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[국내논문] 가설흙막이벽의 엄지말뚝(H형강) 휨응력 검토시 플랜지의 고정점간 거리(I)에 대한 이론적 검토사례 원문보기

地盤 : 한국지반공학회지, v.33 no.3, 2017년, pp.43 - 49  

이정배 ((주)한빛구조엔지니어링 구조설계부) ,  곽민경 ((주)한빛구조엔지니어링 구조설계부)

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문제 정의

  • 흙막이벽의 H형강 엄지말뚝 설계시 허용 휨응력은 I / β 값에 의해 결정되며, 여기서 I은 플랜지 고정점간 거리, β는 압축플랜지의 폭이다. 본 소고에서는 허용휨응력 산정 기준에서의 I값의 의미에 대한 고찰을 통해 각 각의 흙막이 공법별로 합리적인 I값의 적용 방안에 대해 검토하였다.

가설 설정

  • 즉, H-pile+토류판의 경우 횡좌굴이 발생 가능하며, SCW, CIP, H-pile + 숏크리트 공법의 경우 Soil Cement, 콘크리트, 콘크리트(또는 암반)와 숏크리트가 H형강의 웨브부와 플랜지부를 횡방향으로 구속하고 있기 때문에 횡좌굴 현상이 발생할 가능성은 없다. 따라서 가설 흙막이벽의 엄지말뚝 H파일의 허용 휨응력값을 결정하는데 있어 중요한 변수인 I 값은 횡좌굴의 발생 여부를 고려하여 합리적으로 적용되어야 하며, 횡좌굴이 발생하지 않은 경우는 허용 휨응력의 최대값을 사용하는 것이 타당할 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
흙막이벽의 H형강 엄지말뚝의 허용 휨응력은 어떻게 결정되나? 흙막이벽의 H형강 엄지말뚝 설계시 허용 휨응력은 I / β 값에 의해 결정되며, 여기서 I은 플랜지 고정점간 거리, β는 압축플랜지의 폭이다. 본 소고에서는 허용휨응력 산정 기준에서의 I값의 의미에 대한 고찰을 통해 각 각의 흙막이 공법별로 합리적인 I값의 적용 방안에 대해 검토하였다.
흙막이벽의 H형강 엄지말뚝 부재의 휨 거동에 대한 특징은? 엄지말뚝과 지지구조를 가지는 버팀 흙막이벽 형식으로 굴착을 시행하는 경우 굴착진행에 따라 변화하는 토압에 대하여 굴착단계별로 해석하고 각 단계에 발생하는 하중값(축력, 휨모멘트, 전단력)에 대해 엄지말뚝이 내력을 확보할 수 있도록 설계한다. 일반적으로 흙막이벽의 H형강 엄지말뚝 부재는 토압에 의한 휨 거동이 지배적이며, 따라서 토압에 의해 발생하는 휨모멘트와 전단력에 의해 부재의 크기가 결정된다.
SCW CIP 등의 공법이 휨에 의한 횡좌굴이 발생하지 않는 이유는? H-pile에 토류판을 설치하는 경우는 토류판과 뒷채움 토사의 횡구속효과를 확신할 수 없으므로 휨에 의한 횡좌굴이 발생 가능할 것으로 예상된다. 그러나 SCW, CIP, H-pile + 숏크리트 공법의 경우, 각각 Soil Cement, 콘크리트, 콘크리트(또는 암반)와 숏크리트가 H형강의 웨브부와 플랜지부를 횡방향으로 구속하고 있기 때문에 횡좌굴 현상이 발생할 가능성은 없다.
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참고문헌 (6)

  1. Korean Geotechnical Society(2015), Foundation Design Manual for Structures(in korean language), pp.568-573 

  2. Sim, J. U., Jeong, S. S., and Lee, J. H.(2015), "Numercial analysis of Self-Supported Earth Retaining Wall with Stabilizing Piles", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.31(5), pp.35-46. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Jeong, D. U., Im, J. C., Yoo, J. W., Seo, M. S., Koo, Y. M., and Kim, S. J.,(2013), "An Experimentel Study on the Inclined Earth Retaining Structure in Clay", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.29(6), pp.63-75. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Sho, K. H., and Yang, K. Y.(2009), "Study on the Application od Double-up Method for Framework", Journal of the Architectureal Institue of Korea, Vol.25(9), pp.191-198. 

  5. Sho, K. H.(2011), "Study on the Application of Semi-open cut Top-Down Construction for Framework", Journal of the Korean Association for Spatial Structures, Vol.11(2), pp.129-138. 

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  6. Edwin, H., Charles, N., and James, E.(1992), Design of Steel Structures third edition, pp.288-293. 

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