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문제 정의
- 따라서, 기존의 연구방법에서는 유한요소해석을 통한 사면안정해석에 있어서 특정한 구성법칙과 비관련 또는 관련흐름의 단일 조건에 대한 해석만을 실시하였고 각각의 해석결과에 있어서의 차이를 보이고 있으므로 본 연구에서는 한계평형법에서 다룰 수 없는 대상 지반의 탄소성 구성법칙과 흐름법칙 등이 사면의 안전율에 미치는 영향을 종합적으로 검토하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 전단강도감소기법에 근거한 유한요소해석기법의 사면안정해석에의 적용 성을 검토하고 기존의 한계해석법에서 다룰 수 없는 대상 지반의 팽창 각의 영향, 구성법칙 등이 사면의 안전율에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 가상의 균질토층 사면 문제에 있어서 유한요소법(FEM)과 한계 평형 법(LEM)의 안전율을 비교하여 검토하였으며 이에 따른 사면안정해석에 있어서 유한요소 해석결과에 영향을 미치는 요인들에 대한 매개변수 연구를 수행하여 그 결과를 고찰하였고, 다층토 사면의 경우에 대한 해석을 실시하여 본연구에서 수행한 결과에 대한 적용성을 검토하였다.
- 본 연구에서는 유한요소법에 의한 사면의 안전율 평가에 있어서의 적용성을 검토하기 위하여 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 통한 유한요소 해석 결과와 PCSTABL을 이용한 한계평형해석을 실시하였다. 한편, 구성모델적용에 관련된 각종 파라미터에 따른 안전율 변화경향을 알아보기 위하여 유한요소해석의 해석파라미터로서 ABAQUS에서 지원하는 Mohr-Coulomb (M-C)과 Extended-Linear Drucker Prager (D-P) 탄소성 모델, 소성포텐셜의 기울기를 정의하는 팽창각에 따른 흐름 법칙, 사면의 경사, 요소의 크기를 도입하였고 한계 평형 법은 Bishop의 방법으로 안전율을 계산하였다.
- 적용하여 해석을 수행하였다. 이는 비 팽창 흐름의 경우는 항복 중에 체적 변화가 없는 상태 즉, 팽창각이 0인 비관련흐름법칙을 적용하여 사면의 안전율을 계산하여 한계평형법에 의한 안전율의 비보 수적 경향을 알아보고자 함이며, 관련흐름법칙의 경우에는 소성 이론에 대한 직접적인 비교가 가능하고 응력과 속도 특성 이 일치하므로 유한요소법과 한계 평형 법으로부터 생기는 파괴면에 의해 예측되는 파괴메커니즘사이에 일치점을 기대하기 위한 것이다.
가설 설정
- 수 있다. 관련흐름법칙에서는 동축의 가정은 본질적인 것이며 본 연구에서 채택한 비팽창흐름은 응력과 속도 특성이 일치하는 동축흐름법칙을 가정한다. 그림 10 과 11은 관련흐름법칙과 비팽창흐름에 따른 사면의 변위를 벡터(vector)로 도시한 것이다.
- 팽창각의 영향에 따른 결과를 비교하기 위해 본 연구에서는 두 가지 경우 즉, 흙을 마찰재료로서 간주하는 비팽창흐름과 Coulomb의 완전소성 재료로서 가정 하여 관련 흐름 법칙을 적용하여 해석을 수행하였다. 이는 비 팽창 흐름의 경우는 항복 중에 체적 변화가 없는 상태 즉, 팽창각이 0인 비관련흐름법칙을 적용하여 사면의 안전율을 계산하여 한계평형법에 의한 안전율의 비보 수적 경향을 알아보고자 함이며, 관련흐름법칙의 경우에는 소성 이론에 대한 직접적인 비교가 가능하고 응력과 속도 특성 이 일치하므로 유한요소법과 한계 평형 법으로부터 생기는 파괴면에 의해 예측되는 파괴메커니즘사이에 일치점을 기대하기 위한 것이다.
- 해석용 프로그램들이다. 한계평형법은 가상파괴 면을 따르는 모든 위치에서의 안전율을 동일한 것으로 간주하며 강도파라미터는 응력-변형률 거동에 독립적이며 가상파괴면을 따르는 토체는 강체로서 가정한다. 그러나 가상파괴면을 따르는 모든 점에서 안전율이 동일한 경우는 모든 절편들이 파괴 직전에 있는 경우이 며, 국부적 인 안전율은 파괴 면을 따라서 변화하며, 일부 절편들에서 안전율은 다른 절편들과 다를 수도 있다.
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