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수치해석기반의 동적 p-y 곡선 산정
Evaluation of Dynamic p-y Curve Based on the Numerical Analysis 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.33 no.12, 2017년, pp.59 - 73  

박정식 (연세대학교 토목공학과) ,  정상섬 (연세대학교 토목공학과)

초록
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3차원 유한요소 프로그램(PLAXIS 3D)를 이용한 수치해석을 통하여 동적표면하중 하에서지반-말뚝 구조물의 상호작용을 평가하였다. 수치해석에 의한 진동대 실험 형태의 하중조건 및 지반시스템에 대한 동적 p-y곡선을 산정하고 이를 통하여 말뚝-지반의 조건, 말뚝의 선단부 조건, 재하조건 등을 고려하여 매개변수 연구를 하였다. 그 결과 주파수 1.4Hz 입력 진동수가 모형 말뚝-지반 시스템의 고유진동수 1.4Hz와 거의 일치하여 공진 현상이 발생하여서 다른 진동수의 결과와 비교시 다른 p, y 값을 보이고 있다. P-y 곡선에서 이를 대표할 수 있는 경향선을 나타내는 3차 다항함수로 표현하여 결과를 정리하였다. 특히 단독 말뚝의 경우 지배적인 곡선의 형태가 수학적인 증명을 통해 타원(ellipse)임을 밝혀냈다. P-y곡선의형태가 타원인 경우는 타원 방정식을 직접 지반-구조물의 동적설계나 해석에 이용하는 것이 바람직하다고 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Numerical analysis using 3D finite element program (PLAXIS 3D) evaluated the interaction of soil - pile structure under dynamic surface loading. The dynamic p-y curve of the 1-g shaking table experiment by numerical analysis was calculated, and the parametric studies were presented by considering th...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지반-구조물의 동적 상호작용을 반드시 고려해야 되는 건축물은? 보통 층수가 낮은 건물이나 단순한 강성 옹벽등의 경우처럼 상대적으로 견고한 지반에 있을 때에는 문제가 되지 않는다. 그러나 원자력발전소나 고층건물, 고속도로가 연약한 지반에 있는 경우는 지반-구조물의 동적 상호작용을 반드시 고려해서 설계 되어야 한다. 이때 지반-구조물 시스템의 비선형 거동의 이해와 분석은 동적 p-y곡선을 이용한다.
말뚝의 변위가 커지면 어떤 결과를 보이는가? 말뚝의 변위가 커지면 지반 저항력이 항복값에 도달하게 되고 지반에서의 말뚝의 변위와 지반 저항력 사이의 관계는 비선형성을 보이게 된다. 이때 말뚝과 지반의 관계는 비선형 p-y 곡선을 통해 나타낼 수 있다.
비선형 p-y 곡선을 통해 나타내는 방법의 장점과 단점은? 이때 말뚝과 지반의 관계는 비선형 p-y 곡선을 통해 나타낼 수 있다. 이 방법은 지반의 비선형성, 깊이에 따른 스프링계수의 변화, 지반의 층상구조를 고려할 수 있는 장점이 있는 반면, 지반을 대표하는 p-y곡선의 산정이 쉽지 않은 어려움이 있다. 이에 따라 수십년에 걸쳐 p-y곡선 산정을 위한 많은 실험적, 수치해석적 연구가 수행되었으며 지금까지 다양한 지반과 하중조건을 고려한 p-y곡선이 제안되었다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (14)

  1. American Petroleum Institute (API) (1987), Recommended practice for planning, Designing and constructing fixed offshore platforms, API Recommendation Practice 2A (RP 2A), 17th edition. 

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  3. Han, J.T., YOO, M.T., Choi, J.I., and Kim, M. M. (2010), "A Study on the Dynamic p-y Curves in Soft Clay by 1 g Shaking Table Tests", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.26, No.8, pp.67-75 (in Korean). 

  4. Iai, S. (1989), "Similitude for Shaking Table Tests on Soil-structure Fluid Model in 1 g Gravitational Field", Soils and Foundations, Vol.29, No.1, pp.105-118. 

  5. Kim, J.Y., Hwang, T.J., and Jeong, S.S. (2011), "Simplified Analysis of Pile Bent Structures and Minimum Reinforcement Ratio", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.27, No.5, pp.33-43 (in Korean). 

  6. Kim, S.R., Kim, S.H., Chung, C. K., and Kim, M.M. (2002), "The Evaluation of Dynamic Group Pile Effect by the Analysis of Experimental p-y Curves", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.18, No.1, pp.127-132 (in Korean). 

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  8. Matlock, H. (1970), "Correlations for Design of Laterally Loaded Piles in Soft Clay", Proceeding of Offshore Technology Conference, Houston, Texas, pp.577-594. 

  9. Meymand, P.J. (1998), Shaking table scale model tests of nonlinear soil-pile-superstructure interaction in soft clay, Ph D. Dissertation, University of California, Berkeley. 

  10. National Cooperative Highway Research Program (2001), "Static and Dynamic Lateral Loading of Pile Groups", NCHRP Report 461, Transportation Research Board - National Research Council., pp.13-21. 

  11. Yoo, M.T., Choi, J.I., Han, J.T. and Kim, M.M. (2013), Dynamic P-Y Curves for Dry Sand from Centrifuge Tests, Journal of Earthquake Engineering, Vol.17, No.7, pp.1082-1102. 

  12. PLAXIS 3D (2013), PLAXIS 3D user manual, Version 2.0, Brinkgreve, R.B. and Swolfs, W. M., PLAXIS Inc. 

  13. Reese, L. C. and Welch, R. C. (1975), "Lateral Loading of Deep Foundations in Stiff Clay", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 101, No.7, pp.633-649. 

  14. Yang, E. K., Yoo, M. T., Kim, H. U., and Kim, M. M. (2009), "Dynamic p-y Backbone Curves for a Pile in Saturated Sand", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.25, No.11, pp.27-38 (in Korean). 

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