초록 ▼

본 연구는 설계지반운동 결정 및 상부 건축물의 지진하중을 결정하는데 있어 국내 지반환경 및 지하층 구조물의 특성을 반영할 수 있도록 다양한 수치모델링과 동적 원심모형시험을 이용하여 기초 연구 결과를 도출하였다. 본 연구의 세부 내용은 아래와 같다.
- 상부 건축물 지진하중 결정시 국내 얕은 기반암 지반의 영향 연구
- 국내 지반조건을 고려한 지반분류 방법 및 지반 증폭계수의 제안
- 지반-기초-구조물의 동적 상호작용 연구를 위한 물리적 (동적 원심모형시험) 및 수치적 (3차원) 모델링 기법 개발
- 상부

본 연구는 설계지반운동 결정 및 상부 건축물의 지진하중을 결정하는데 있어 국내 지반환경 및 지하층 구조물의 특성을 반영할 수 있도록 다양한 수치모델링과 동적 원심모형시험을 이용하여 기초 연구 결과를 도출하였다. 본 연구의 세부 내용은 아래와 같다.
- 상부 건축물 지진하중 결정시 국내 얕은 기반암 지반의 영향 연구
- 국내 지반조건을 고려한 지반분류 방법 및 지반 증폭계수의 제안
- 지반-기초-구조물의 동적 상호작용 연구를 위한 물리적 (동적 원심모형시험) 및 수치적 (3차원) 모델링 기법 개발
- 상부 건축물 지진하중 결정시 기초 형식의 영향 연구
연구결과
상부 건축물 지진하중 결정시 국내 얕은 기반암 지반의 영향 연구
-국내 125개 지반에 대한 지층 구성, 전단파속도 주상도, 비선형 동적 변형특성 획득
-미국 내진설계기준의 바탕이 된 미서부 해안 지역 지반 조건과의 비교 (국내 내진설계기준은 대부분 미국 내진설계기준을 준용)
-획득한 지반 정보를 바탕으로 1차원 및 2차원 지진응답해석 수행
국내 지반조건을 고려한 지반분류 방법 및 지반 증폭계수의 제안
- 2- 매개변수 지반분류 방법 : 기반암이 얕아 지반조사가 대부분 기반암까지 무리 없이 수행되는 국내 지반조건을 반영하여, 기반암 깊이(H)와 기반암까지의 평균 전단파속도(VS,Soil)를 통해 지반분류를 수행
-지반의 고유주기(TG)로부터 지반 증폭계수를 산정, 본 방법은 지반-구조물 상호작용을 고려한 지반응답해석 결과를 바탕으로 제안됨
지반-기초-구조물의 동적 상호작용 연구를 위한 물리적 및 수치적 모델링 기법 개발
-동적 원심모형시험의 경우, 지반 조건 모델링, 기초 및 상부 건축물 모델링 방법 연구, 진동대를 활용한 지진파 가진, 데이터 처리 기술을 개발함.
-수치 모델링의 경우, 기초 및 깊은 지하층의 형상을 고려하기 위해, 3차원
-수치 모델링이 수행됨. 수치 모델링은 대표적인 비선형 해석 프로그램인 OPENSEES가 이용됨
-동적 원심모형시험 결과와 수치 모델링 결과를 비교, 분석하여 향후 건축구조기준 개정을 위한 기초 자료로 활용
상부 건축물 지진하중 결정시 기초 형식의 영향 연구
-지반 모형 : 벤더엘리먼트 기법을 통해 In-flight 전단파속도 주상도 획득
-본 연구에서 고려된 기초 형식 : 얕은 전면기초, 깊은 지하층 모형
-다양한 주기의 상부 건축물 제작
-얕은 기초 모델 : 지반-구조물 상호작용으로 인해, 상부 건축물에 작용하는 지진하중의 크기가 현행 건축구조기준과 비교하여 현저히 감소하여 나타남.
-건축물의 지진하중 산정시, 지반-구조물 상호작용의 반영이 필요함.
연구결과의 활용계획
1. 학문적 기대효과
1) 고층 건축물 내진설계시 연약지반의 영향을 고려하는 설계방법 개발
2) 원심모형시험을 이용한 연구분야의 확대 및 기술보급
3) 국내지반환경과 비슷한 지반환경을 가진 외국과의 학술적 상호교류
2. 사회적, 경제적 기대효과
1) 국가건축기준인 건축구조설계기준(KBC)의 지진하중 개정에 반영
2) 국내지반환경 및 건축물 특성에 적합한 건축물의 내진 안전성 확보 및 경제적인 내진설계

Abstract ▼

The main goal of this research is development of the evaluation methods of earthquake load for building structures considering the effects of shallow soft soil and basement structure. Detailed research purposes and contents are as follows;
- Studying about the effect of shallow soft soil depth o

The main goal of this research is development of the evaluation methods of earthquake load for building structures considering the effects of shallow soft soil and basement structure. Detailed research purposes and contents are as follows;
- Studying about the effect of shallow soft soil depth on earthquake load of building Structures
- Suggesting the site classification method and the corresponding soil factor considering Korean geotechnical conditions.
- Developing the physical (Dynamic geo-centrifuge tests) and numerical (3-D) modeling technologies for soil-foundation-building systems.
- Studying about the effect of foundation structure on earthquake load of building structures.
Result
Studying about the effect of shallow soft soil depth on earthquake load of building Structures
- Collecting soil information for 125 sites all around the Korean peninsula (soil layer, VS-profile, nonlinear deformation curves)
- Comparing the site condition with that of Western US
- Performing site response analysis using 1-D and 2-D numerical simulation techniques
Suggesting the site classification method and the corresponding soil factor for reliable design ground motion considering Korean geotechnical conditions
- Two-parameters site classification system (depth to bedrock and mean shear wave velocity above bedrock
- Determination of soil factors considering soil-structure dynamic interaction (using TG)
Developing the physical (Dynamic geo-centrifuge tests) and numerical (2-D) modeling technologies for soil-foundation-building systems
- For physical modeling, modeling technologies for the soil, foundation and building structures
- Techniques for operating the shaking table and processing the test results
- For numerical modeling, 2-D numerical simulation technique are employed to consider the foundation and deep basement structure.
- Compiling the reliable seismic behaviors for soil-structure system by comparing between the physical and numerical modeling results
Studying about the effect of foundation structure on earthquake load of building structures
- Soil models : Measuring in-flight VS-profile using bender element techniques
- Type of foundation structures : Shallow mat foundation and Deep basement structure
- Building structure models with various natural periods
- Shallow foundation model : Reduction of earthquake load for the building structures compared with the seismic design codes due to the soil structure interaction
- Deep basement model : Increase of earthquake load for the building structures compared with the seismic design codes. Need further research
Expected Contribution
○ Development of earthquake design method for high-rise buildings with deep basement
○ Revision of the earthquake load provisions in KBC for the domestic soil conditions and buildings
○ International co-works regarding to the earthquake load and design for shallow soil conditions.
○ Development of physcial modeling research basis for disaster research and its application

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구계획 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• II. 연구결과 요약문 ... 5
• 1. 국문요약문 ... 5
• 2. 영문요약문 ... 6
• III. 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 58
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 62
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 64
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 65
• 8. 참고문헌 ... 66
• 9. 연구성과 ... 69
• 10. 기타사항 ... 70
• 별첨 1 대표연구성과 ... 71
• 자체평가 의견서 ... 73