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3차원 유한요소해석에 의한 얕은 기초의 지지력 특성

Bearing Capacity Characteristics of Shallow Foundation by Three Dimension FEM

박춘식 ( Park Choon-sik ) , 김종환 ( Kim Jong-hwan )
  • : 한국지반공학회
  • : 한국지반공학회논문집 35권3호
  • : 연속간행물
  • : 2019년 03월
  • : 17-24(8pages)

DOI


목차

1. 서 론
2. 해석 조건
3. 해석 결과 및 분석
4. 결 론
감사의 글
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본 연구는 지반 위 얕은 기초의 지지력에 대한 특성을 파악하기 위하여 지반 조건, 기초 크기, 기초 형상 등의 다양한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 기존의 지지력 이론과 비교ㆍ검토하였다. 유한요소해석 결과 극한지지력은 기초크기에 따라 지지력이 거듭제곱이나 로그 식으로 차츰 수렴하였고, 지반강도가 증가할수록 지지력 증가가 커지지 않는 직선적인 변화를 보였다. 기존 지지력 이론과 비교한 결과 순수모래는 지지력 비(qu(FEA)/qu(theory)) 가 Terzaghi식의 결과와 가장 유사하였다. 순수점토는 약 0.4∼0.6, 일반토사는 0.3∼1.3 정도로 산정되었고, 지반강도가 증가할수록 지지력 비가 감소하면서 1.0 이하로 나타났다. 기초 크기에 따른 지지력을 1.0m 기초의 지지력으로 정규화 시킨 지지력 비(qu/qu(1.0))는 순수모래에서 φ=25°, 30°, 35°일 때 이론식의 35%, 15%, 5% 정도로 산정되었고, 순수점토는 크기 효과가 없었으며, 일반토사는 지반강도가 작은 경우에 순수모래의 이론식에 대해 약 10% 이하로 나타났다. 지반강도 증가에 따른 지지력 비는 내부마찰각의 영향이 큰 것으로 나타났다. 기초형상별 지지력 비에 따른 형상계수는 기초형상에 따라 다르게 나타났고, 원형기초는 1.5, 정사각형 기초는 1.3, 직사각형 기초와 연속 기초는 1.1∼1.0의 형상계수를 나타내었다.
The purpose of this study is to understand the characteristics of bearing capacity of shallow foundation on the grounds. We made a comparative study of existing bearing capacity theory, based on the three-dimensional finite element analysis with a variety of conditions such as ground condition, foundation scale and foundation shape. In the finite element analysis, the ultimate bearing capacity showed a gradual convergence in the form of exponential function or logarithm function according to the foundation scale. Although the shear strength increased, the bearing capacity tended not to increase but change linearly. In the results of comparative study of existing bearing capacity theory, bearing capacity ratio (qu(FEA)/qu(theory)) of pure sand has the outcome closest to those of the Terzaghi method. Pure clay turned out to be about 0.4∼0.6 while normal soil was changed in a range of 0.3∼1.3. As shear strength is increased, the results turned out to be less than 1.0. Bearing capacity ratio (qu/qu(1.0)), normalized at 1.0m bearing capacity, was about 35%, 15% and 5% of theoretical formula under the condition of =25°, 30° and 35°of pure sand; no scale effect was found with pure clay and the normal soil with lower soil strength level showed less than 10% of the theoretical formula of pure sand. Bearing capacity ratio of each case, in accordance with, the shear strength increase, was largely influenced by the internal friction angle. Shape factor of bearing capacity ratios classified by foundation shapes have different results according to the shapes; the shape factor of circular foundation is 1.50, square foundation is 1.30, rectangular and continuous foundations are 1.1∼1.0.

UCI(KEPA)

간행물정보

  • : 공학분야  > 토목공학
  • : KCI 등재
  • : -
  • : 월간
  • : 1229-2427
  • :
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1999-2019
  • : 2070


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1PHC-W 흙막이 벽체를 이용한 건축물 지하증설벽체에서 PHC-W말뚝의 선단지지력 산정에 관한 연구

저자 : 김채민 ( Kim Chea Min ) , 윤대희 ( Yun Daehee ) , 이창욱 ( Lee Chang Uk ) , Johannes Jeanette Odelia , 김성수 ( Kim Sung Su ) , 최용규 ( Choi Yongkyu )

발행기관 : 한국지반공학회 간행물 : 한국지반공학회논문집 35권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 5-16 (12 pages)

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최근 도시 인구의 밀집으로 대형구조물의 건설이 증가하고 있으며 이와 더불어 대형구조물의 기초도 발전하고 있다. 2000년대 말에 일본의 기술을 도입하여 PHC말뚝은 많은 구조물에 사용되고 있다. 최근 PHC말뚝의 장점을 이용하여 흙막이 벽체로의 사용에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 이 연구에서는 PHC-W 흙막이 벽체를 이용한 건축물 지하증설벽체에서 PHC-W말뚝을 주열식으로 시공하여 연직 압축정재하시험을 실시하였으며, 하중전이 측정을 통하여 PHC-W말뚝의 선단지지력을 산정하였다. 풍화암에 근입된 PHC-W말뚝의 지지력은 기존 PHC말뚝의 지지력과는 차이를 보였으므로, 주열식으로 시공된 PHC-W말뚝의 선단지지력 산정식을 제안하였다. 풍화암에 근입된 PHC-W말뚝의 단위극한선단지지력 산정식으로 주열식 군PHC-W말뚝과 단일PHC-W말뚝에서 각각 qb=13.3Nb 와 qb=6.8Nb로 제안할 수 있었다.

23차원 유한요소해석에 의한 얕은 기초의 지지력 특성

저자 : 박춘식 ( Park Choon-sik ) , 김종환 ( Kim Jong-hwan )

발행기관 : 한국지반공학회 간행물 : 한국지반공학회논문집 35권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 17-24 (8 pages)

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본 연구는 지반 위 얕은 기초의 지지력에 대한 특성을 파악하기 위하여 지반 조건, 기초 크기, 기초 형상 등의 다양한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 기존의 지지력 이론과 비교ㆍ검토하였다. 유한요소해석 결과 극한지지력은 기초크기에 따라 지지력이 거듭제곱이나 로그 식으로 차츰 수렴하였고, 지반강도가 증가할수록 지지력 증가가 커지지 않는 직선적인 변화를 보였다. 기존 지지력 이론과 비교한 결과 순수모래는 지지력 비(qu(FEA)/qu(theory)) 가 Terzaghi식의 결과와 가장 유사하였다. 순수점토는 약 0.4∼0.6, 일반토사는 0.3∼1.3 정도로 산정되었고, 지반강도가 증가할수록 지지력 비가 감소하면서 1.0 이하로 나타났다. 기초 크기에 따른 지지력을 1.0m 기초의 지지력으로 정규화 시킨 지지력 비(qu/qu(1.0))는 순수모래에서 φ=25°, 30°, 35°일 때 이론식의 35%, 15%, 5% 정도로 산정되었고, 순수점토는 크기 효과가 없었으며, 일반토사는 지반강도가 작은 경우에 순수모래의 이론식에 대해 약 10% 이하로 나타났다. 지반강도 증가에 따른 지지력 비는 내부마찰각의 영향이 큰 것으로 나타났다. 기초형상별 지지력 비에 따른 형상계수는 기초형상에 따라 다르게 나타났고, 원형기초는 1.5, 정사각형 기초는 1.3, 직사각형 기초와 연속 기초는 1.1∼1.0의 형상계수를 나타내었다.

3함수비 증가에 따른 심층혼합지반의 강도특성

저자 : 박춘식 ( Park Choon-sik ) , 최준삼 ( Choi Jun-sam )

발행기관 : 한국지반공학회 간행물 : 한국지반공학회논문집 35권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 25-35 (11 pages)

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심층혼합지반의 강도설계를 위한 실내강도 특성을 파악하고자 점토질, 모래질, 자갈질의 20가지 지반조건, 8%, 10%, 12%, 14%의 4가지 안정재 혼합비조건, 포화도 100%에 대한 함수비와 그 때의 함수비에 10%, 20% 증가된 3가지 함수비조건에 대하여 7일 및 28일 양생기간 별로 두 개씩 총 640개의 공시체를 제작하여 일축압축강도에 대한 실내시험을 수행하였다. 점토질 지반의 경우 안정재 혼합비가 증가함에 따라 강도가 증가하지만 양생기간에는 관계없이 비슷하게 나타났으며, 심층혼합시료의 강도발현에 함수비에 대한 영향이 다른 지반에 비해 비교적 적을 것으로 판단되었다. 모래질 지반은 안정재 혼합비가 증가할수록 강도증가량이 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났고, 또한 함수비 증가가 강도증가 효과를 감소시키는 것으로 판단되었다. 자갈질 지반은 안정재 혼합비 14% 이상에서는 강도발현에 영향이 커서 강도증가가 크게 나타났지만 모래질 지반에 비하여 양생에 따른 강도비는 작게 나타났다.

4CPT 기반 액상화 평가를 위한 포항지역 세립분 함량 예측 및 변동성 평가

저자 : 봉태호 ( Bong Tae-ho ) , 김성렬 ( Kim Sung-ryul ) , 유병수 ( Yoo Byeong-soo )

발행기관 : 한국지반공학회 간행물 : 한국지반공학회논문집 35권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 37-46 (10 pages)

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최근 다른 현장시험에 비하여 비교적 정확성이 높은 CPT 기반 액상화 평가법의 사용이 증가하고 있다. CPT 기반액상화 평가는 다양한 흙의 특성을 예측하고 이를 액상화 평가에 활용할 수 있다. 특히, 세립분 함량은 CPT 기반액상화 평가에서 중요한 입력 변수 중 하나로 이에 대한 정확한 예측식의 사용 및 예측 변동성을 정량적으로 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 2017년 포항지진 시 액상화 현상이 관측된 지점에서 수행된 CPT 자료를 이용하여 기존 세립분 함량 예측식들의 오차를 분석하고 포항지역에 적합한 세립분 함량 예측식을 선정하였다. 또한, 지반의 고유한 변동성을 분석하고 CPT의 측정오차, 선정된 예측식에 대한 변환 불확실성을 고려한 세립분 함량의 예측 변동성을 정량적으로 평가하였다.

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