선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구에서는 구조물-유체-지반 접속경계 거동의 엄밀한 평가를 위한 합리적인 인터페이스 요소인 하이브리드 인터페이스 요소(hybrid interface element) 를 제안하였다. 그리고 제안한 하이브리드 인터페이스 요소를 구조물-유체-지반 시스템에 적용하여 그 활용성을 다루고, 강우 및 지하수위 상승조건에서 지진 하중에 대한 연속구조물의 동적 구조물-유체-지반 상호작용(structure-fluid-soil interaction, SFSI) 을 고려한 동적 응답 특성을 고찰하였다.
제안 방법
- 이 연구에서는 구조물-유체-지반 접속경계 거동의 엄밀한 평가를 위한 합리적인 인터페이스 요소인 하이브리드 인터페이스 요소(hybrid interface element) 를 제안하였다. 그리고 제안한 하이브리드 인터페이스 요소를 구조물-유체-지반 시스템에 적용하여 그 활용성을 다루고, 강우 및 지하수위 상승조건에서 지진 하중에 대한 연속구조물의 동적 구조물-유체-지반 상호작용(structure-fluid-soil interaction, SFSI) 을 고려한 동적 응답 특성을 고찰하였다.
- , 1994)와 비교하여 강우 및 지하수위의 상승으로 인한 유체접촉 경계층 등을 고려할 수 있는 특징이 있다. 구조물-유체-지반 접속경계에서의 두 가지 특성을 이용하여 Fig. 2에 보인바와 같이 하이브리드 인터페이스 요소(hybrid interface element)의 구성 관계식을 수립하였다. Fig.
- 제안된 하이브리드 인터페이스 요소를 유한요소해석 프로그램인 VisualFEA(Lee, 2006)의 요소라이브러리에 추가하고 일반적인 유한요소와 결합하여 수치해석을 수행할 수 있도록 하였다.
- 한계 인장저항력, hydro-plane거동 등이 발생할 수 있는 건설 구조물을 설정하고 이와 같은 조건들이 적용된 구조물-유체-지반의 동적 상호작용 해석을 수행하였다. 유한요소법을 사용하여 구조 시스템의 동적 응답 해석을 수행하기 위해서는 식(2)와 같이 주어진 동적 운동 방정식의 해를 구해야 한다.
- 3(a)에 보인 바와 같이 N치 50이상의 견고한 지반위에 놓인 총 연장 200m의 5경간 연속교이며 2기의 교대와 4기의 철근 콘크리트 교각으로 지지되어 있다. 구조물-유체-지반의 상호작용에서 중요 단면인 교축 직각방향의 해석을 수행하였다. 이를 통하여 상부 하중을 고려한 독립적인 교각의 동적 응답 거동 특성을 고찰하였다.
- 구조물-유체-지반의 상호작용에서 중요 단면인 교축 직각방향의 해석을 수행하였다. 이를 통하여 상부 하중을 고려한 독립적인 교각의 동적 응답 거동 특성을 고찰하였다.
- Soil 1로 표시한 요소망이 교각 기초를 직접 지지하고 있는 기반층 이며 전단파 속도 Vs=609m/sec의 매우 견고한 암반 지반으로 구성되어 있다. Soil 2는 상대적으로 유연한 지표층을 나타내고 있으며, 평면 변형률 2차 사변형 요소로 지반을 모델링하였다. 횡방향 지반 요소망 길이는 경계조건에 의한 간섭을 피하기 위하여 총 지반 깊이 H에 대하여 횡방향 지반 총 연장 L =6H로 모델링하였다(You, 2007).
- Soil 2는 상대적으로 유연한 지표층을 나타내고 있으며, 평면 변형률 2차 사변형 요소로 지반을 모델링하였다. 횡방향 지반 요소망 길이는 경계조건에 의한 간섭을 피하기 위하여 총 지반 깊이 H에 대하여 횡방향 지반 총 연장 L =6H로 모델링하였다(You, 2007). 교각 구조물은 지반 요소와의 적합조건을 만족하기 위하여 평면 변형률 2차 사변형 요소로 모델링하였으며 선형 탄성 모델을 사용하였다.
- 한계 인장저항 특성 및 hydro-plane 현상을 표현할 수 있는 하이브리드 인터페이스 요소를 적용하여 구조물-유체-지반 동적 상호작용 응답 결과를 얻었다. 일반적인 조건 즉, no-tension 인터페이스 요소를 적용한 건기 시의 구조물-지반 상호작용(structuresoil interaction, SSI) 동적 응답결과와 비교하고 SFSI 동적 응답 변화 특성을 고찰하였다.
- 한계 인장저항 특성 및 hydro-plane 현상을 표현할 수 있는 하이브리드 인터페이스 요소를 적용하여 구조물-유체-지반 동적 상호작용 응답 결과를 얻었다. 일반적인 조건 즉, no-tension 인터페이스 요소를 적용한 건기 시의 구조물-지반 상호작용(structuresoil interaction, SSI) 동적 응답결과와 비교하고 SFSI 동적 응답 변화 특성을 고찰하였다.
- 이에 이 연구에서는 하이브리드 인터페이스 요소를 제안하고 이를 교량 구조물에 대한 구조물-유체-지반 동적 상호작용 유한요소해석에 적용하였다. 그 결과 강우 조건 등 구조물의 위험 조건을 설정하여 효과적으로 동적 상호작용 응답 변화 특성을 파악할 수 있음을 보였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
대상 데이터
- 해석 구조물은 Fig. 3(a)에 보인 바와 같이 N치 50이상의 견고한 지반위에 놓인 총 연장 200m의 5경간 연속교이며 2기의 교대와 4기의 철근 콘크리트 교각으로 지지되어 있다. 구조물-유체-지반의 상호작용에서 중요 단면인 교축 직각방향의 해석을 수행하였다.
- 시스템의 물성조건은 지반 특성 주기에 따른 동적응답 특성 변화를 고찰하기 위하여 구조물과 지표층의 일정한 강성비를 결정하여 Table 1과 같이 설정하였다. 입력하중으로는 1995년 일본의 효고켄 난부 지진에서 관측된 JMA Kobe해양기상청(이하 KJMA), JR Takatori역(이하 KJRT) 및 Kobe Port island(이하 KPI)의 EW성분 기록을 선택하였다.
이론/모형
- 시간영역에서 식(2)의 방정식을 풀기 위하여 Newmark 법(Newmark, 1959)을 사용하였으며 적분 시간 간격에서 무조건 안정 조건인 평균 가속도가정(β = 1/4)을 선택하였다.
- 시간영역에서 식(2)의 방정식을 풀기 위하여 Newmark 법(Newmark, 1959)을 사용하였으며 적분 시간 간격에서 무조건 안정 조건인 평균 가속도가정(β = 1/4)을 선택하였다. 지반조건은 등가선형 이론을 적용하였으며 비선형 문제의 반복 계산을 위하여 Newton-Raphson방법 및 수정 Newton-Raphson방법을 조합하여 사용하였고 감쇠행렬의 조립을 위해서는 Rayleigh감쇠를 사용하였다.
- 횡방향 지반 요소망 길이는 경계조건에 의한 간섭을 피하기 위하여 총 지반 깊이 H에 대하여 횡방향 지반 총 연장 L =6H로 모델링하였다(You, 2007). 교각 구조물은 지반 요소와의 적합조건을 만족하기 위하여 평면 변형률 2차 사변형 요소로 모델링하였으며 선형 탄성 모델을 사용하였다. 굵은 점선으로 표시한 부분이 인터페이스 요소를 나타낸다.
성능/효과
- 1. 구조물-유체-지반 접속경계의 한계 인장저항력 및 hydro-plane 현상을 표현할 수 있도록 하이브리드 인터페이스 요소를 정식화 하였으며, 인접 요소와의 적합 조건을 만족 시키면서 접속경계의 거동을 현실적으로 나타낼 수 있었다.
- 2. 하이브리드 인터페이스 요소를 적용한 교량의 구조물-유체-지반 동적 상호작용 해석 결과 넓은 대역의 주기성분을 포함한 강진이 발생할 경우 유체경계층은 지표층이 보통지반일 경우 구조물의 동적 응답에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다.
- 3. 구조물-유체-지반 동적 상호작용 거동에서 장주기적 특성의 지진하중이 발생할 경우 유체층의 영향으로 인하여 연약 및 보통지반에서 구조물에 발생하는 응력이 커지는 것으로 나타났다. 이와 같은 현상은 구조물 상부 및 하부에 이례적인 피해 발생을 야기할 수 있으며 설계 단계에서 이러한 사항이 고려되어야 할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.