제품정보 : XPILE PLUS - 1. 제품소개 라. 해석방법

HOME >> 제품정보 >> XPile Plus 관련 : 단말뚝(Single Pile)/무리말뚝(Group Pile) 횡방향 말뚝해석 프로그램

프로젝트 정보를 입력합니다.

프로젝트 입력상자
프로젝트	프로젝트의 이름을 저장하는 상자입니다.
회사명	프로젝트 수행 회사명입니다.
작성자	프로젝트 수행자의 이름을 설정합니다.
작성날짜	최초작성날짜를 설정합니다. 여기에는 날짜를 비롯해서 요일 및 시간이 부가적으로 설정된다. 설정내용은 결과 리포트 파일을 보면 확인이 가능하다.
수정날짜	프로젝트가 마지막으로 수정된 날짜를 설정합니다. 여기에는 날짜를 비롯해서 요일 및 시간이 부가적으로 설정된다. 설정내용은 결과 리포트 파일을 보면 확인이 가능하다. 이 값은 수정 후 저장 할 때마다 새롭게 덮어쓴다.
작업내용	프로젝트에 관한 내용을 메모하는 곳입니다.
기타사항	프로젝트에 관한 추가 내용을 메모하는 곳입니다.

지층의 구성정보를 입력합니다.

프로젝트 입력상자
지층이름	현재지층의 이름을 설정합니다. DB에 저장할 경우는 이 이름으로 저장된다.
내부마찰각	현재지층의 내부마찰각을 설정합니다(degree).
점착력	현재지층의 점착력을 설정합니다.
단위중량	현재지층의 단위중량을 설정합니다.
포화중량	현재지층의 포화중량을 설정합니다.
지층색	현재지층의 지층색을 설정합니다. 각각의 지층을 구분하기 위해서 사용된다.
지반분류	현재지층의 대표적인 지반분류을 설정합니다. 이 값을 참조하여 DB로부터 검색할 수 있습니다.
지층두께	현재 편집하고 있는 지층의 두께를 설정한다. 각층의 합계가 말뚝의 길이를 넘도록 설정하는 것이 좋다.
지층경사	현재 편집하고 있는 지층의 경사를 입력한다. 화면상에서 볼 때 좌측으로 기울어지면 (-)값이고 우측으로 기울면 (+)값이다. 이 값은 말뚝의 경사와 더불어 중요하므로 매뉴얼을 살펴보기 바란다.
다음으로 지하수위설정에 대해서 알아보자
지하수위	지반이 지하수위를 가지게 되면 그때의 지하수위 높이를 설정하면 된다. 이 값은 기본값으로 “0”을 가지고 있는데 이 값이 의미하는 바는 기층의 가장 밑에 지하수위가 위치하고 있음을 의미한다. 따라서 앞서에서도 설명하였듯이 지층의 총두께가 말뚝의 길이 보다 커야지 그렇지 않으면 의도하지 않았던 지하수위가 말뚝중간에 위치하게 되어 결과가 제대로 나오지 않는다.
단위중량	지하수의 단위중량을 입력하면 된다. 이값은 기본적으로 “1”값을 가지고 있으나, 해수의 경우에는 수정을 할 필요가 있다.

말뚝제원을 입력합니다.

프로젝트 입력상자
말뚝이름	말뚝의 이름을 지정하는 곳입니다. 이 값은 DB에 저장할 경우에도 사용됩니다.
말뚝수정	버튼을 클릭하면 말뚝단면설정 대화상자가 출력되어 수정할 수 있습니다. 대화상자에 대한 더 자세한 사항은 아래에 설명이 되어 있습니다.
설치방향	말뚝의 설치 방향을 설정합니다. 선택된 방향에 따라서 말뚝의 강성이 결정되어 해석에 사용된다. 따라서 말뚝이 원형이 아닌 경우(방향에 따라 강성이 다른 말뚝)에는 방향설정에 주의해야 한다.
설치좌표(X)	말뚝의 설치 X좌표를 지정하는 곳입니다. 이 값은 앞서 지층설정과 함께 설정된 최소X값과 최대X값 사이에 있어야 한다.
말뚝색	말뚝을 화면 표시하기 위해서 색을 지정합니다.
설치기준층	말뚝의 설치될 지층을 지정하는 곳입니다.
설치층기준 상대거리	말뚝이 설치된 지층으로부터 말뚝의 두부까지 거리를 지정하는 곳입니다. (+)값은 설치기준 지층보다 위에 존재하게 되고 (-)값은 아래에 존재하게 된다.
말뚝길이	말뚝의 길이를 지정하는 곳입니다.
말뚝기울기	말뚝의 설치될 기울기를 설정합니다. 0° 연직방향으로 설치됨을 의미합니다. 화면상에서 볼 때 좌측으로 기울어지면 (-)값이고 우측으로 기울면 (+)값이다. 이 값은 지층의 경사와 더불어 중요하므로 매뉴얼을 살펴보기 바란다.
Load DB	현재 선택된 말둑제원을 DB에 있는 내용으로 대체합니다. 이 버튼을 클릭하면 아래와 같이 현재 DB에 저장되어 있는 말뚝리스트가 나타난다. 먼저 말뚝의 종류를 선택한 후에 사용할 말뚝을 선택하면 된다. 사용말뚝의 상세 모양은 “자세히” 버튼을 클릭하면 볼 수 있다. 데이터베이스를 이용하면 입력이 보다 쉽고 빠르게 진행할 수 있다.
Save DB	현재 선택된 말뚝제원을 DB에 추가하는 기능입니다. 다음에 사용하기 편리하도록 추가 해놓는 것이 좋습니다. 물론 중복되는 이름이 있을 경우는 추가할 수 없습니다. 다른 이름으로 수정하신 후에 추가하면 됩니다.
두부조건	현재말뚝의 두부조건을 지정합니다. 미리 정의된 두부조건이 5가지가 있는데 이 중에서 하나를 택할수도 있고 두부에 하중이 재하될 경우는 사용자정의 형식지정에서 사용자가 임의의 값을 줄 수 있다. 하지만 이때에도 역시 변위, 처짐각, 모멘트, 전단력, 모멘트/회전각 중에서 2가지만 선택이 가능하다. 또한 마지막 조건(모맨트/회전각)은 FDM, p-y 해석인경우에만 유효한 옵션으로 그 외의 해석에서는 이 조건이 모멘트 값으로 대체가 된다. 따라서 모멘트와 모멘트/회전각값을 선택할 경우 해석시 에러가 발생한다. 부득이 이 두가지 옵션을 선택해야 할 경우에는 해석을 두 번에 나누어서 하거나 프로젝트를 복사한 후 그곳에서 해석옵션을 다르게 주고 해석하면 된다.
축하중	현재말뚝에 적용하는 축하중의 크기를 설정합니다.
하중종류	현재말뚝에 적용되는 하중을 정하중과 반복하중으로 구분하여 지정한다(p-y 해석에서 사용한다).
선단조건	현재말뚝의 선단조건을 지정합니다. 미리 정의된 선단조건이 5가지가 있는데 이 중에서 하나를 택할수도 있고 두부에 하중이 재하될 경우는 사용자정의 형식지정에서 사용자가 임의의 값을 줄 수 있다. 하지만 이때에는 변위, 처짐각, 모멘트, 전단력 중에서 2가지만 선택이 가능하다. 일반적으로 선단경계조건은 Hinge조건으로 해석한다.
말뚝단면수정	각 말뚝자체의 고유값을 설정합니다. 배포된 DB파일에서 선택한 후 사용자가 직접 입력하여 추가하거나 수정하거나 처음부터 직접 입력할 수도 있다. 상단의 말뚝형식에서 말뚝의 종류를 변경할 수 있는데 변경하게 되면 말뚝형식에 따라서 제원입력항목이 새롭게 추가되거나 없어진다. 예를들어 H말뚝으로 변경하면 H말뚝을 구성하기 위해서 추가로 필요한 에디트박스가 새로 나타난다.
말뚝종류	말뚝의 종류 Steel, PC, PHC, 현장타설말뚝, H-PILE 중에서 선택합니다.
말뚝이름	말뚝의 이름을 설정합니다.
그 외 말뚝정보	각각의 말뚝데이타를 설정합니다.

해석법에 따른 입력값을 설정합니다.

프로젝트 입력상자
분포하중설정	말뚝의 두부를 기준으로 말뚝에 작용하는 분호하중을 설정할 수 있다. 단, 이 값은 최소2개가 입력되어야 한다. 추가하기와 삭제하기버튼을 이용해서 추가와 삭제를 할 수 있다. 말뚝이 두부에 작용하는 하중이외에 수평력을 받는 경우에 사용할 수 있는 기능입니다. 위치는 말뚝의 두부를 기준으로 하며 말뚝의 길이 안에서 유효합니다.
사하중지층설정하기	말뚝에 사하중으로 작용하게 될 지층을 입력하는 곳입니다. 이 사하중지층설정은 말뚝의 축하중과는 별개로 입력을 받습니다. 대개의 경우에는 이값을 설정할 필요는 없으나 기초를 지반으로 모델링하여 기초의 단위중량을 넣어주면 기초의 자중으로 계산이 가능합니다. 이 값은 아래에 설명되어 있는 부가계수를 할증하여 실제 사하중 값으로 사용합니다. 이 경우에는 말뚝에 가해지는 축하중은 원래 축하중에 이 값을 더하여 해석을 합니다.
사하중부가계수	사하중지층에 대해서 계산된 하중에 대한 할증율을 나타낸다. 기본값은 “1.0”이다.
해석정밀도는 사용자가 FDM(finite-difference method)을 이용한 해석법(p-y)을 선택한 경우에 해당이 되며 각 세부항목에 대한 설명은 아래와 같다.
분할개수	FDM이나 p-y해석법으로 말뚝 해석시 하나의 말뚝을 몇 개의 요소로 나눌지를 설정하는 항목이다. 이 값이 크면 클수록 값은 비교적 정확하게 얻을 수 있으나 해석에 필요한 시간과 컴퓨터 메모리의 양이 많이 사용된다. 일반적으로 사용하는 최대값은 대략 300개 정도로 보면 그리 큰 무리는 없다. 사용자는 이 값을 설정할 때 값이 너무 많으면 해석에 필요한 시간이 많이 소요되지만 결과의 신뢰도는 높아진다. 이와 반대로 값이 너무 작으면 해석시간은 줄어들지만 말뚝해석값에 대한 신뢰도가 떨어지게 된다. 그렇다고 해서 무조건 많은 분할개수가 결과의 정밀도를 높여주는 것은 아니다. 어느 한계 이상이 되면 신뢰도는 높아지지 않고 해석시간만 늘어나는 임계값에 도달한다. 따라서 적당한 값으로는 80에서 200개 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
최대 반복계산 회수	FDM이나 p-y해석법은 반복법을 기본으로 한다. 따라서, 그 최대반복회수를 지정하여 주는 것이 해석시간을 줄일 수 있고 프로그램이 반복회수의 지정이 없을 경우 무한루프에 빠지는 오류를 사전에 방지할 수 있다. 프로그램을 수행하여 본 결과 대개의 해석예에서 보면 100회 미만에서 해석을 종료하였다. 해석결과에서 최대 반복회수와 같은 값이 나온다면 반복계산에 의해서 값이 수렴하기보다는 발산하는 경우가 있으므로 먼저 해석결과를 신뢰하기 전에 말뚝이 파괴되었는지 여부를 확인할 필요가 있다.
허용오차값	FDM이나 p-y해석법이 반복법을 기본으로 하고 있다고 앞서 설명을 하였다. 이 반복법의 종료조건중에 하나가 앞서 설명한 최대 반복회수이고, 여기에 하나 더 추가하면 허용오차값이다. 반복계산중에 오차가 여기에서 지정한 허용범위에 들어오면 반복계산을 종료한다. 본 프로그램에서는 기본값으로 1E-5(m)으로 설정되어 있다.
해석방법선택	아래 그림을 보면 횡방향 지지력 해석방법으로 선택할 수 있는 해석방법이 리스트에 있다. 여기서 해석하고자 하는 방법을 선택하면 오른쪽의 해석방법에 따른 입력사항 항목에 해석법이 추가 되고 각각의 해석법을 선택하면 각각의 방법에서 필요로 하는 입력항목이 활성화 된다.
특히, 해석방법으로 p-y해석법을 선택한 경우는 p-y 곡선에 대한 설정을 추가적으로 해주어야 한다. p-y곡선의 종류에 따른 자세한 내용은 매뉴얼을 참조하기 바란다. 여기서는 각 곡선에 따라서 입력이 필요한 내용에 대해서 설명을 한다. p-y 곡선 설정을 클릭하면 대화상자가 뜨는데 먼저 왼쪽의 그림을 보면 현재 p-y해석을 할 수 있는 지반의 종류가 리스트로 나와있다. 각 방법을 클릭할때마다 아래의 ε50과 J 그리고 반복하중회수가 활성화 되거나 비활성화된다. 각값의 공학적인 의미는 앞서서도 언급하였지만 매뉴얼을 참조하기 바란다. 리스트에 나와 있는 p-y 곡선형식에서 주목할항목은 “Userdefine"이다. 이 항목은 사용자가 실험이나 다른 문헌에서 얻은 p-y 곡선의 형태를 결정할 수 있는 것으로 좀더 기술적인 접근을 요하는 부분이다.
Userdefine	p-y해석을 선택하고 지층의 p-y곡선형태를 사용자정의 형식(userdefine)으로 선택을 하면 오른쪽에 있는 입력상자가 활성화된다. 여기서 중요한 사항은 바로 2개의 곡선 각각의 입력값이 2개 이상이 되어야 사용자 정의 p-y 곡선이 제대로 작동을 한다. 그 이유는 직선이나 곡선은 하나의 점으로는 성립할 수 없는 이치와 같다. 사용자 정의 p-y 곡선은 여기에 입력되는 값을 가지고 내부적으로 미리 p-y 곡선을 만들고 해석수행시 변위에 따른 반력을 그래프 상에서 얻어온다.
p-y 곡선 깊이설정	p-y해석을 선택하게 되면 앞서 설명한 p-y 곡선 종류와 더불어 p-y 곡선 출력깊이설정 버튼이 활성화되다. 여기서는 말뚝두부를 기준점으로 해서 p-y 곡선을 알아보고자 할때 사용할 수 있는 기능이다. 아래 그림에서 보는 바와 같이 p-y 곡선의 형태를 보고자 하는 깊이를 입력하면 된다.
그 외의 해석법에 따라 입력되는 값의 공학적인 의미는 매뉴얼과 예제를 참조하기 바란다.

해석을 수행합니다.

프로젝트 해석상자
선택한 방법에 의해서 해석을 수행합니다.

입력된 해석단면을 보여줍니다.

프로젝트 입력상자
단면설정	화면에 표시할 항목을 설정할 수 있습니다. 여기에 해당하는 체크 박스를 On 하거나 Off 하면 즉시 왼쪽에 보이는 캔버스에서 나타나거나 사라지게 할 수 있습니다.
화면갈무리	화면을 그림화일 형식으로 저장할 때 사용합니다.
도면옵션	화면에 표시하는 눈금자의 설정을 할 수 있다. 먼저 가로축표시 여부와 가로축 눈금표시여부를 선택할 수 있고 축에서 보조눈금과 주눈금의 간격과 크기 그리고 색을 설정할 수 있습니다. 아래에는 세로축에 대한 항목이 동일하게 배치되어 있습니다.
도면좌표	마우스가 움직임에 따라 현재 도면상의 좌표를 X , Y 값으로 표시합니다.