직립식 방파제 성능기반 내진 설계 platform 개발을 위한 기초연구 : 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소를 중심으로 :Preliminary study on the development of a performance based design platform of vertical breakwater against seismic activity

최진규

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자료유형: 학위논문

저자정보: 최진규 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수: 조용준

발행연도: 2019

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2019

직립식 방파제 성능기반 내진 설계 platform 개발을 위한 기초연구 : 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소를 중심으로

최진규 토목공학과 2019.01 학위논문

2018

직립식 방파제 성능기반 내진 설계 Platform 개발을 위한 기초연구 : 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소를 중심으로

최진규 , 조용준 한국해안·해양공학회논문집 2018.12 학술저널

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지난 이십여 년 간 우리나라 연안에 집중적으로 거치된 직립식 방파제의 내진 성능을 검토하기 위에서 예비 수치모의를 포항, 경주, Hachinohe1, Hachinohe2, Ofunato, 인공지진파를 대상으로 수행하였다. 현재 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소는 지진과 지반의 상호작용 해석 시 가장 선호 되어온 SHAKE 에서 간과 되어 왔다. 이에 본 논문에서는 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수 감소의 기술이 가능한 Hardin의 모형과 파동방정식에 기초하여 수치모형을 구성하고, 이어 지진의 전단파 이행과정에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이 과정에서 비선형 Stress?strain 관계를 설명하기 위해 Newmark?method와 수정 Newton?Raphson method을 지표면 가속도 시계열 자료로 모의하였다. 이런 최종 모의된 지표면 가속도 시계열자료를 대상으로 zero-crossing method에 준한 Wave by wave analysis를 적용하였다. 이렇게 찾아낸 가속도의 첨두치와 첨두치 사이의 주기를 빈도해석 하였으며, 빈도해석 결과 전단파가 지표면으로 이행되면서 상당한 확률 질량이 상대적으로 큰 진폭과 장주기 방향으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다.
수치모의 결과 관측된 전단계수 와 감쇠계수 는 전단파 노출시간 길어 질수록 전단계수 의 경우 급속히 감소하였으며, 이에 반해 감쇠계수 는 최대치 ζmax = 0.25 수렴하는 것을 확인하였다. 또한 지표면은 탄성운동을 유지하나 이후 급속히 소성변형이 진행되었으며, 이러한 소성변형은 전단계수 의 급속한 감소에 수반되는 것을 확인하였다.

In order to evaluate the seismic capacity of massive vertical type breakwaters which have intensively been deployed along the coast of South Korea over the last two decades, we carry out the preliminary numerical simulation against the Po-Hang, Kyung-Ju, Hachinohe 1, Hachinohe 2, Ofunato, and artificial seismic waves based on the measured time series of ground acceleration. As of now these mechanism have not been fully taken into account in the “SHAKE” (Schnabel et al., 1972), which are regarded as the most preferred model in the analysis of seismic-soil interaction.
In this rationale, we constitute the numerical model using the model by Hardin and Drnevich (1972) for the weakened shear modulus as the attacking shear waves are accumulated, and shear wave equation, in the numerical integration of which Newmark-β method and Modified Newton-Raphson method are evoked to take nonlinear stress-strain relationship into account.
Wave by wave analysis according to the zero-crossing method was applied to these final simulated surface acceleration time series. Then, we proceeds to apply the frequency analysis to the peaks in acceleration and the corresponding interval between the successive peaks. It is shown that the numerical model proposed in this study could duplicate the well known features of seismic shear waves such as that a great deal of probability mass is shifted toward the larger amplitude and longer period when shear waves propagate toward the ground surface.
It is shown that the observed shear modulus and damping ratio as the numerical simulation marches on, shear modulus is getting decreased as exposure to seismic activity is longer whereas these trend are reversed for the case of damping ratio and damping ratio is converged rapidly toward its maximum value . In addition, the elastic motion of ground surface is sustained until , but after , plastic deformation are under way, and these plastic deformation are following the drastic decrease of shear modulus .

#단파 누적에 따른 전단계수 감소 #등가 PSD [Power Spectral Density Function] #Hachinohe2 #전단파의 장주기화 #직립 방파제 내진 성능 평가

1. 서 론
1.1. 연구배경 및 목적
1.2. 연구동향
1.3. 연구범위
2. Preliminary numerical simulation
3. 기반암 설계 가속도 응답스펙트럼을 활용한 기반암 가속도
시계열자료의 Monte Carlo simulation
3.1. 감쇠율이 반영된 등가 PSD [Power Spectral Density Function]
3.2. 기반암 설계 가속도 응답스펙트럼
3.3. 진폭 변조함수
3.4. 감쇠율 이 반영된 등가 PSD
3.5. 기반암 가속도 시계열자료의 Monte Carlo simulation
4. 지진으로 인한 전단파 파동 방정식
4.1. 파동 방정식
4.2. 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소
5. 수치해석 및 수치결과
6. 결 론
참고문헌
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