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배수재 시공의 최적화를 위한 신뢰성 해석
Reliability Analysis for Optimization of Construction Method of Drain Material 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.13 no.4, 2014년, pp.87 - 96  

안현민 (Department of Civil Engineering, Chosun Univ.) ,  김문채 (Department of Civil Engineering, Chosun Univ.) ,  김대현 (Department of Civil Engineering, Chosun Univ.)

초록
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연약지반 개량공법을 적용한 내부가호안의 압밀침하 특성을 신뢰성 해석을 이용하여 분석하였으며, 이를 통해 PVD 최적 타설 간격을 설정하였고 외곽호안은 압밀기간 변화에 따른 잔류침하에 대해 안정성을 확보하는지를 검토 하였다. 연약지반 압밀침하 특성에 대한 신뢰성 해석 결과에서 지반정수의 불확실성을 고려해 과다 적용된 배수재 타설 간격을 각 구견별로 구분하여 적용함으로써 지반정수의 불확실성과 안정성을 모두 확보하는 동시에 공사비 측면에서도 경제적인 연약지반 개량공법의 형식으로 검토되었다. 또한 허용잔류 침하량을 초과할 확률이 10%이내에 해당하는 압밀기간을 적용하여 잔류침하에 대한 안정성을 확보하였으며, 각각의 분할된 영역에서 목표 압밀도에 도달할 확률이 95%를 만족하는 배수재 간격으로 시공하고 잔류침하량의 발생량이 10cm를 초과하지 않은 범위일 때는 허용부등침하경사 이상의 부등침하가 발생할 가능성은 거의 없는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, reliability analysis was done on the characteristics of consolidation and settlement for the inner temporary dike where a weak ground improvement construction was applied. When the consolidation analysis on the foundation ground was done, the following conclusions were obtained by con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 연약지반의 지반정수를 산출한 후 토질정수의 불확실성을 고려한 신뢰성 해석법을 도입 해석하여 실제 시공되는 배수재의 타설 간격에 대한 신뢰성 해석을 수행하여 안정성을 높이는데 목적이 있다. 연약 지반 개량공법을 적용한 내부가호안의 압밀침하 특성을 신뢰성 해석을 이용하여 분석하였으며, 이를 통해 PVD 최적 타설 간격을 설정하였고, 외곽호안은 압밀기간 변화에 따른 잔류침하에 대해 안정성을 확보하는지를 검토하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 기초 지반의 압밀해석에 대한 압밀 해석 시 배수재의 간격에 대한 영향, 압밀시간에 대한 영향과 잔류침하와 부등침하에 대해 신뢰성해석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 연구에서는 연약지반 개량공법을 적용한 내부가호안의 압밀침하 특성을 신뢰성 해석을 이용하여 분석하였으며, 이를 통해 PVD 최적 타설 간격을 설정하였고 외곽호안은 압밀기간 변화에 따른 잔류침하에 대해 안정성을 확보하는지를 검토하였다. 검토대상 및 시설물의 상세단면은 Fig.
  • 2와 같으며, 연구의 범위 및 방법은 하부 기초지반의 압밀 및 침하해석을 통해 압밀 지반정수를 산정하여 데이터를 평균, 분산, 분포형태로 분석한다. 분석된 데이터를 참고로 배수재 적정 간격 산정과 압밀기간에 따른 허용잔류 침하량을 다양한 적용기법을 통해 신뢰성 해석을 진행하여 최적 타설 간격 및 잔류침하에 대한 안정성을 확보를 목표로 한다.
  • 본 연구는 설치된 연약지반의 침하특성과 PVD간격 결정에 관한 신뢰성해석에 관한 연구로써 항만 부두 준설토 투기장 축조공사를 대상으로 하였다. 신뢰성해석을 위하여 지반의 제반 토질정수 특성을 파악하고, 지반개량공법에 대한 신뢰성해석을 하여 최적의 시설계획 수립을 위한 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. Fig.
  • 따라서 본 연구에서는 연약지반의 지반정수를 산출한 후 토질정수의 불확실성을 고려한 신뢰성 해석법을 도입 해석하여 실제 시공되는 배수재의 타설 간격에 대한 신뢰성 해석을 수행하여 안정성을 높이는데 목적이 있다. 연약 지반 개량공법을 적용한 내부가호안의 압밀침하 특성을 신뢰성 해석을 이용하여 분석하였으며, 이를 통해 PVD 최적 타설 간격을 설정하였고, 외곽호안은 압밀기간 변화에 따른 잔류침하에 대해 안정성을 확보하는지를 검토하고자 하였다.

가설 설정

  • 또한, Table 7은 기초가 움직이는 영역을 선정한 후 레일 위에 고정되어 있는 크레인 RMGC(Rail-Mounted Grantry Crane)가 경계구역의 좌우 30m 이격거리에 레일이 움직이며 상재하중이 발생한다고 가정하여 부등침하를 검토하였다. 부등침하에 대한 신뢰성 해석한 결과, 허용부등침하경사(1/600)를 초과하여 부등침하가 발생될 확률은 평균 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신뢰성해석의 특징은 무엇인가? 이중 신뢰성해석(Reliability analysis)이란 확률론적 접근방법에 의한 해석으로 토질 정수들이 갖고 있는 불확실성을 고려하기 위하여 각 정수들은 분산성을 갖는 확률변수적인 파괴확률(Probability of failure)로서 산정하게 되며, 확률변수의 민감도에 따른 파괴확률의 변화도 알 수 있다. 따라서 불확실성을 정량적으로 나타내는 신뢰성 해석은 기존의 정성적인 개념의 안전계수를 이용하는 확정론적인 해석을 보완할 수 있는 방법이라 할 수 있다.
확정론적 방법의 단점은 무엇인가? 안전율(Factor of safety)의 개념을 기초로 하는 확정론적 방법(Deterministic analysis) 의 경우 어느 정도의 안전여유를 갖고 있는가를 파악하기 위하여 경험적인 안전계수(Safety factor)를 도입하고 있다. 이 경우 분산(Variability)을 고려하지 않은 체 단일 대표 값만을 이용하여 안전성을 판단하므로 가변성과 불확실성을 효과적으로 정량화하여 해석에 적용할 수 없는 단점이 있다.
MFOSM 방법의 사용상에 한계는 무엇인가? 특히 Cornell(1969)이 평균 제1계 2차모멘트 방법을 발표한 이래 신뢰성 방법의 적용에 대한 연구가 빠른 속도로 진행되었다. 그러나 Cornell(1969)의 MFOSM 방법은 확률분포의 범위가 정규분포라야 한다는 제한, 한계상태 함수의 표현 형태에 따른 해의 유일성 결여 등이 문제점으로 지적되어 사용상에 한계가 있었다. 이 때문에 Lind and Hasofer(1974)가 표현 형태에 따른 문제를 해결 하였고, Rackwitz and Fiessler(1978)가 비정규분포를 등가정규 분포로 변환하는 알고리즘을 개발하여 확률변수의 분포에 대한 제한문제를 해결하였다.
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참고문헌 (16)

  1. Cornell, C.A.(1969), "A Probability-Based Structural Code", Proceeding of The American Concrete Institute, Vol.66, No.12, pp.974-985. 

  2. Freudenthal, A.M. (1947), "The Safety of Structures", Electrical Transmission and Substation Structures, Vol.112, pp.125-180. 

  3. Jin, K.N., Park, Y.B. and Hong, E.S. (2012), "Improvement of Soft Ground Design Criteria using In-situ DB", Land & Housing Institute Research Report, pp.1-19. 

  4. Kim, B.S. and Kim, B.I. (2007), "Probabilistic Analysis and Design of the Spacing of Prefabricated Vertical Drains Considering Uncertainties in Geotechnical Property", Journal of the Korean Geotechnical Society Engineering, Vol.23, No.4, pp.125-132. 

  5. Kim, Y.S., Jeong, W.S., Jeong, H.C. and Im, A.S. (2006), "Prediction of Various Properties of Soft Ground Soils using Artificial Neural Network", Journal of Korea Society Civil Engineering, Vol.26, No.2, pp.81-88. 

  6. Lacasse, S. and Nadim, F. (1996), "Uncertainties in Characterizing Soil Properties." Uncertainty in the Geologic Environment, Madison ASCE, pp.49-75. 

  7. Lee, C.E. (2008), "Reliability Analysis and Evaluation of Partial Safety Factors for Wave Run-up", Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineering, Vol.20, No.4, pp.355-362. 

  8. Lee, K.H., Jung, D.S. and Park, C.D. (2006), "Settlement Estimation of Soft Ground considering Uncertainty in Geotechnical Properties", Journal of the Korean Institute for Structural Maintenance and Inspection, Vol.10, No.1, pp.477-482. 

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  10. Lee, T.S. (2008), A Study of the Comparison between Actual Consolidation Settlement and Prediction Settlement considering Reliability Theory Method on the Soft Ground, Mater's Thesis, Daejeon University, pp.1-10. 

  11. Lind, N.C. and Hasofer, A.M. (1974), "Exact and Invariant Second-Moment Code Format", Journal of the Engineering Mechanics, Vol.100, No.1, pp.11-121. 

  12. Park, C.H. (2009), A Study on the Prediction of Consolidation Settlement in Soft Clays, Master's Thesis, Pukyong National University, Korea, pp.1-10. 

  13. Phoon, K. K., and Kulhawy, F.H. (1999), "Characterization of Geotechnical Variability," Canadian Geotechnical Journal, Vol.36, pp.612-624. 

  14. Pugsley, A. (1995), "Report on Structural Safety", Journal of Structural Engineering, Vol.33, No.5, pp.141-149. 

  15. Sinozuka. M (1983), "Basic analysis of Structural Safety", Journal of Structural Engineering, Vol,109, No.3, pp.721-740. 

  16. Rackwitz, R. and Fiessler, B. (1978), "Structural Reliability under Combined Random Load Sequences", Computer and Structures, Vol.9, pp.484-494. 

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