접합요소를 도입한 기초지반의 유한요소해석
The Finite Element Analysis of Foundation Layer by Introducing Interface Element
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초록
둘 또는 그 이상의 물체에 대한 상호접촉상태의 거동을 해석하는 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다.그 하나는 두 물체의 접촉면상에서 대응하는 절점간의 접촉조건을 고려하여 이미 만들어진 계 전체의 강성방정식을 수정하는 방법이 있고 다른 하나는 접촉면에 특수한 요소를 삽입하는 방법이다. 이 경우에 접촉조건에 따라 특수요소의 강성중복부분만 변화되므로 연산이 용이하다. 한편 활동상태(sliding)의 접촉조건에 있어서 특수요소의 부가적인 절점력을 고려할 필요가 있지만 연산하는 데는 문제가 되지 않는다. 그러므로 본 논문에서는 특수요소의 강성을 변화시키는 방법을 사용하여 흙의 접촉문제를 다루었다.또한 Interface와 관련된 재료특성은 Interface의 전단특성과 연직강성(normal stiffness)으로 이루어지는데, 이들 특성은 물리적으로 흙의 강성과 강도에 상관되고 Interface의 조도(roughness)에도 영향을 받으며 Interface가 확장되거나 수축을 일으키면 "dilatant"라 하고 전단과 연직변위간에 관련이 없으면 "non- dilatant"라 한다. 이 후자의 경우를 수학적으로 모델화하는 것은 어렵지 않다. 그것은 전단변형율에 의한 체적변위가 없으며 변형의 전단성분과 연직성분이 결합되지 않기 때문이다.본 연구에서는 non-dilatant interface의 가정 아래 유도한 강성매트릭스를 사용하였다.
Abstract
The purpose of this research is to develop computational procedures for studying nonlinear soil-structure interaction problems. In order to study soil-structure interaction behavior, the finite element analysis for the strip footing subjected to both vertical and lateral loads, and foundation layer reinforced with sheet pile are considered, interface elements are used between the footing and the soil to model the interaction behavior. The main analyzed results are as follows;1. For the prediction of settlement and lateral displacement, the result due to interface element was evaluated larger then without interface element.2. For the determination of ultimate bearing capacity, the value using interface element appeared smaller by 12％, which was safe.3. The horizontal and vertical displacement of strip footing affected by the presence of interface element.