핵심기술9 : 지반-구조물 상호작용을 고려한 내진해석

지진파의 증폭, 관성 및 운동상호작용 등 내진해석 시 지반-구조물의 상호작용에 따라 발생하는 엄밀한 영향을 반영한 정밀한 내진해석을 수행합니다.

• 노출된 암반과는 달리, 연약지반의 지표면(free surface) 이나 자유장(free field)에서의 지진파 특성은, 깊은 암반에서의 지진파 특성과 크게 달라진다.
  • → Free field Analysis (자유장해석)
• 연약지반 위 구조물은, 기초저면에서의 지반특성과 입력지진파 특성이 기초형상과 구조물의 특성에 따라 달라져, 암반 위 구조물의 지진거동과는 큰 차이를 보인다.
  • →운동학적 상호작용(Kinetic Interaction) / 관성상호작용(Inertial Interaction)

따라서, 구조물의 내진해석 시 지반-구조물의 상호작용을 고려하지 않을 경우 지층의 구성에 따라 실제 지진에 의한 구조물의 영향을 잘못 평가할 수 있으므로 엄밀한 판단에 따라 그 적용 여부를 결정하여야 한다. 또, 가장 기본사항에 해당하는 지진파의 산정에서 많은 기술적인 노하우가 필요하다.

• 해석방법의 경우 해석차원, 해석영역, 지반의 응력-변형율 관계,과잉간극수압 및 해석모델링방법에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다. 넥스기술에서 다음 아래 사항을 고려하여 구조물의 상황에 따라 최적의 해석방법을 결정하여 수행이 가능하다.

• SASSI (주파수영역해석, 직접법 및 부분구조법 적용)
• DIANA V10.2(비선형시간이력해석, Full FEM 즉용)
• Shake91(부지응답해석)
• Nex-EQ(인공지진파의 생성과 스케일잉 프로그램, 자체 개발)

건축물과 교량 등의 구조물에 대한 지반-구조물의 상호작용을 고려한 내진해석 시 지진파의 스케일링작업은 지진파의 과대평가를 방지하는데 아주 중요하며, 특히 원자력구조물의 경우는 엄격한 기준을 만족시키는 지진파의 생성이 필요하다. 넥스기술에서는 지진파의 생성과 스케일링 시 지진파의 변형및 생성기술에 따라 최적의 지진파 생성이 가능하다.

넥스기술은 지반-구조물의 상호작용을 고려한 내진해석 시 SASSI를 이용한 주파수 영역해석 뿐만 아니라 구조물의 비탄성거동을 고려한 엄밀한 비선형시간이력해석까지 모든 적용이 가능한다. 아래 그림은 원자력구조물의 터빈건물, 건축구조물 및 교량에 대한 해석사례이다.