[논문]경사지에서 콘크리트 전주의 근입깊이에 대한 해석적 연구

윤기용; 김응석; 이승현

doi:10.5762/kais.2014.15.2.1164

경사지에서 콘크리트 전주의 근입깊이에 대한 해석적 연구
An Analytical Study on the Embedded Depth of Concrete Poles in Inclined ground 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.15 no.2, 2014년, pp.1164 - 1169

윤기용 (선문대학교 토목공학과) , 김응석 (선문대학교 토목공학과) , 이승현 (선문대학교 토목공학과)

초록
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해마다 태풍과 같은 자연재해에 의해 경사지에 설치된 전주의 전도피해가 발생하고 있지만, 현행 전주설계 기준에는 경사지에서의 전도안전율에 대한 기준이 미비하다. 본 연구에서는 설계기준의 기본개념을 적용하여 경사지에서의 지반 저항모멘트를 범용 해석 프로그램 L-Pile Plus13.8로 해석하여 산정하였다. 현 설계기준이 제시하는 보정근입깊이를 적용하더라도 경사지의 지반 저항모멘트는 지반경사각이 클수록 크게 감소하였다. 경사지에 설치된 전주가 평지에 설치된 전주와 같은 정도의 지반 저항모멘트를 갖기 위해서는 현행 경사지 보정근입깊이에 1.5~3배 증가시킬 필요가 있는 것으로 연구되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Overturning of concrete poles are occurred annually due to natural disaster such as a typhoon. The present code for the resisting moment and the safety on overturning of concrete poles in inclined ground is inadequate. In this study, the concept of the code for those in flat ground is applied to calculate the resisting moment in inclined ground using general analysis program L-Pile Plus13.8. According to the analytical results, the resisting moment in inclined ground is rapidly decrease as increasing the slope angle although the embedded depth are added by the additional embedded depth on the code. It is revealed that the capacity in inclined ground is equivalent to that in flat ground if additional embedded depth is increased from 1.5 to 3 times.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

5배씩 증가시켜 가며 해석을 실시하였다. 경사지에서의 지반 저항모멘트가 평지에서 발휘하는 지반 저항모멘트의 크기의 수준으로 발현될 때의 근입깊이를 찾아 지반 저항모멘트를 증가시키기 위한 근입깊이를 도출하고자 하였다. 전주의 길이는 앞에서와 마찬가지로 12m, 14m.
8[4]을 사용하여 산정하고자 하였다. 또한 경사지에 설치된 전주에 대해서 지반 저항모멘트의 크기가 평지에 설치된 전주와 같은 정도를 갖도록 근입깊이를 변화시켜 해석하여 경사지에서 합리적인 근입깊이를 산출하려고 하였다.
본 연구에서는 경사지에 설치된 전주에 대하여 지반경사각에 따른 지반 저항모멘트를 범용 해석 프로그램 L-Pile Plus13.8[4]을 사용하여 산정하고자 하였다. 또한 경사지에 설치된 전주에 대해서 지반 저항모멘트의 크기가 평지에 설치된 전주와 같은 정도를 갖도록 근입깊이를 변화시켜 해석하여 경사지에서 합리적인 근입깊이를 산출하려고 하였다.

제안 방법

경사지에서 필요한 근입깊이를 찾아내기 위하여 근입 깊이를 보정근입깊이(A)에 0.5배씩 증가시켜 가며 해석을 실시하였다. 경사지에서의 지반 저항모멘트가 평지에서 발휘하는 지반 저항모멘트의 크기의 수준으로 발현될 때의 근입깊이를 찾아 지반 저항모멘트를 증가시키기 위한 근입깊이를 도출하고자 하였다.
경사지의 경우 현행 설계기준으로는 지반 저항모멘트를 산정할 수 없는데, 본 연구에서는 지반해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 앞에서 언급한 설계개념대로 전주 말구의 수평변위가 0.3m(경사각 1°)이 되게 하는 수평하중을 찾아 회전중심까지의 거리를 곱하여 지반의 저항모멘트로 산정하였다.
경사지의 저항모멘트를 산정하기 위해서는 경사각을 0°(평지)~35°까지 5°씩 증가시켰으며 이때 근입깊이는 설계기준에 제시된 경사각과 지름의 비율에 따른 경사지보정근입깊이(A)를 추가 하여 해석을 수행하였다.

대상 데이터

지반해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 전주를 수평력을 받는 기둥으로 모델링하였으며 길이는 12m, 14m, 16m 전주를 대상으로 하였다. 전주의 근입깊이는 모래지반의 경우 설계기준에 제시된 표준근입를 사용하고, 점성토지반의 경우 설계기준의 표준근입깊이에 점성토지반의 최소 추가 근입깊이인 0.
지반해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 전주를 수평력을 받는 기둥으로 모델링하였으며 길이는 12m, 14m, 16m 전주를 대상으로 하였다. 전주의 근입깊이는 모래지반의 경우 설계기준에 제시된 표준근입를 사용하고, 점성토지반의 경우 설계기준의 표준근입깊이에 점성토지반의 최소 추가 근입깊이인 0.

성능/효과

(1) 지반해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하기 위한 해석모델을 타연구와 평지에서의 지반 저항모멘트를 비교하여 분석한 결과에 의하면 본 연구에서 사용한 해석모델이 타당한 것으로 판단된다.
(2) 현행 설계기준에서 사용하는 보정근입깊이(A)를 적용하여 지반 저항모멘트를 12m, 14m, 16m 전주를 대상으로 경사각을 0°~35°까지 5°씩 증가시켜 해석을 수행한 결과 모래지반과 점성토지반이 서로 다른 저항모멘트 감소율을 나타내었지만 결과적으로 경사각이 커짐에 따라 저항모멘트가 작아지는 것을 확인할 수 있었다.
(3) 경사지 보정근입깊이(A)를 1.5~3배 증가 시켜 수정한 근입깊이로 저항모멘트를 산정한 결과에 의하면 경사지의 저항모멘트를 평지에서의 저항모멘트만큼 증가시킬 수 있었다. 수정 근입깊이는 지반조건에 큰 영향을 받으며, 전주의 길이와 경사지의 각도에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
Fig. 2를 살펴보면 2kN의 수평하중에서 지반의 파괴가 발생하여 변위가 급격히 증가하고 있는데 본 연구에서의 해석결과는 지반파괴전까지 실험결과와 잘 일치하는 것을 알 수 있다.
특히 점성토지반에서 보다는 모래지반에서 감소하는 현상이 크게 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 12m 전주보다는 전주의 길이가 길어짐에 따라 지반 저항모멘트의 값의 감소폭이 큰 것을 알 수 있다. 따라서 전주의 전도 안정성을 확보하기 위해서는 현행 설계기준에서 제시하는 보정근입깊이(A)의 증가가 필요한 것으로 판단된다.
본 연구를 통하여 경사지에서의 전주의 근입깊이를 증가시킴으로써 전주의 전도 안정성을 향상시킬 수 있음을 해석적으로 입증하였다. 추가적으로 다양한 지반조건을 고려한 폭 넓은 해석과 실험을 병행하면 경사지에 설치되는 전주의 전도안정성을 증진시킬 수 있는 합리적인 설계기준을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
5~3배 증가 시켜 수정한 근입깊이로 저항모멘트를 산정한 결과에 의하면 경사지의 저항모멘트를 평지에서의 저항모멘트만큼 증가시킬 수 있었다. 수정 근입깊이는 지반조건에 큰 영향을 받으며, 전주의 길이와 경사지의 각도에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
지반해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 경사지의 지반 저항모멘트를 산정한 결과 설계기준에서 제시한 경사지 보정근입깊이(A)를 추가 근입하여도 평지에서의 지반 저항모멘트 보다 부족한 것을 해석을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 경사지의 저항모멘트를 증가시키기 위해서는 경사지 보정근입깊이(A)의 수정을 필요하며, Table 1의 지반조건을 갖는 경우에 12m, 14m, 16m 전주에 대하여 수정근입깊이를 해석적인 연구결과로 도출하여 정리하면 Table 3과 같다.

후속연구

따라서 평지에서와 동등한 지반 저항모멘트 성능을 확보하기 위해서는 지반조건별로 해석하여 근입깊이의 증가량을 합리적으로 산정할 수 있을 것으로 판단한다.
본 연구를 통하여 경사지에서의 전주의 근입깊이를 증가시킴으로써 전주의 전도 안정성을 향상시킬 수 있음을 해석적으로 입증하였다. 추가적으로 다양한 지반조건을 고려한 폭 넓은 해석과 실험을 병행하면 경사지에 설치되는 전주의 전도안정성을 증진시킬 수 있는 합리적인 설계기준을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지지물중 배전용으로 사용되는 전주는 어떻게 구분되는가?	오늘날 지지물중 배전용으로 사용되는 전주는 사용하는 재료에 따라 콘크리트주, 철주, 목주로 구분되며, 한국 전력 통계자료에 의하면 1961년에는 목주가 전체전주의 99.7%를 차지하고 있었으나 1987년부터는 콘크리트 전주가 절대다수를 차지하기 시작하여 현재 콘크리트 전주는 전체 지지물의 99.
	한국 전력 통계자료따르면 1961년에 목주가 차지하는 비율은 어느정도인가?	오늘날 지지물중 배전용으로 사용되는 전주는 사용하는 재료에 따라 콘크리트주, 철주, 목주로 구분되며, 한국 전력 통계자료에 의하면 1961년에는 목주가 전체전주의 99.7%를 차지하고 있었으나 1987년부터는 콘크리트 전주가 절대다수를 차지하기 시작하여 현재 콘크리트 전주는 전체 지지물의 99.9%인 약 7백만기가 전국에 설치되 었다.
	저항모멘트는 점성토지반과 모래지반에서 어디가 더 크게 감소하는 현상이 나타나는가?	경사각이 커짐에 따라 설계기준에서 제시한 보정근입 깊이(A)를 추가하여 설치한 경우에도 모래지반과 점성토지반 모두에서 지반의 저항모멘트는 경사각이 커짐에 따라서 감소하는 현상을 보이고 있다. 특히 점성토지반에서 보다는 모래지반에서 감소하는 현상이 크게 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 12m 전주보다는 전주의 길이가 길어짐에 따라 지반 저항모멘트의 값의 감소폭이 큰 것을알 수 있다.

참고문헌 (9)

K. Y. Yoon, Y. J. Kang, S. H. Lee, J. S. Park, Development of foundation reinforcing technique and supplementation installation for increasing the safety factor about upset of concrete pole, Ministry of Commerce, Industry and Energy, 2007.
Korean Electricity Association, Code for Electric Power, 2005.
D. G. Shin, K. Y. Yoon, S. H. Lee and G. S. Yi, "Analytical Study on resisting moment of concrete pole installed in sloped ground," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 8, No. 4, pp. 842-847, 2007.
Ensoft, L-Pile Plus13.8, 2005.
Japan Electricity Association, Code for Electric Technology -chapter for supply of electric power, 1992.
Korean electric power corporation, A study on safety of foundations of concrete pole considering soil conditions, Dept. of supply of electric power, 2004
Korean electric power corporation, Manual of supply of electric power, 2000
Lyman C. Reese, William M. Isenhower, and Shin-Tower Wang, Analysis and Design of Shollow and Deep Foundations, WILEY, 2005.
M. Y. Son, J. S. Lim, "Laterally Loaded Bearing Capacity of Concrete Poles in Clay Soils," Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 25, No. 4C, pp. 303-311, 2005

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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