistivity value decreases with increase of salinity, and pore water and clay mineral content.

Earthquake resistant design is evolutionary‘ and, a1though great progr않s has been made since seismic design was made mandatory by building α성es， it is still not completely understαxi . 1n this paper, a 10 story steel building is analyzed. and its results are compared by applying two different actual ground motions to the structure. 12 sets of Lorna Prieta, Ca1ifornia, earthquake data which occured in 1989‘ and recorded 7.1 on the Richter scale 킹ld 9 sets of Valparaiso, Chile, earthquake data which occured in 1985, and recorded 7.8 on the Richter scale were scaled to zone 2B level of UBC-88. By applying earthquake ground motions which had similar Richter scale magnitude, it was found that the Chile earthquake which had long duration of ground motion affected about twκe bigger thar: that of California earthquake which had relatively short duration of ground motion. 1n addition to the 야ak ground motion, the duration of the ground motion is a very important factor in structural design

본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 부등침하를 받는 매설관 기초지반 보강의 적용성과 지반보강 상호작용에 의하여 매설관 연결부 하부에서의 부등침하를 최소화 할 수 있는 방안에 관하여 다루었다. 매설관의 일단이 구조물에 고정되어 있는 경계조건에 대하여 상호비교하여 지반보강에 따른 응력전이 효과와 이로인한 배설관 침하억제 효과를 수치적으로 분석하였다.

Plate-Penetrometer를 사용(使用)하여 Gedtextile로 보강된 지반(地盤)의 지지력(支持力) 상승효과(上昇效果)를 고찰(考察)한 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. Geotextile의 포설층수(鋪設層數)를 3층(層)까지 증가(增加)하는 동안 BCR은 증가(增加)하였으나 그 이상(以上)의 포설층수(鋪設層數)에 대한 BCR의 증가효과(增加效果)는 거의 없는 것으로 나타났다. 2. U/D가 증가(增加)함에 따라 BCR은 감소(減少)하였으나 U/D가 0.8이상(以上)에서는 BCR의 변화(變化)가 거의 없는 것으로 나타났다. 3. 가 0.6까지는 BCR이 급격(急激)히 감소(減少)하였으나 0.6이상(以上)에 대한 BCR의 감소율(減少率)은 거의 변화(變化)가 없는 것으로 나타났다. 4. Geotextile의 폭(幅)이 증가(增加)함에 따라 BCR은 거의 직선적(直線的)으로 증가(增加)하나 B/D가 2.5 이상(以上)에서는 증가율(增加率)이 현저(顯著)히 감소(減少)되는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 Rayleigh파, 전단파 및 압축파의 영향을 동시에 해석할 수 있는 주파수 종속 무한요소와 이를 이용한 지반-구조물의 동적상호작용의 해석법에 대하여 연구하였다. 방사적으로 전파되는 응력파의 성분에 대한 무한요소와 아울러 매립(Embedded)기초나 적층(Layered)지반을 해석하기 위하여 수평으로 전파되는 파를 해석할 수 있는 무한요소를 개발하였고, 요소행렬 구성하기 위한 적분시 하나의 파성분만 존재하는 경우에 대하여 효율적으로 적용되었던 Newton Cotes 적분과 유사한 방법을 Multi-Waves 문제에 알맞게 확장 적용하였다. 이 방법의 타당성은 반무한, 균질 지만의 위에 놓여있는 원형강판과 지반에 묻혀 있는 원통형 강체기초의 Compliance 함수를 구하여 기존의 문헌에 발표된 값과 비교함으로써 검증하였다. 예제해석은 지진하중을 받는 원자력발전소 격납구조를 대상으로 하여 수행하였으며, 매립깊이의 크기, 지반의 재료감쇠 및 지반의 모형기법에 따른 구조물-지반의 상호작용의 해석결과를 비교 분석하였다.

최근 구조물과 지반간의 상호작용이 원자력 발전시설, 해상구조물, 기계기초 등에 대한 내진설계시 매우 중요하다는 것이 일반화되고 있다. 그러나 지금까지 구조물 내진설계시 이러한 구조물이나 지반의 특성이 무시됐었다. 내진설계상 구조물 밑에 있는 지반에 의한 세가지 주된 영향은 Soil Amplification, Kinematic Interaction과 Inertial Interaction이다. 이 논문에서는 반지하구조물 내진설계시 필요한 지반거동을 Soil Amplification과 Kinematic Interaction을 고려하여 구하였으며, 1971년 San Fernando 지진기록으로부터 그 특성을 실제적으로 입증하였다.

In order to determine the critical head values of boiling and piping, several experiments were performed for 3 cases of model dykes on 7 kinds of pervious foundations. The results obtained are as follows : 1. It appears that the coarser and the denser the foundation material, the higher the critical heads of boiling and piping, and that the lower the permeability of the foundation, the higher the critical heads of boiling and piping. 2. A difference in head between the moments of boiling and piping is greater in the case 2 or case 3 than in the case 1 because of the additional hydraulic resistance. And it is found that the coarser the foundation material, the greater the head difference. 3. The critical heads of boiling and piping is directly prortional to the seepage length. 4. The piezometric heads close to the singular point are of the same magnitude, provided that the geometry of the model dyke and foundation material are the same. 5. Variations of the weight of model dyke can not affect the critical head. According to the conclusions shown above, the critical head of piping can be more practically predicted for prototype using the results from laboratory tests on scale model.

Generally, in case of constructing the embankments on the soft clay layers, one-dimensional consolidation settlement under the assumption of a middle position stress in a single layer makes a great difference with the integral value, ie. the final settlement. Consequently, to find how many equal segments of the soft clay layer are needed to converge into the integral value and which position should be taken as a position of mean stress, authors compared the theoretical value of the settlement due to one-dimensional consolidation with the practical value of the settlement due to two dimensional consolidation. The obtained results are as follows. 1) The practical value of the two-dimensional consolidation settlement can be estimated by the 74-83% theoretical value of the one-dimensional consolidation settlement. 2) When the soft clay layer was cut into 8-16 equal segments according to the depth, one-dimensional consolidation settlement converge into the integral value. 3) Assuming a total soft clay layer as a single one, the depth of a mean stress position is 0.29-0.37 of the thickness of the total soft clay layer. 4) The Hyperbola Method which presumes the long-term settlement from the short-term practical value of settlement is credible, because all practical value of the settlement are in safe side of the standard error of estimation and the correlation coefficient is up to 0.95.