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교대 말뚝기초 설계 시 적용되는 횡방향 스프링정수의 신뢰성 평가
Reliability Evaluation of Lateral Spring Constant Applied in Design of Pile Foundation for Bridge Abutment 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.21 no.5, 2020년, pp.13 - 21  

도종남 (Safety&Disaster Prevention Research Division, Korea Expressway Corporation Research Institute) ,  김낙영 (Safety&Disaster Prevention Research Division, Korea Expressway Corporation Research Institute) ,  이현승 (Planning Coordination Office, Korea Expressway Corporation)

초록
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본 연구에서는 교대 말뚝기초 설계 시 적용되는 횡방향스프링정수(k1)의 신뢰성에 대한 평가를 실시하였다. 이를 위하여 Chang(1937)이 제안한 변위법으로 설계된 교대 말뚝기초의 횡방향변위 예측관련 인자의 신뢰성을 ◯◯교와 ◯◯IC2교의 설계계산서를 기반으로 수계산 및 수치해석(p-y 분석)으로 파악하였다. 그 결과, 변위법 보다 수치해석으로 산정된 k1값이 더 작게 나타났다. 이는 시공 시 발생되는 횡방향 변위가 설계단계에서의 예측값 보다 더 크게 발생할 수 있음을 의미한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the reliability of the lateral spring constant (k1) applied during design of pile foundation for bridge abutment was evaluated. To do this, the reliability of the factors related to the prediction of the lateral displacement of the abutment pile foundation, which was designed based on...

주제어

#수평지반반력계수   #수평변위   #횡방향스프링정수   #말뚝   #p-y 해석  

표/그림 (21)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 교대 측방유동의 원인구명을 위해 변위법을 기반으로 한 Chang(1937) 방법으로 설계된 교대 말뚝기초의 횡방향변위 예측관련 인자의 신뢰성을 Fig. 5~7과 같은 ○○교와 ○○IC2교의 사례로 파악하고자 하였다. 각 교량의 상세를 요약하면 Table 4와 같다.
  • 본 연구에서는 교량의 교대 기초부 말뚝의 횡방향 거동에 대한 평가를 위해 Chang(1937)에 제안한 변위법으로 설계된 교대 말뚝기초의 횡방향 변위 예측관련 인자의 신뢰성을 ○○교와 ○○IC2교의 설계계산서를 기반으로 수계산 및 수치해석으로 파악하고자 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 교량의 교대 기초부 말뚝의 횡방향스프링정수의 신뢰성을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 Chang(1937)이 제안한 변위법으로 설계된 교대 말뚝기초의 횡방향변위 예측관련 인자를 도출하고 기 시공된 2개소의 교량 설계계산서를 기반으로 수계산 및 수치해석 결과를 비교 분석하였다.
  • 본 연구에서는 변위법에 의해 산정되는 기초의 횡방향변위를 평가하기 위하여 기초 높이의 0.5H에 해당되는 심도만큼 지반의 파괴가 일어났을 경우를 가정 하여 토압의 유형을 3가지 형태로 나누어 산정하였다(Table 5 참고). 여기서 수직하중 및 모멘트는 동일하고 파괴면에 대한 횡방향토압이 평상시 토압에 더해지는 것으로 가정하였으며 이를 나타내면 Fig.

가설 설정

  • 5H에 해당되는 심도만큼 지반의 파괴가 일어났을 경우를 가정 하여 토압의 유형을 3가지 형태로 나누어 산정하였다(Table 5 참고). 여기서 수직하중 및 모멘트는 동일하고 파괴면에 대한 횡방향토압이 평상시 토압에 더해지는 것으로 가정하였으며 이를 나타내면 Fig. 8과 같다. 이와 같은 토압의 가정은 측방유동지반에 근입된 말뚝기초의 거동을 연구한 JRA(2002), Carter & Kulhawy(1992), Ashford et al.
  • 횡방향하중을 받는 말뚝의 해석법은 횡방향하중을 받는 말뚝을 탄성기초 위의 보처럼 취급하는 것으로, 탄성지반을 일련의 독립 탄성스프링으로 간주한 Winkler(1867)모델 지반에 의해 보가 지지된다는 가정을 기초로 한다. 이와 같은 스프링의 강성인 횡방향지반반력계수는 Eq.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
변위법과 p-y곡선법이 횡방향하중을 받는 말뚝의 해석 시 많이 사용되는 이유는 무엇인가? 유한요소법은 다양한 해석모델을 적용할 수 있어 말뚝과 지반이 상호작용할 수 있는 고유한 물성을 반영할 수 있으나, 해석에 쓰여지는 지반의 변형특성을 명확하게 평가하는 것이 난해하고 지반-말뚝 경계조건 등을 구명하는 것이 복잡하다. 그러나, 변위법과 p-y곡선법은 지반의 연속성은 무시되지만 계산에 필요한 입력물성이 간단하고 해석 또한 간편하여 횡방향하중을 받는 말뚝의 해석 시 많이 쓰여지고 있다. 변위법은 말뚝을 탄성지반에 지지된 보로 가정하여 지반에 근입된 말뚝의 휨 변형을 해석하는 방법으로 지반의 강성이 심도별로 일정한 것으로 가정한 Chang(1937)의 방법이 많이 쓰여지고 있다.
교대의 측방유동의 특징은 무엇인가? 교대의 측방유동은 신축이음부의 파손 및 인접구조물, 지하매설물 등에 영향을 미쳐 막대한 손실을 초래한다. 이는 횡방향하중을 받는 말뚝의 측방이동이 큰 요소로 작용하는데, 횡방향하중을 받는 말뚝의 경우 거동평가 방법에는 변위법, p-y곡선법, 유한요소법 등이 있다.
교대의 측방유동의 원인은 무엇인가? 교대의 측방유동은 신축이음부의 파손 및 인접구조물, 지하매설물 등에 영향을 미쳐 막대한 손실을 초래한다. 이는 횡방향하중을 받는 말뚝의 측방이동이 큰 요소로 작용하는데, 횡방향하중을 받는 말뚝의 경우 거동평가 방법에는 변위법, p-y곡선법, 유한요소법 등이 있다. 유한요소법은 다양한 해석모델을 적용할 수 있어 말뚝과 지반이 상호작용할 수 있는 고유한 물성을 반영할 수 있으나, 해석에 쓰여지는 지반의 변형특성을 명확하게 평가하는 것이 난해하고 지반-말뚝 경계조건 등을 구명하는 것이 복잡하다.
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참고문헌 (12)

  1. Ashford, S. A., Boulanger, R. W. and Brandenberg, S. J. (2011), Recommended Design Practice for Pile Foundations in Laterally Spreading Ground, Pacific Earthquake Engineering Research Center College of Engineering University of California, Berkeley, pp. 33-37. 

  2. Carter, J. P. and Kulhawy, F. H. (1992), Analysis of laterally loaded shafts in rock, Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 118, No. 6, pp. 839-855. 

    상세보기 crossref

  3. Chang, Y. L. (1937), Discussion of lateral pile loadin feagin, Transactions of ASCE, Vol. 102, pp. 272-278. 

  4. Cubrinovski, M. and Ishihara, K. (2007), Simplified analysis of piles subjected to lateral spreading : parameters and uncertainties, 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, No. 1385, pp. 8-10. 

  5. Hong, W. P., Lee, K. W., Cho, S. D. and Lee, J. H. (2007), Evaluation on lateral movement of piled bridge-abutments on soft grounds under lateral flow, Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 27, No. 5, pp. 305-312. 

  6. Ishihara, K. and Cubrinovski, M. (1998), Soil-Pile Interaction in Liquefied Deposits undergoing Lateral Spreading, XI Danube- European Conference, Croatia (Keynote Lecture), pp. 6-10. 

  7. Japanese Architecture Ministry of Public Works Research Institute (1983), A Study on Pile Foundation of the Slope on the Panel Board, Japanese architecture Ministry of Public Works Research Institute structure Bridge Foundation Laboratory, No. 1949, pp. 12-48. 

  8. Jasim, M. A., Zamri, C. and Mohd, R. T. (2010), Influence of group configuration on the lateral pile group response subjected to lateral load, Eletronic Journal of Geothchnical Engineering, Vol. 15, pp. 761-772. 

  9. JRA (2002), Specifications for highway bridges, Japan Road Associaion, pp. 172-185. 

  10. Korean Society of Civil Engineers (2008), Highway bridge design criteria explanations-infrastructure-, Korean Society of Civil Engineers, pp. 150-204. 

  11. Winkler E. (1867), Die Lehre von Elasticitat und Festigkeit, H. Dominic us, Prague, pp. 182-184. 

  12. Yoshida (1972), A method to estimate modulus of horizontal subgrade reaction for a pile, Journal of Japanease Geotechnical Engineering, Vol. 12, No. 3, pp. 23-38. 

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