시간영역에서유한요소법을 이용한 지진시의 지반응답해석

서지정보

· 발행기관 : 한국농공학회
· 수록지 정보 : 한국농공학회논문집 / 48권 / 6호 / 45 ~ 56페이지
· 저자명 : 류희룡, 이재영, 박영택

초록

이 연구에서는 유한요소법을 사용하여 시간영역에서 지진 하중에 대한 지반응답해석을 수행하였다. 해석지반의 수평무한조건에 부합하는 유효한 해석방법을 찾기 위하여 그 지반 폭을 변화시키면서 해석을 수행하였다. 직접적분법을 이용하여 지진파에 대한 지반의 동적응답을 얻었으며, 모드중첩법을 수행하여 해석지반에 대해서 고유모드의 기여율을 고려한 해석결과를 얻고 그 유효성을 확인하였다. 시간영역해석에서 얻은 응답가속도 및 진동수성분의 변화와 증폭결과를 이와 해석조건이 유사한 진동수영역에서의 등가선형해석과 비교, 분석하면서 시간영역해석의 타당성을 확인하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 지반의 수평방향으로의 무한성 조건을 고려하기 위하여 해석모델의 지반 폭을 지반 깊이의 1.5, 3, 4.5배로 증가시키면서 시간영역에서 유한요소해석을 수행하였다. 직접적분법을 이용하여 얻은 최대응답가속도는 지반 폭이 30 m, 60 m, 90 m로 증가함에 따라 그 가정의 적절성이 부합되는 진동수영역 해석결과와의 편차가 0.08 g에서 0.03 g, 0.02 g로 감소되어 시간영역 유한요소해석의 효율성을 확인 할 수 있었다. 응답가속도의 스펙트럼에 있어서도 합리적인 결과를 얻을 수 있었다. 2. 대상지반의 모드형상을 고려하기 위하여 고유치해석을 수행하였으며, 모드중첩법을 이용하여 지반응답을 얻었다. 기여율이 높은 10개의 고유모드가 추출되어 모드중첩법에 의해 구해진 최대응답가속도는 진동수영역 해석결과와 편차가 없는 상호 부합되는 결과를 내었다. 응답가속도의 스펙트럼 결과는, 적용된 10개 모드 이후의 고주파영역을 제외하고 매우 근접한 결과를 나타냈다. 따라서 모드중첩법은 해석지반에 대하여 관심진동수 성분을 선택하거나 불필요한 모드를 생략하여 유효한 지반응답을 얻는데 효율적인 방법으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.이 연구에서는 지반의 수평무한상태의 조건 및 고유모드의 기여율에 따른 지배모드를 적용하여 시간영역에서 유한요소해석을 수행하였다. 고찰 결과 진동수영역 해석의 제한성을 극복할 수 있는 방법으로써 유효하고 합리적으로 지진시의 지반응답을 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 이 방법을 지반과 구조물을 함께 고려하는 지반-구조물 상호작용해석에도 유효하게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

참고자료

· 없음