 |
| 말뚝방정식의 유도 |
수평방향 하중을 받는 말뚝의 해석방법
단독말뚝과 무리말뚝의 해석에 대한 이론은 이미 오래 전부터 사용이 되어왔으며 컴퓨터의 발달과 함께 성장하여 왔다. 수평하중을 받는 주동말뚝의 대표적인 해석법으로는 지반반력법과 탄성해석법이 사용된다. 특히, 이러한 형태의 말뚝구조물 해석은 지반과 말뚝사이의 상호작용과 매우 깊은 관련이 있으며 지반과 말뚝의 상호작용을 어떻게 보느냐에 따라서 비선형해석과 선형해석으로 나뉘어 진다. 선형탄성해석법으로는 Chang이 제안한 방법이 있으며 대표적인 비선형해석법으로는 p-y해석법이 있다. p-y법의 특징은 지반과 말뚝의 관계에 따라서 지반반력과 수평변위의 관계를 나타내는 p-y곡선을 구하여 그 하중전이 특성을 파악할 수 있다. 말뚝에 그림과 같이 수평력과 모멘트 그리고 축하중이 동시에 작용하고 있는 경우에 말뚝의 기본방정식은 식(1)과 같이 나타낼 수 있다(Hetenyi, 1946).
수평하중말뚝의 지배방정식 (Winkler 모델)
|
|
지반반력과 수평변위의 관계
=> p-y 곡선을 적용
p-y 곡선의 종류
1. Matlock
2. Reese
3. O'neill
4. Kondner
|
축방향 하중을 받는 말뚝의 해석방법
수직하중을 받는 경우에는 수평방향 하중을 받는 말뚝에서 사용한 p-y곡선처럼 주면마찰력과 수직변위의 관계를 나타내는 t-z곡선과 선단지지력과 선단변위의 관계를 나타내는 q-z곡선으로 하중전이특성을 파악할 수 있다. 이러한 말뚝거동을 나타내는 곡선을 하중전이함수라고 한다. 말뚝이 축하중을 받고 있는 경우에 하중전이 말뚝의 기본방정식은 아래식과 같다.
축하중말뚝의 지배방정식
|
|
주면마찰력력과 수직변위의 관계
=> t-z 곡선을 적용
t-z 곡선의 종류
1. Vijayvergiya
2. Castelli
3. O'neill
4. Baquelin
5. Kraft
6. Ramberg
7. Kedzi
선단지지력과 수직변위의 관계
=> q-z 곡선을 적용
q-z 곡선의 종류
1. Vijayvergiya
2. Castelli
3. Baquelin
4. Gwizdala
|
무리말뚝의 해석방법
기본가정
1. 말뚝캡은 강성으로 변형이 생기지 않는다.
2. 말뚝을 해석함에 있어서 횡방향 하중에 대한 해석과 축방향 하중에 의한 해석은 서로 독립적으로 생각을 한다.
|
무리말뚝의 해석흐름도
기본가정
1. 기초의 변위(δ)를 가정한다.
2. 기초의 변위로부터 말뚝좌표계에서의 개개 말뚝의 변위(ε)를 결정한다.
3. 각 말뚝의 변위를 경계조건으로 해서 단독말뚝의 두부에 작용하는 수평력과 모멘트를 구한다.
4. 전 단계에서 구한 개개 단독말뚝의 수평력과 축력 모멘트의 합(P')을 구한다.
5. 무리말뚝에 실제로 작용한 하중과 전단계에서 구한 힘과의 차이(ΔP)를 구한다.
6. 강성매트릭스(S)를 구한다.
7. 강성매트릭스 역행렬(S-1)과 ΔP를 곱해서 Δδ를 구한다.
8. δ = δ + Δδ로 새로운 무리말뚝변위를 가정한다.
9. Δδ가 허용범위안에 들어 올 때까지 반복하여 계산한다.
|
|
다양한 하중전이함수
수평하중을 받는 말뚝기초의 거동을 분석하기 위해서 지반반력과 수평변위의 관계를 나타내는 p-y곡선을 구하여 그 하중전이 특성을 파악할 수 있다. 또한 수직하중을 받는 경우에는 주면마찰력과 수직변위의 관계를 나타내는 t-z곡선과 선단지지력과 선단변위의 관계를 나타내는 q-z곡선으로 하중전이특성을 파악할 수 있다. 이러한 말뚝거동을 나타내는 곡선을 하중전이함수라고 한다. 아래는 프로그램에서 제공하는 다양한 하중전이 함수를 나타낸 것이다.
|
| p-y곡선의 종류 |
Softclay-Matlock |
Softclay-Matlock |
|
Stiffclay-Reese |
|
Stiffclay-Reese |
Stiffclay-Reese |
Sand-Reese |
c-φ soil-Reese |
|
|
|
| t-z곡선의 종류 |
Vijayvergiya |
Castelli |
O'neill |
Baquelin |
|
|
| q-z곡선의 종류 |
Vijayvergiya |
Baquelin |
Castelli |
Gwizdala |
|
|
|
HOME >> 제품정보 >> XPile Plus 관련 : 단말뚝(Single Pile)/무리말뚝(Group Pile) 횡방향 말뚝해석 프로그램
