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이종세,최준성,박균익 漢陽大學校 工學技術硏究所 2001 工學技術論文集 Vol.10 No.-
1995년 Hyogoken-Nanbu 지진은 RC 지중 지하철 구조물에 지난 과거 전혀 경험치 못했던 심각한 피해를 일으켰다. 이같은 지진피해의 정확한 평가를 위하여, 주파수영역상에서의 지반-구조물 상호작용효과를 고려한 지하 구조물에 대한 선형지진응답해석이 수행되어왔으나, 보다 정확한 지진피해를 예측하기 위해서는 시간영역상에서 지반과 구조물의 이력감쇠와 강성변화를 고려한 비선형지진응답해석을 수행하는 것이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 지반-구조물 상호작용을 고려한 비선형 지진응답해석을 시간영역상에서 수행하기 위하여 주파수영역상에서 지반-구조물 상호작용효과를 고려하기위해 개발된 KIESSI-2D와 유한요소 범용해석프로그램 ANSYS를 연계한 복합법을 사용하여 Hyogoken-Nanbu 지진시 피해가 많았던 고베의 가미사와 지하철역을 대상으로 비선형 지진응답해석을 수행하고 실제 발생한 피해상황과 비교 ·분석하였다. 해석시 등가 선형화기법에 근거한 대표적인 자유장 해석프로그램인 SHAKE를 사용하여 지반의 비선형성을 고려하였고, 콘크리트의 비선형성을 고려하기위해서 Hognestad 모델을 사용하였다. 해석결과 실제 발생한 중간기둥의 전단파괴를 매우 유사하게 예측할 수 있음을 보여주었다. During the 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake, underground RC structures experienced significant damages which had never been experienced before. To evaluate these damages, a linear earthquake response analysis in frequency domain has often been used. For more accurate evaluation of the damages, however, a nonlinear earthquake response analysis in time domain must be employed by incorporating she continuous change of stiffness and hysteresis damping of soil-structure interaction systems. In this study, a hybrid method which combines a soil-structure interaction program, KIESSI-2D with a general purpose FEM package, ANSYS is developed to perform nonlinear earthquake response analysis of soil-structure interaction in time domain. As a verification of the hybrid method, nonlinear earthquake response analyses are performed on the Kamisawa subway station which was damaged severely during the Kobe earthquake and analytical results are compared with the real damages. In order to consider the nonlinearity of soil, SHAKE program is used, whereas Hognestad model is used to consider the nonlinearity of concrete. It is shown that the analytical prediction agrees fairly well with the actual damages which were caused by the shear failure of the center column of the station.
오종원,이종세 漢陽大學校 工學技術硏究所 2000 工學技術論文集 Vol.9 No.1
적층고무베어링은 지진하중을 받는 구조물의 면진장치로서 널리 사용되고 있다. 고무층과 보강 강판으로 구성된 적층베어링은 일반적인 기둥의 좌굴과 비슷한 불안정성을 보일 수 있다. 이런 짧은 기둥의 경우 전단 유연성에 의해 비교적 낮은 하중에 좌굴을 유발시킬 수 있으며 높은 전단변형률이 동시에 가해질 때 좌굴하중이 더욱 줄어 들 수 있다. 해석적 접근방법으로서, 전단에 의한 좌굴하중의 감소를 결정하기위해 Gent의 좌굴이론과 함께 면적 감소 공식이 제시되어 왔지만, 얼마나 공식이 보수적인지는 알 수 없다. 본 논문에서는 고무베어링에 가한 거대 전단변형이 좌굴하중에 미치는 영향을 규명하기 위하여 수치적인 연구를 수행하였다. 적층고무베어링의 재료적ㆍ기하학적 비선형성을 고려한 유한요소해석을 통해 구한 하중-변위곡선으로부터 Southwell 도법을 사용하여 좌굴하중을 계산하고 계산결과를 이론치와 비교하여 이론식을 검증하고 보수성을 조사하였다. Laminated rubber bearings are widely used as a key component in seismic isolation of structural systems subjected to earthquake loadings. Laminated Rubber bearings which consist of rubber layers and reinforcing steel shims are conditionally unstable similar to buckling of ordinary columns. The shear flexibility of these short columns can lead to relatively low buckling loads which may be further reduced when high shear strains are simultaneously imposed. As an analytical approach, the area reduction formula in conjunction with the Gent's bucking theory has been proposed to account for the reduction in buckling load due to shear, but the degree of conservatism is unknown. In this paper, a numerical study which aims at determining the effect of high shear strain on the critical load of laminated elastomeric bearings is presented. From the load-displacement curve from the nonlinear finite element analysis, the buckling load is obtained using the Southwell procedures. The results obtained are then compared against the theoretical predictions in order to examine the validity and the conservatism of the theoretical formulas.