• 제목/요약/키워드: Finite element software of P3DASS

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Effect of poorly-compacted backfill around embedded foundations on building seismic response

  • Kim, Yong-Seok
    • Earthquakes and Structures
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    • 제3권3_4호
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    • pp.549-561
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    • 2012
  • Many building foundations are embedded, however it is not easy to compact the backfill around the foundation especially for the deeply embedded ones. The soil condition around the embedded foundation may affect the seismic response of a building due to the weak contact between the soil and the foundation. In this paper, the response accelerations in the short-period range and at the period of 1 second (in the long-period range) for a seismic design spectrum specified in the IBC design code were compared considering perfect and poor backfills to investigate the effect of backfill compaction around the embedded foundation. An in-house finite-element software (P3DASS) which has the capability of horizontal pseudo-3D seismic analysis with linear soil layers was used to perform the seismic analyses of the structure-soil system with an embedded foundation. Seismic analyses were carried out with 7 bedrock earthquake records provided by the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), scaling the peak ground accelerations to 0.1 g. The results indicate that the poor backfill is not detrimental to the seismic response of a building, if the foundation is not embedded deeply in the soft soil. However, it is necessary to perform the seismic analysis for the structure-soil system embedded deeply in the soft soil to check the seismic resonance due to the soft soil layer beneath the foundation, and to compact the backfill as well as possible.

깊게 파인 온통기초가 구조물의 수평방향 설계스펙트럼에 미치는 영향 (Effect of a Sunken Mat Foundation on the Horizontal Design Spectrum of a Structure)

  • 김용석
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제25권4호
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    • pp.169-177
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    • 2021
  • In this paper, horizontal seismic responses of a structure built on a sunken mat foundation were compared with those built on a solid embedded mat foundation to investigate the effect of a sunken mat foundation on the horizontal response of a structure. Seismic analyses of a structure laid on the embedded mat foundation were performed by utilizing a pseudo-3D finite element software of P3DASS. Three bedrock earthquake records downloaded from the Pacific Earthquake Engineering Research Center database were scaled to reproduce weak-moderate earthquakes. Weak, medium, and stiff soil layers were considered for the seismic analyses of the structure-foundation-soil system. Parametric studies were performed for foundation radius, foundation embedment depth, and shear wave velocity of a soil layer to investigate their effect on the seismic response spectrum. The study result showed that the design spectrum of a structure built on a sunken mat foundation was similar to that with a solid embedded mat foundation showing a slight difference due to almost the same seismic base motion beneath both embedded foundations.

뒷채움이 부실한 묻힌기초 위에 세워진 건축물의 지반증폭계수에 대한 저감계수 (Reduction Factor for the Site Coefficient of a Building built on a Poor-backfilled Embedded Foundation)

  • 김용석
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제16권1호
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    • pp.1-12
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    • 2012
  • 이 논문에서는 뒷채움이 부실한 묻힌기초 위에 세워진 건축물의 지반증폭계수에 대한 기초묻힘으로 인한 저감계수를 산정하기 위한 연구를 비선형 의사 3D 수평지진해석이 가능한 P3DASS 유한요소 프로그램으로 수행하였다. 지반은 30m 두께로 균질하고 탄성과 점성이 있는 등방성 지반으로 단단한 암반 위에 놓인 것으로 가정하였고, 기초는 반경이 10-70m인 등가원형 강체기초로 기초묻힘은 0, 10, 20, 30m인 경우를 고려하였다. 지진해석은 노두에서 실측한 7개 지진기록의 유효지진가속도를 0.1g로 조정한 후 연약지반밑 암반에서의 지진기록을 생성하여 수행하였다. 연구 결과에 의하면, 매우 연약한 지반에 깊게 묻힌 뒷채움이 부실한 소형기초인 경우를 제외하고는 지반증폭계수가 기초묻힘비가 깊어 질수록 점진적으로 감소하고 기초크기에 따른 편차는 크지 않은 것으로 평가되었다. 따라서 뒷채움이 부실한 묻힌기초의 지반증폭계수를 설계기준에 주어진 지표면기초의 지반증폭계수에 곱해서 구할 수 있는 표준저감계수를 전단파속도와 지반종류에 따라 제안하였다. 이 표준저감계수는 지반의 평균전단파속도에 따라 보간하여 사용할 수도 있다.

건축물의 지진해석을 위한 연약지반에 묻힌 기초로 인한 지반증폭계수에 대한 저감계수 (Reduction Factor of the Site Coefficient due to the Foundation Embedment in the Soft Soil Layer for the Seismic Analysis of a Building)

  • 김용석
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제14권4호
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    • pp.1-15
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    • 2010
  • 이 논문에서는 연약지반에 세워진 건축물의 지진해석을 위해서 기준의 지반증폭계수에 대한 기초묻힘으로 인한 저감계수를 산정하는 연구를 비선형 의사 3D 지진해석이 가능한 P3DASS 유한요소 프로그램으로 수행하였다. 지반은 30m 두께로 균질하고 탄성과 점성이 있는 등방성 연약한 지반으로 암반 위에 놓인 것으로 가정하였고, 기초는 반경이 10-70m인 등가원형 강체기초로 기초묻힘은 0, 10, 20, 30m인 경우를 고려하였다. 지진해석은 노두에서 실측한 7개 지진기록의 유효지진가속도를 0.1g로 조정한 후 연약지반 밑 암반에서 지진기록을 생성하여 수행하였다. 연구에 의하면 매우 연약한 지반에 소형기초가 깊게 묻힌 경우 외에는 지반증폭계수가 점진적으로 감소하고 기초크기에 따른 편차도 크지 않은 것으로 평가되어 기초반경 별로 구한 저감계수에 대한 평균에 표준편차를 더한 저감계수를 기초묻힘에 따른 표준저감계수로 산정하였다. 지반증폭계수에 대한 표준저감계수를 실용화와 KBC 등의 기준을 위해 지반의 평균전단파속도와 지반종류에 따라 제안하였다.

기반암의 전단파속도를 고려한 지진파의 통과시차가 건물의 지진거동에 미치는 영향 (Wave Passage Effect on the Seismic Response of a Building considering Bedrock Shear Wave Velocity)

  • 김용석
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제18권2호
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    • pp.89-94
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    • 2014
  • Spatial variations of a seismic wave are mainly wave passage and wave scattering. Wave passage effect is produced by changed characteristics of exciting seismic input motions applied to the bedrock. Modified input motions travel horizontally with time differences determined by apparent shear wave velocity of the bedrock. In this study, wave passage effect on the seismic response of a structure-soil system is investigated by modifying the finite element software of P3DASS (Pseudo 3-Dimensional Dynamic Analysis of a Structure-soil System) to apply inconsistent (time-delayed) seismic input motions along the soft soil-bedrock interface. Study results show that foundation size affected on the seismic response of a structure excited with inconsistent input motions in the lower period range below 0.5 seconds, and seismic responses of a structure were decreased considerably in the lower period range around 0.05 seconds due to the wave passage. Also, shear wave velocity of the bedrock affected on the seismic response of a structure in the lower period range below 0.3 seconds, with significant reduction of the seismic response for smaller shear wave velocity of the bedrock reaching approximately 20% for an apparent shear wave velocity of 1000m/s at a period of 0.05 seconds. Finally, it is concluded that wave passage effect reduces the seismic response of a structure in the lower period range when the bedrock under a soft soil is soft or the bedrock is located very deeply, and wave passage is beneficial for the seismic design of a short period structure like a nuclear container building or a stiff low-rise building.