본 연구에서는 설계기준에 제시된 평지 전도 안전율 계산식을 바탕으로 경사지에서의 지반의 저항모멘트를 산정하기 위해 범용 해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 기존 연구와 검증하였다. 지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토 지반계수를 적용하여 각 전주의 근입 깊이에 따른 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 또한 토질등급에 따른 토질의 상태별 특성이 고려된 4가지 경우를 선정하여 12m 중하중용 전주를 대상으로 경사지의 경사각을 $0^{\circ}{\sim}35^{\circ}$까지 $5^{\circ}$씩 증가시켜 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 그 결과 경사지 경사각에 따른 저항모멘트가 감소하는 것을 확인 할 수 있었으며 그에 따른 경사지의 근입 깊이 증가가 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 설계기준에 제시된 평지 전도 안전율 계산식을 바탕으로 경사지에서의 지반의 저항모멘트를 산정하기 위해 범용 해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 기존 연구와 검증하였다. 지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토 지반계수를 적용하여 각 전주의 근입 깊이에 따른 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 또한 토질등급에 따른 토질의 상태별 특성이 고려된 4가지 경우를 선정하여 12m 중하중용 전주를 대상으로 경사지의 경사각을 $0^{\circ}{\sim}35^{\circ}$까지 $5^{\circ}$씩 증가시켜 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 그 결과 경사지 경사각에 따른 저항모멘트가 감소하는 것을 확인 할 수 있었으며 그에 따른 경사지의 근입 깊이 증가가 필요한 것으로 판단된다.
In this study, for the purpose of estimating the resisting moment of sloped ground based on level ground fall down safety equation in design specification, compute it depends on penetration depth of concrete pile applying modulus of foundation about the angle of internal friction, cohesion, unit wei...
In this study, for the purpose of estimating the resisting moment of sloped ground based on level ground fall down safety equation in design specification, compute it depends on penetration depth of concrete pile applying modulus of foundation about the angle of internal friction, cohesion, unit weight of soil, classes of the ground, sandy or clay soil, and verify established study using L-Pile Plus13.8. Also, select four cases that characteristics of soil depending on the soil grade is considered and compute the 12m length concrete pile's resisting moment of the ground those angle is changing from $0^{\circ}{\sim}35^{\circ},\;step\;5^{\circ}$. In the result, identify that the resisting moment of ground decreases depending on ground slope. Thus, increasing of penetration depth is required.
In this study, for the purpose of estimating the resisting moment of sloped ground based on level ground fall down safety equation in design specification, compute it depends on penetration depth of concrete pile applying modulus of foundation about the angle of internal friction, cohesion, unit weight of soil, classes of the ground, sandy or clay soil, and verify established study using L-Pile Plus13.8. Also, select four cases that characteristics of soil depending on the soil grade is considered and compute the 12m length concrete pile's resisting moment of the ground those angle is changing from $0^{\circ}{\sim}35^{\circ},\;step\;5^{\circ}$. In the result, identify that the resisting moment of ground decreases depending on ground slope. Thus, increasing of penetration depth is required.
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제안 방법
따라서, 본 연구에서는 설계기준에 제시된 평지 안전율 계산식을 바탕으로 범용 해석 프로그램 L-Pile PIusl3.8을 사용하여 기존 연구와 검증하고 지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토 지반계수를 적용하여 각 전주의 근입깊이에 따른 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 또한 토질등급에 따른 토질의 상태별 특성이 고려된 4가지 경우를 선정하여 12m 중하중용 전주를 대상으로 경사지의 경사각을 0。~35。까지 5。씩 증가시켜 지반의 저항모멘트를 산정하였다.
8을 사용하여 기존 연구와 검증하고 지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토 지반계수를 적용하여 각 전주의 근입깊이에 따른 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 또한 토질등급에 따른 토질의 상태별 특성이 고려된 4가지 경우를 선정하여 12m 중하중용 전주를 대상으로 경사지의 경사각을 0。~35。까지 5。씩 증가시켜 지반의 저항모멘트를 산정하였다.
8을 사용하여 기존 연구와 검증하고 지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토 지반계수를 적용하여 각 전주의 근입깊이에 따른 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 또한 토질등급에 따른 토질의 상태별 특성이 고려된 4가지 경우를 선정하여 12m 중하중용 전주를 대상으로 경사지의 경사각을 0。~35。까지 5。씩 증가시켜 지반의 저항모멘트를 산정하였다.
지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토지반계수를 적용하여 경우1, 경우 4, 경우 7, 경우 6일 때의 토질상태별 특성 값을 적용하였다. 표 2와 같이 모델링을 선정하였다(Reese, 2005).
지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토지반계수를 적용하여 표 1과 같이 모델링하였다(Reese, 2005).
데이터처리
지반해석 프로그램 L-Pile Plusl3.8으로 해석을 수행하여 평지 및 경사지의 저항모멘트 산정방법은 전주 두부의 수평변위를 Q3m로 고정하였을때의 최대 수평하중값에 집중하중점에서 회전중심까지의 거리 곱으로 나타내었다.
프로그램을 검증하기 위하여 손명운과 임종석(2004) 의 보고서 중에서 수평횡하중을 받는 12m 전주의 실험데이터와 경우6의 토질조건을 고려한 프로그램 해석 결과를 비교 . 분석하였는데 그 결과는 그림 1과 같다(한국전력배전처, 2004).
성능/효과
(2) L-Pile프로그램을 사용하여 평지에서의 지반 저항모멘트 산정결과 대부분의 전주들이 근입깊이 증가 시 저항모멘트가 커지는 것을 확인할 수 있었으며 12m 전주의 근입깊이를 0.2m 증가시 가장 큰 저항모멘트가 산정되었다.
12m 전주의 토질등급 A, B에 해당하는 근입깊이 2m, 2.2m를 모래지반에 적용한 저항모멘트 해석결과는 그림 2와 같으며 모든 경우에서 근입깊이 0.2m 증가시 지반저항모멘트가 9%~19%증가되는 것을 확인할 수 있었다.
14m 전주의 토질등급 A, B에 해당하는 근입깊이 2.4m, 2.6m, 2.7m를 모래지반에 적용한 저항모멘트 해석 결과는 그림 3과 같으며 모든 경우에서 근입깊이 0.2m 증가시 지반 저항모멘트가 1.7% ~9.9%증가되는 것을 확인할 수 있었으며 근입깊이 0.1m 증가시에는 0.2%~3.6% 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
16m 전주의 토질등급 A, B에 해당하는 근입깊이 2.5m, 2.7m, 2.8m를 모래지반에 적용한 저항모멘트 해석 결과는 그림 4와 같으며 경우4를 제외한 나머지 경우에서는 근입깊이 증가시 지반의 저항모멘트가 미소하게 증가하거나 거의 증가하지 않는 것을 확인할 수 있었으며 경우 4에서는 근입깊이 0.2m 증가시 지반 저항모멘트가 5.7%증가되는 것을 확인할 수 있었으며 근입깊이 0.1m 증가시에는 1.6% 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 평지에서는 12m 전주가 근입깊이 0.2m 증가 시 가장 큰 지반 저항모멘트가 산정되었으며 다른 전주에서도 큰 지반 저항모멘트가 산정되지는 않았으나, 근입깊이가 증가함에 따라 저항모멘트가 증가되는 것을 확인할 수 있었다.
경사각을 0°~35。까지 5。씩 증가시켜 해석을 수행한 결과 토질등급에 따라 서로 다른 저항모멘트 감소율을 나타내었지만 결과적으로 경사각이 커짐에 따라 저항모멘트가 작아지는 것을 확인할 수 있었다.
12m 전주의 토질등급 C, 。에 해당하는 근입깊이 2.7m, 3m를 점성토지반에 적용한 저항모멘트 해석 결과는 그림 5과 같으며 모든 경우에서 근입깊이 0.2m 증가 시 지반 저항모멘트가 19.6%~23%증가되는 것을 확인할 수 있었다.
14m 전주의 토질등급 C, 。에 해당하는 근입깊이 3.1m, 3.4m, 3.7m를 점성토지반에 적용한 저항모멘트 해석 결과는 그림 6과 같으며 모든 경우에서 근입깊이 0.2m 증가시 지반 저항모멘트가 6% ~16.8%증가되는 것을 확인할 수 있었으며 근입깊이 0.1m 증가시에는 2.1%~14.4% 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
16m 전주의 토질등급 C, 。에 해당하는 근입깊이 3.2m, 3.5m, 3.8m를 점성토지반에 적용한 저항모멘트 해석 결과는 그림 7과 같으며 경우1를 제외한 나머지 경우에서는 근입깊이 0.2m 증가시 지반 저항모멘트가 L5%~15.5%증가되는 것을 확인할 수 있었으며 근입깊이 0.1m 증가시에는 0.3%~12.8% 증가하는 것을 확인할 수 있었었으나 경우1에서는 근입깊이 증가시 지반의 저항모멘트가 미소하게 증가하거나 거의 증가하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
경우 4에서는 경사각이 증가함에 따라 지반 저항모멘트 값이 평지에서 보다 약 19% 감소하였다. 경우 7에서는 평지에서보다 경사각5。일때의 지반의 저항모멘트가 더 크게 산정된 것을 확인할 수 있었으며 평지보다 8% 감소하였다. 경우 6에서는 평지보다 13.
프로그램 해석결과는 수평횡하중이 1.96kN 초과시 지반이 항복하여 더 이상 해석되지 않았으며 수평횡하중이 L96kN이하에서는 약 0.04~0.044m의 수평변위 차이가 발생하였다. 그 결과 프로그램으로 해석을 수행하였을 때의 값을 신뢰할 수 있는 것으로 판단된다.
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