비선형 지반응답해석시 푸리에 스펙트럼에 기초한 점성감쇠행렬의 최적주파수선택 알고리즘에 관한 연구

Abstract

최근 들어 국외는 물론 국내에서도 지진의 발생빈도가 높아지고 있으며 지진에 대한 피해는 대비 태세의 유무에 따라 극명하게 달라져 내진설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 지진에 대한 해석기법의 연구가 지속적으로 진행되고 있으며 비선형 응력-변형거동, 간극수압의 영향을 적절히 모사하는 일차원 비선형지반해석의 사용이 증가하고 있다. 비선형해석은 시간이력에 따른 동역학 방정식의 해를 구하는 해석법으로서 동역학 운동방정식에 적용되는 점성감쇠행렬을 정확히 정의할 수 없다는 결점이 있으며, 점성감쇠행렬에 대입되는 최적주파수를 선택하는 과정에서 임기응변으로 주파수를 선택하게 된다. 이 논문에서는 비선형해석에서 점성감쇠행렬에 적용하는 최적주파수를 선택하는 새로운 알고리즘을 제안할 것이다. 이 알고리즘은 주파수영역해석에서 얻은 푸리에 스펙트럼을 완화시킨 곡선을 이용하며 비선형지반해석시 수행하는 임기응변의 주파수 선택을 정형화한다. 제안된 알고리즘과 기존의 해석법을 수행하여 얻은 주파수영역해석과 비선형해석결과를 비교한 결과, 제안된 최적주파수선택 알고리즘이 비선형해석에서 매우 효율적이고 효과적임을 보여준다.; The use of one dimensional nonlinear site response analysis is increasing due to its capability to accurately simulate the nonlinear stress-strain behavior and interaction with the seismically induced pore water pressure. The principal drawback of the nonlinear model is the uncontrolled nature of the viscous damping matrix in the dynamic equation of motion and the ad-hoc manner in which the optimum frequencies are selected for the matrix. This paper presents a new method for selection the optimum frequencies by means of the smoothed Fourier spectrum at the surface derived from the frequency domain analysis. The selection algorithm is very robust in that it eliminates the trial and error procedure needed in other nonlinear codes. Comparisons with frequency domain and existing nonlinear solution demonstrate that the proposed procedure is very effective in selecting the optimum modes and an obvious improvement in the analysis.