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기초의 크기효과에 관한 수치해석
Numerical Analysis on the Size Effect of a Footing 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.1, 2015년, pp.778 - 784  

이승현 (선문대학교 토목공학과) ,  한진태 (한국건설기술연구원)

초록
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얕은기초의 지지력과 침하에 미치는 크기효과를 파악하기 위해 평판과 다양한 크기의 기초를 가정하여 유한요소해석을 수행하고 이론식에 의한 결과와 비교해 보았다. 해석에서 고려한 평판에 대하여 유한요소해석결과 얻은 극한지지력은 이론식에 의한 극한지지력에 비해 큰 차이를 보이지 않았다. 수치해석결과에 따르면 모래지반에 놓인 띠기초의 극한지지력은 이론식에 의한 극한지지력보다 크기효과의 영향을 크게 받았으며 점토지반에 놓인 띠기초의 경우 크기효과의 영향은 없었다. 정사각형기초에 대해서는 대체로 기초지반의 종류에 관계없이 크기효과의 영향이 없었다. 수치해석결과에 따르면 기초의 침하량은 기초지반 종류에 관계없이 이론식과는 달리 크기효과의 영향을 받아 대체로 그 크기가 기초폭에 비례하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Finite element analyses were conducted to investigate the size effect on the bearing capacity and settlement of shallow foundations, and the results were compared with those of theoretical equations. The calculated bearing capacity of the plate by numerical analysis and the theoretical equation was ...

주제어

#Size effect   #Finite element analysis   #Plate   #Strip footing   #Square footing  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 평판과 실제 기초의 크기가 다르므로 평판과 실제 기초 사이에 지지력과 침하량에 있어 차이가 있을 수 있는데 이를 크기효과(size effect)라 한다. 본 연구에서는 기초의 크기가 지지력과 침하량에 미치는 영향을 살펴보기 위해 기초의 형식에 따라 다양한 크기를 고려하여 유한요소해석을 수행하고 해석을 통해 구한 지지력과 침하량에 미치는 기초의 크기효과를 살펴보았다.
  • 얕은기초의 지지력과 침하에 미치는 기초의 크기효과를 살펴보기 위해 유한요소해석을 수행하고 그 결과를이론식에 의한 결과와 비교해 보았는데 연구결과 도출된 결론은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가장 신뢰성 있게 기초의 지지력을 예측하는 방법은? 기초의 지지력을 예측하는 다양한 이론적인 방법들[1-5]이 쓰이고 있으나 가장 신뢰성 있게 기초의 지지력을 예측하는 방법은 기초가 놓이는 지반에 대한 재하시험일 것이다. 이러한 재하시험의 가장 대표적인 방법이평판재하시험(plate load test)인데 시험에 쓰이는 평판은 보통 강철 재질로 두께는 25mm이고 지름은 150mm에서부터 722mm까지 다양하며 때로는 305mm ×305mm의 정사각형 평판이 쓰이기도 한다[6].
재하시험의 가장 대표적인 방법은? 기초의 지지력을 예측하는 다양한 이론적인 방법들[1-5]이 쓰이고 있으나 가장 신뢰성 있게 기초의 지지력을 예측하는 방법은 기초가 놓이는 지반에 대한 재하시험일 것이다. 이러한 재하시험의 가장 대표적인 방법이평판재하시험(plate load test)인데 시험에 쓰이는 평판은 보통 강철 재질로 두께는 25mm이고 지름은 150mm에서부터 722mm까지 다양하며 때로는 305mm ×305mm의 정사각형 평판이 쓰이기도 한다[6]. 현장재하시험에서 실제 크기의 기초에 대한 시험 대신 평판을 이용하여 시험을 하는 이유는 시험비용이 과다하다는 점과 더불어 단일 구조물이라도 다양한 크기의 기초가 쓰이기 때문이다.
기초의 폭이 커짐에 따라 지지력과 침하량이 비선형적으로 증가하게 되는 이유는? 크기효과가 유발되는 주된 요인은 응력이 전달되는영향깊이(influence depth)에 차이가 있다는 점과 깊은 위치의 흙에는 더 큰 상재압력(overburden pressure)이작용하게 되어 흙을 구속함으로써 지표면 근처의 흙보다 더 단단한 흙으로서 거동하게 된다는 점이다. 이러한 요인들 때문에 기초의 폭이 커짐에 따라 지지력과 침하량이 비선형적으로 증가하게 된다[7].
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참고문헌 (10)

  1. Terzaghi, K, Theoretical soil mechanics, John Wiley, New York, 1943. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/9780470172766 

    crossref

  2. Skempton, A. W, "The Bearing Capacity of Calys", Proceedings, Building Research Congress, Vol. 1, pp. 180-189, London, 1951. 

  3. Meyerhof, G. G, "Some Recent Research on the Bearing Capacity of Foundations", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 1, No. 1, pp. 16-26 (Reprinted in Meyerhof, 1982), 1963. DOI: http://dx.doi.org/10.1139/t63-003 

    상세보기 crossref

  4. Brinch Hansen, "A General Formula for Bearing Capacity", Bulletin No. 11, Danish Geotechnical Institute, Copenhagen, 1961. 

  5. DeBeer, E. E. and Ladanyi, B, "Experimental study of the bearing capacity of sand under circular foundations resting on the surface", Proceedings, 5th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 1, pp. 577-585. Paris, 1961. 

  6. Das, B. M, Principles of foundation engineering, PWS-KENT Publishing Co., pp. 195-199, 1990. 

  7. Bowles, J. E, Foundation anlaysis and design, McGraw-Hill Book Co., pp. 224-226, 1988. 

  8. Terzaghi, K., and Peck, R. B. Soil mechanics in engineering practice, 2nd ed., Wiley, New York., 1967. 

  9. Zimmermann, T. ZSOIL.PC Getting started, Elmepress international, Lausanne, Switzerland, 2013. 

  10. Bolton, M. D, "The Strength and dilatancy of sands". Geotechnique 1/36, pp. 65-78, 1986. DOI: http://dx.doi.org/10.1680/geot.1986.36.1.65 

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