1. 서론
2. 응답스펙트럼 해석법
2.1 응답스펙트럼 해석법
2.2 가상고정점(1/β) 이론
2.3 수평지반 반력계수에 따른β값 산정 방법
Table 1
Design Standard | kN/m3 |
---|---|
Highway Bridge (2013) | kh=1.208 ×(α•E0)1.1×D-0.31×(EI)-0.103 |
Seismic Design Standard of Port and Harbor(1999), Port and Harbor Design Standard(2014) | kh=0.15N×104 |
Fukuoka (Cheon et al.(2006)) | kh=0.691N0.406×104 |
Lee et al.(1996) (Cheon et al.(2006)) | kh=0.2N×104 |
Lee et al.(2001) | kh =0.29N0.8509×104 |
3. 해석 방법 및 해석 조건
3.1 표준단면 및 적용 물성
3.2 지진파 결정
3.3 응답스펙트럼 해석과 동해석 모델
4. 해석 결과 비교
4.1 가상고정점(1/β) 변화에 따른 말뚝 변위 및 최대 모멘트 비교
Table 3
Design Standard | kh(kgf/cm3) | 1/β(m) | Maximum Pile Moment(kN·m) | Maximum Pile Displacement(mm) |
---|---|---|---|---|
Highway Bridge (2013) | 1.11 | 4.27 | 586.32 | 17.52 |
Seismic Design Standard of Port and Harbor (1999), Port and Harbor Design Standard (2014) | 1.5 | 3.96 | 584.50 | 16.69 |
Fukuoka(Cheon et al. (2006)) | 2.0 | 3.68 | 527.19 | 14.49 |
Lee et al. (1996) (Cheon et al. (2006)) | 2.0 | 3.68 | 527.19 | 14.49 |
Lee et al. (2001) | 2.05 | 3.66 | 526.2 | 14.3 |
Table 4
Design Standard | kh(kgf/cm3) | 1/β(m) | Maximum Pile Moment(kN·m) | Maximum Pile Displacement(mm) |
---|---|---|---|---|
Highway Bridge (2013) | 4.40 | 3.02 | 592.41 | 14.42 |
Seismic Design Standard of Port and Harbor (1999), Port and Harbor Design Standard (2014) | 5.25 | 2.86 | 609.03 | 14.41 |
Fukuoka (Cheon et al. (2006)) | 3.56 | 3.19 | 574.65 | 14.41 |
Lee et al. (1996)(Cheon et al. (2006)) | 7.0 | 2.69 | 627.0 | 14.38 |
Lee et al. (2001) | 5.97 | 2.8 | 615.28 | 14.4 |
4.2 응답스펙트럼 해석 및 동해석 결과의 비교
4.2.1 말뚝 모멘트 결과
4.2.2 말뚝 변위 결과
4.3 말뚝의 안정성 검토
Table 5
5. 결론
‘Seismic Design Standard of Port and Harbor (1999)’ 및 ‘Port and Harbor Design Standard (2014)’가 제시한 수평지반 반력계수 식을 적용하여 잔교식 안벽의 모멘트 및 변위를 산정한 결과, 다른 식과 비교하여 결과값이 다소 크게 평가하여 보수적인 측면에서 기존 수평지반 반력계수(kh) 산정식 값을 응답스펙트럼 해석에 적용하여 사용해도 무방할 것으로 판단된다.
응답스펙트럼 해석으로 산정된 최대 모멘트 값이 동해석으로 산정된 모멘트 값보다 큰 값을 가지므로 보수적인 설계가 가능할 것으로 예측할 수 있으나, 지진파에 따라 해석 값의 차이가 달라지므로 추후 지반 조건 및 말뚝 특성 등 다양하게 조건을 변화시켜 해석을 수행할 필요가 있다고 판단된다.
응답스펙트럼 해석 및 동해석을 통해 말뚝의 깊이별 모멘트를 산정하여 비교한 결과, 동해석의 경우 가상고정점 아래 하부 영역에서 모멘트 값이 최대로 발생할 수 있으므로, 잔교식 안벽의 내진설계시 가상고정점 하부 지반 조건을 엄밀히 고려하여 해석할 필요가 있다고 판단된다.
응답스펙트럼 해석에 의한 말뚝의 최대 변위는 가상고정점의 영향으로 동해석에 의한 말뚝 최대 변위에 비해 상대적으로 작은 값을 보여주었다. 그러나, 가상고정점 상부에서 두 해석 방법에 의한 말뚝의 깊이별 모멘트 경향과 변위 경향은 유사한 것으로 나타났다.
전체적으로 응답스펙트럼 해석 결과 값이 더 큰 값을 가지는 것으로 나타나, 잔교식 안벽의 응답스펙트럼 해석에서 가상고정점의 적용이 보수적인 관점에서는 적절한 것으로 판단된다. 그러나 본 연구 결과는 가상고정점의 간편한 산정을 위해 단일 지층으로만 해석을 진행하여 추후 다층지반에 대한 연구가 필요하며, 또한 본 연구에서 이용한 동해석 결과에 대해서도 향후 동적원심모형 실험 및 기존 사례 연구를 통한 검증이 필요하다.