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전달경계조건 Home > GTS NX > 동적해석 > 경계조건 > 전달경계조건

개요

  • 반무한 지층을 근사적으로 표현하기 위해 수평 층상 지반에 연직방향으로 가상경계면을 설정하여 원역지반으로 전파하는 표면파를 고려하는 기능입니다.

  • 전달경계조건은 동해석 > 2D 등가선형해석에서만 사용되는 경계조건입니다.

  • 지반모델링에서 경계조건은 크게 [요소경계조건], [점성경계조건], [전달경계조건]으로 나눌 수 있습니다.

  • [요소경계조건]은 자유장에 대한 경계지점에서의 지진응답하중의 힘을 입력하는 자유단, 변위를 입력하는 고정단으로 나뉘게 됩니다.  [요소경계조건]은 자유장의 지진파 영향을 충분히 고려할 수 있지만, 구조물이 있는 경우 그 기초 슬래브에서 반사되는 반사파의 영향을 고려할 수 없는 단점이 있습니다. 또한, 그 영향은 경계의 위치가 기초 슬래브에서 가까울수록 커지게 됩니다.

  • [점성경계조건]은 요소경계조건의 단점을 해결하기 위하여 Lysmer와 Kuhlemeyer, Ang와 Newmark 등이 경계에 일정한 각도를 갖는 물질파를 흡수할 수 있는 경계조건을 개발한 경계조건입니다. 하지만, 점성경계조건도 복잡한 표면파의 영향을 완벽하게 처리할 수 없기 때문에 요소경계와 마찬가지로 경계의 위치를 기초 슬래브에서 일정한 거리를 두고 설정해야 합니다.

  • [전달경계조건]은 [점성경계조건]의 단점을 보완하여 거의 모든 형태의 물질파와 표면파의 영향을 고려할 수 있도록 한 것으로 수평방향의 토층을 진동수의 함수로 표시되는 스프링과 댐퍼로써 나타낼 수 있습니다. 전달경계조건은 일반적으로 지반 각 층의 수평방향특성이 균일하다고 가정하기 때문에 구조물 자체에 경계조건을 부착해도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있으나, 수평방향의 변형도에 따른 특성변화를 정확하게 고려하기 위해서는 기초 슬래브와 경계 사이에 일정한 거리를 유지하는 것이 효과적입니다.

방법

일반

  • 전달경계를 설정할 요소에지와 선을 선택하게 되면 해당 요소변이 전달경계로 설정됩니다. 요소에 할당된 지반정보를 이용하여 전달경계를 생성합니다.

  • 2개의 서로 다른 요소가 맞닿은 선을 선택한 경우에는 전달경계가 생성되지 않습니다.

자동

  • 요소망을 선택하면 선택된 요소망의 좌 / 우 / 바닥부에 사용자가 지정한 옵션에 따라 경계 및 요소가 자동으로 생성되며, 요소망세트에 정의된 지반물성에 따라 스프링계수값은 다르게 생성됩니다.

  • 해석모델의 좌측과 우측을 전달경계로 설정할 수 있으며, 바닥면과 자유면에 점성경계를 생성할 수 있습니다.

  • 지반-구조물 해석을 수행하기 위해 사용되는 2차원 모델로는 실제 거의 무한히 존재하는 지반을 정확히 묘사하기 어렵습니다. 따라서 공학적으로 적합한 위치에 모델의 경계를 설정하고 설정된 경계는 가능한 실제 부지조건과 유사하도록 처리하여야 합니다.

경계조건세트

  • 설정한 구속조건을 원하는 경계조건 세트에 등록합니다. 이 때 사용자가 원하는 대로 경계조건 세트의 이름을 지정할 수 있습니다.

NOTE

  • 점성경계요소를 생성하는 방법은 다음과 같습니다.

    • [1.] \(C_p\), \(C_s\) 의 산정

      • \(C_p\), \(C_s\) 는 아래의 식을 통해 계산됩니다.

        \[ \begin{aligned} C_p &= \rho\,A\,\sqrt{\frac{\lambda+2G}{\rho}} = W\,A\,\sqrt{\frac{\lambda+2G}{W\cdot 9.81}} = c_p\,A \\[10pt] C_s &= \rho\,A\,\sqrt{\frac{G}{\rho}} = W\,A\,\sqrt{\frac{G}{W\cdot 9.81}} = c_s\,A \\[12pt] \lambda &= \frac{\nu E}{(1+\nu)(1-2\nu)}, \qquad G = \frac{E}{2(1+\nu)} \end{aligned} \]

        • \(\lambda\) : 체적탄성계수
        • \(G\) : 전단탄성계수
        • \(E\) : 탄성계수
        • \(\nu\) : 포아송비
        • \(A\) : 단면적
        • \(\rho\) : 질량밀도
        • \(W\) : 단위중량

      Ground 탄성계수
      \(E\)
      (tonf/m\(^2\))      		 체적탄성계수
      \(\lambda\) (tonf/m\(^2\))      		 전단탄성계수
      \(G\) (tonf/m\(^2\))      		 단위중량 \(W\)
      (tonf/m\(^3\))      		 포아송비
      \(\nu\)      		 P파 \(C_p\)
      tonf·sec/m\(^3\)      		 S파 \(C_s\)
      tonf·sec/m\(^3\)
      GroundA 1000 1459.53 751.88 2 0.33 24.579 12.381

      • \(C_p\), \(C_s\)는 \(tonf\cdot sec/m^3\) 단위이며, 여기에 단면적 \(A\)가 곱해져 점성경계요소의 최종 스프링 강성은 \(tonf\cdot sec/m\)가 됩니다.

      • 음영으로 표시된 셀의 parameter는 사용자가 모델링 시 입력하는 지반의 물성이며, 체적탄성계수 \(\lambda\)와 전단탄성계수 \(G\)는 탄성계수 \(E\)와 포아송비 \(\nu\)를 통해 계산합니다. 따라서 사용자가 점성경계요소를 생성하는 경우 추가적으로 입력할 사항은 없습니다.

      • 점성경계요소를 자동으로 생성하는 경우 아래와 같이 요소의 면적 (유효길이*단위폭)을 고려하여 자동으로 스프링이 생성됩니다. 스프링이 생성되는 절점에 수직한 방향의 계수에 \(C_p\)를 입력하고, 평행한 방향에 \(C_s\) 값을 입력합니다.

      • 예를 들어 모델의 좌/우측에 생성되는 스프링 계수 \(C_x\)는 각 지반의 \(C_p\) 값이며, \(C_z\)는 \(C_s\) 값이 됩니다.

      • 바닥부는 스프링계수 \(C_z\)가 \(C_p\) 값이 됩니다.

        점성경계 자동생성
최종 수정일: 2026-03-19