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종방향 영구지반변형에 대한 지중 매설관로의 거동특성 해석
Response Analysis of Buried Pipeline Subjected to Longitudinal Permanent Ground Deformation

김문겸   (연세대학교 공과대학 사회환경·건축공학부 토목전공UU0000936  ); 임윤묵   (연세대학교 공과대학 사회환경·건축공학부 토목전공UU0000936  ); 김태욱   (연세대학교 공과대학 토목공학과 응용역학 연구실UU0000936  ); 박종헌   (연세대학교 공과대학 토목공학과 응용역학 연구실UU0000936  );
  • 초록

    본 연구에서는 액상화-종방향 영구지반변형에 대한 지중매설관로의 거동특성을 해석하기 위하여 수치해석 알고리즘을 개발하였다. 기존의 연구결과가 간략한 해석식의 제안을 중심으로 진행되어 왔으며 영구지반변형의 형상과 폭에 따라 해석방법이 달라지는 단점을 가지고 있었던 것을 고려한다면, 개발된 수치해석 기법은 다양한 영구지반변형의 형상과 폭을 단일한 알고리즘 내에서 처리할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 연속관 형태의 지중매설관로와 주변지반을 보요소와 등가지반강성으로 표현되는 탄-소성 지반 스프링을 이용하여 모형화하였으며, 지진발생시 실측된 지반변형에 기초하여 영구지반변형의 형상을 5가지의 대표적인 형태로 이상화하여 고려하였다. 국내 계기지진피해사례의 부족으로 인하여 영구지반변형의 크기와 지반변형의 폭은 기존의 연구결과를 참조하여 설정하였으며, 국내에서 사용되는 일반적인 강관을 대상으로 지반변형의 형상과 크기 및 폭, 매설관로의 관경, 관두께 등을 변화시켜 가면서 다양한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 종방향 영구지반변형에 대한 매설관로의 거동에 미치는 주요 인자들의 영향정도를 평가할 수 있었다.


    In this research, a numerical algorithm is developed for the response analysis of burined pipelines considering longitudinal permanent ground deformation(PGD) due to liquefaction induced lateral spreading. Buried pipelines and surrounding soil are modeled as continuous pipelines using the beam elements and a series of elasto-plastic springs represented for equivalent soil stiffness, respectively. Idealized various PGD patterns based on the observation of PGD are used as a loading configuration and the length of the lateral spread zone is considered as loading parameter. Numerical results are verified with other research results and efficient applicability of developed procedure is shown. Analyses are performed by varying different parameters such as PGD pattern, pipe diameter and pipe thickness. Through these procedures, relative influences of various parameters on the response of buried pipeline subject to longitudinal PGD are investigated.


  • 주제어

    지중매설관로 .   수치해석 .   등가지반강성 .   영구지반변형의 형상 .   영향정도.  

  • 참고문헌 (20)

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    10. O'Rourke, T. D., Grigoriu, M. D., and Khater, M. M., “A state of the art review: Seismic response of buried pipelines,” Decade of Progress in Pressure Vessel Technology, ASME, 1985. 
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    15. Hamada, M., Yasuda, S., and Emoto, K., “Study on liquefaction induced permanent ground displacements,” Association for the Development of Earthquake prediction, Japan, 1986, p. 87. 
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    18. Kramer, S. L., Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, 1996. 
    19. Towhata, I., Tokida, K., Tamari, Y., Matsumoto, H., and Yamada, K., “Prediction of permanent lateral displacement of liquefied ground by means of variational principel,” Proceedings from the Third Japan-U.S. Workshop on Earthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermeasures for Soil Liquefaction, Technical Report NCEER-91-0001, 1991, pp. 237-252. 
    20. Baziar, M., “Engineering Evaluation of Permanent Ground Deformation Due to Seismically-Induced Liquefaction,” Dissertation for Ph.D. in Civil Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, 1991, p. 27. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. 2003. "Estimation of Pipeline.Soil Interaction Force for the Response Analysis of Buried Pipeline" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, 7(3): 57~67     

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    1. 1986 "낮은 포물선(抛物線) 아치의 동적(動的) 안정영역(安定領域)에 관한 연구(硏究)" 대한토목학회논문집 6 (3): 1~9    
    2. 1987 "반복하중을 받는 콘크리트의 누가손상 특성" 대한토목학회논문집 7 (1): 43~54    
    3. 1988 "밀도와 구속압력이 노상토의 탄성계수에 미치는 영향에 관한 실험적 연구" 대한토목학회논문집 8 (2): 33~40    
    4. 1988 "사장교의 초기인장력과 주탑좌표를 고려한 최적설계" 대한토목학회논문집 8 (2): 205~213    
    5. 1989 "유한요소와 경계요소의 조합에 의한 반무한 영역 문제의 비선형해석" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 2 (1): 55~64    
    6. 1989 "암반절리의 거동에 대한 유한요소해석" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 2 (4): 59~67    
    7. 1989 "처짐곡선을 이용한 3층 아스팔트 포장 구조체의 물성 추정에 관한 연구" 대한토목학회논문집 9 (1): 97~107    
    8. 1989 "시멘트 콘크리트 포장구조계의 구조거동의 해석방법에 관한 비교연구" 대한토목학회논문집 9 (4): 73~82    
    9. 1990 "Total Lagrangian 문제형성에 의한 낮은 원호아치의 동적 비선형거동 해석" 대한토목학회논문집 10 (2): 39~48    
    10. 1990 "시멘트콘크리트 포장구조계의 층별물성 및 응력추정에 관한 연구" 대한토목학회논문집 10 (1): 47~56    
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