재료 일반 (거동 특성)

 

2D Equivalent

복잡한 비선형 거동을 가지는 지반의 물성을 등가의 선형 거동을 하는 물성으로 단순화 하여 동적 하중에 대한 지반과 구조물의 상호 거동을 검토하는 해석에 사용되는 재료입니다. 지진과 같은 동하중의 크기에 의한 지반의 전단 변형률은 지속적으로 변하게 되는데 이때 유효 전단 변형률 개념을 도입하여 등가 선형치를 결정합니다. 필요한 입력 파라미터와 파라미터의 적용 과정은 아래와 같습니다.

 

 

 

구분

해석과정

1

전단 탄성 계수와 감쇠비의 초기값 가정

2

초기값으로부터 지반 응답 및 변형률 이력곡선 산정

3

산정된 변형률 이력 곡선으로부터 얻어진 최대 변형률을 이용하여 유효 변형률 계산

4

산정된 유효 변형률에 대응되는 등가 선형 감쇠비와 전단 탄성 계수를 사용하여 다시 지반 응답 및 변형률 이력 곡선 산정

5

2~4 과정을 반복하여 계산된 전단 탄성 계수 및 감쇠비의 변화오차가 허용오차내에 존재할 때까지 반복 연산 수행

 

<등가 선형화기법에 의한 비선형 전단 탄성 계수와 감쇠 계수 수렴 과정>

 

IMG_C_ICON_NOTE_01.png

등가 선형 해석과 비선형 해석에서의 응력과 변형률 관계의 그래프는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

 

 

등가 선형에서 지반 재료의 비선형 특성은 최대 전단 탄성 계수와 전단 탄성 계수의 비 와 전단 변형률 의 함수식과 감쇠비 와 전단 변형률  의 함수식으로 나타냅니다. 이러한 재료 물성치는 동적변형 시험으로부터 얻을 수 있으며, 그 관계는 아래 그림과 같습니다.

 

 

변형률 호환 특성은 아래와 같이 지반의 비선형성과 비탄성 거동을 고려하기 위해 전단 탄성 계수와 감쇠비를 변형률에 따른 함수로 설정할 수 있습니다. 함수를 정의하지 않을 경우 지반 재료를 선형으로 가정하여 입력된 (고정된) 전단 탄성 계수와 감쇠비를 해석에 적용합니다. 지반 종류 별 다양한 DB가 탑재되어 있으며, 자세한 사항은 이후 '함수' 부분을 참고해 주시기 바랍니다.