$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

비선형 지반-구조물 상호작용 해석의 현재와 미래
State-of-the-art of Nonlinear Soil-Structure Interaction Analysis 원문보기

전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea, v.31 no.3, 2018년, pp.6 - 12  

이진호 (부경대학교 해양공학과)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 2차원 scalar-wave 문제를 통하여 고차 흡수경계조건의개념에 대해 간략히 설명하고자 한다. 2차원 scalar wave equation은 다음과 같다.
  • 이 글에서는 지반-구조물 상호작용 문제의 지배방정식을 유도하고, 이 방정식의 해를 구하기 위해 개발된 수치적 접근법들을 살펴볼 것이다. 각각 방법의 장단점을 살펴본 후, 어떠한 방향으로 지반-구조물 상호작용 및 파전파 문제의 해법을 개발하여야 하는지에 대해 서술하고자 한다.
  • 이 글에서는 다양한 파전파 문제 중에서도 반무한 지반에서의 지반-구조물 상호작용 문제에 대해 다루고자 한다. 지반-구조물 상호작용 해석 시에는 이 시스템의 두 가지 특성을 정확히 고려하여야 한다.
  • 이 글에서는 비선형 지반-구조물 상호작용 해석에서 필요한 기본적인 내용들에 대하여 살펴보았다. 지반-구조물 상호작용계의 운동방정식을 유도하고, 지반-구조물 상호작용 해석을 위해서는 굴착된 지반의 동적강성과 입사 지진파에 대한 응답이 필요함을 확인하였다.
  • 이 글에서는 지반-구조물 상호작용 문제의 지배방정식을 유도하고, 이 방정식의 해를 구하기 위해 개발된 수치적 접근법들을 살펴볼 것이다. 각각 방법의 장단점을 살펴본 후, 어떠한 방향으로 지반-구조물 상호작용 및 파전파 문제의 해법을 개발하여야 하는지에 대해 서술하고자 한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Convolution 계산의 장점과 단점은? 이는 전달경계, 경계요소, 무한요소 등에 의해 표현되는 반무한 지반의 영향이 진동수영역에서 얻어졌기 때문이다. Convolution 계산은 현재 시간에서의 응답을 계산하기 위해 계산을 시작하는 순간부터의 모든 응답 이력을 필요하므로 정확한 해를 얻을 수는 있지만 효율적인 방법이라고 할 수는 없다. 시간영역에서 효율적인 지반-구조물 상호작용 해석을 수행하기 위해서는 convolution 계산과 같은 global temporal operator보다는 local temporal operator가 선호되고, 이러한 형태로 표현되는 수치 모형이 필요하게 된다.
지반의 동적강성과 변위의 convolution이 필요한 이유는? 식 (7)에서 확인할 수 있듯이, 지반-구조물 상호작용계의 응답을 시간영역에서 구하기 위해서는 지반의 동적강성과 변위의 convolution이 필요하게 된다. 이는 전달경계, 경계요소, 무한요소 등에 의해 표현되는 반무한 지반의 영향이 진동수영역에서 얻어졌기 때문이다.
지반-구조물 상호작용 해석 시 고려해야 하는 두 가지 특성은? 지반-구조물 상호작용 해석 시에는 이 시스템의 두 가지 특성을 정확히 고려하여야 한다. 첫 번째로 지반-구조물 상호작용계는 지반과 구조물의 비선형 재료 거동, 구조물과 지반 경계에서의 비선형 경계조건(구조물 기초의 부분적 들림, 미끄러짐, 분리 현상 등) 등이 발생하는 복잡한 비선형 시스템이라는 점이다. 특히, 구조물의 대형화로 인해 지반에서 발생하는 응력이 증가해 지반의 비선형 거동이 발생할 가능성이 증가하고 있다. 이러한 비선형 거동은 시간영역에서 비선형 유한요소를 사용하여 고려할 수 있다. 두 번째 특성은 지반은 반무한 매질이고 이러한 매질에서의 지반-구조물 상호작용해석(파전파 해석)은 반무한 영역으로의 에너지 방사를 정확히 고려할 수 있어야 한다는 점이다. 만약 이를 적절하게 고려하지 않는다면 탄성파가 한정된 영역에 갇히게 되어 최종 응답이 실제와 많은 차이를 보이게 되기 때문이다. 하지만, 반무한 지반에서의 에너지 방사는 주파수영역에서 정확히 모사할 수 있다. 그러므로, 지반-구조물 상호작용 문제에 대한 정확한 해를 구하기 위해서는, 특히 비선형 거동이 우세할 것으로 판단되는 문제의 해를 정확히 구하기 위해서는 앞에서 언급한 두 가지 특성을 시간영역에서 동시에 고려하여야 하고, 결국 무한영역으로의 에너지 방사를 시간영역에서 얼마나 정확하고 효율적으로 모사할 수 있는지에 의해 해석의 정확성과 효율성이 결정된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (20)

  1. Astley, R.J. (2000) Infinite elements for wave propagation: a review of current formulations and an assessment of accuracy, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 49, pp.951-976. 

    상세보기 crossref

  2. Baffet, D., Bielak, J., Givoli, D., Hagstrom, T., Rabinovich, D. (2012) Long-time stable high-order absorbing boundary conditions for elastodynamics, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 241-244, pp.20-37. 

    상세보기 crossref

  3. Basu, U., Chopra, A.K. (2003) Perfectly matched layers for time-harmonic elastodynamics of unbounded domains: theory and finite-element implementation, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 192, pp.1337-1375. 

    상세보기 crossref

  4. Basu, U., Chopra, A.K. (2004) Perfectly matched layers for transient elastodynamics of unbounded domains, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 59, pp.1039-1074. 

    상세보기 crossref

  5. Becache, E., Fauqueux, S., Joly, P. (2003) Stability of perfectly matched layers, group velocities and anisotropic waves, Journal of Computational Physics, 188, pp.399-433. 

    상세보기 crossref

  6. Beskos, D.E. (1987) Boundary element methods in dynamic analysis, Applied Mechanics Review, 40, pp.1-23. 

    상세보기 crossref

  7. Beskos, D.E. (1997) Boundary element methods in dynamic analysis: Part II (1986-1996), Applied Mechanics Review, 50, pp.149-197. 

    상세보기 crossref

  8. Duru, K., Kreiss, G. (2014) Numerical interaction of boundary waves with perfectly matched layers in two space dimensional elastic waveguides, Wave Motion, 51, pp.445-465. 

    상세보기 crossref

  9. Givoli, D. (2004) High-order local non-reflecting boundary conditions: a review, Wave Motion, 39, pp.319-326. 

    상세보기 crossref

  10. Kausel, E. (1974) Forced vibrations of circular foundations on layered media, Research Report R74-11. Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts. 

  11. Lee, J.H. (2016) Nonlinear Soil-Structure Interaction Analysis in Poroelastic Soil Using Mid-Point Integrated Finite Elements and Perfectly Matched Discrete Layers, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 108, pp.160-176. 

  12. Lee, J.H. (2018) Root-Finding Absorbing Boundary Conditions for Problems of Poroelastic-Wave Propagation in Infinite Media, International Journal for Numerical Methods in Engineering (in preparation). 

  13. Lee, J.H., Tassoulas, J.L. (2018a) Absorbing Boundary Condition for Scalar-Wave Propagation Problems in Infinite Media Based on a Root-finding Algorithm, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 330, pp.207-219. 

    상세보기 crossref

  14. Lee, J.H., Tassoulas, J.L. (2018b) Root-Finding Absorbing Boundary Conditions for Problems of Wave Propagation in Infinite Media, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering (in review). 

  15. Lee, J.H., Kim, J.K., Kim, J.H. (2014) Nonlinear analysis of soil-structure interaction using perfectly matched discrete layers, Computers and Structures, 142, pp.28-44. 

    상세보기 crossref

  16. Lee, J.H., Kim, J.H., Kim, J.K. (2016) Perfectly Matched Discrete Layers for Three-Dimensional Nonlinear Soil-Structure Interaction Analyses, Computers and Structures, 165, pp.34-47. 

    상세보기 crossref

  17. Lysmer, J., Kuhlemeyer, R.L. (1969) Finite dynamic model for infinite media, ASCE Journal of the Engineering Mechanics Division, 95, pp.859-877. 

  18. Rabinovich, D., Givoli, D., Becache, E. (2010) Comparison of high-order absorbing boundary conditions and perfectly matched layers in the frequency domain, International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, 26, pp.1351-1369. 

    상세보기 crossref

  19. Rabinovich, D., Givoli, D., Bielak, J., Hagstrom, T. (2015) The double absorbing boundary method for elastodynamics in homogeneous and layered media, Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences, 2:3. 

    상세보기 crossref

  20. Rabinovich, D., Givoli, D., Bielak, J., Hagstrom, T. (2017) The Double Absorbing Boundary method for a class of anisotropic elastic media, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 315, pp.190-221. 

    상세보기 crossref

관련 콘텐츠

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로