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상부하중이 존재하는 소규모 굴착 흙막이 벽체의 변위에 대한 수치해석 연구

Title
상부하중이 존재하는 소규모 굴착 흙막이 벽체의 변위에 대한 수치해석 연구
Alternative Title
Numerical Analysis of Displacement of Small-Scale Excavation Retaining Wall with Surcharge Load
Author(s)
이정현
Keyword
탄‧소성해석, 유한요소해석, 계측, 흙막이 벽체, 소규모 굴착
Issued Date
2023
Publisher
한국해양대학교 대학원
URI
http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/13189
http://kmou.dcollection.net/common/orgView/200000668848
Description
탄⋅소성해석법과 달리, 유한요소해석은 입력변수가 상대적으로 많고 굴착에 따른 구조부재의 역학적 안정성보다는 굴착현장뿐만 아니라 주변지반과 기존구조물의 거동양상을 파악하는 변형에 대한 안정성 여부를 검토하는 일종의 변형해석이다. 즉 유한요석해석법은 지반과 구조물의 상호작용을 고려한 연속체 해석으로 볼 수 있다(Kim et al., 2020; Ou et al., 1996). 현재 가설 흙막이 설계실무자들 설계와 굴착 현장 유지관리자는 가설 흙막이 구조해석 제시된 탄⋅소성 해석결과에 크게 의존하고 있고 해석방법에 따른 결과 차이의 양상을 인지하지 못하고 있는 실정이다. 특히 굴착 현장 인근 상부에 건물 또는 구조물과 같은 상부 하중이 존재하는 경우 해석 결과 차이가 더 크게 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이와 같은 설계와 실무와의 차이를 해결해보고자 상부 하중이 존재하는 10m 이하 소규모 굴착 현장에서 굴착에 따른 가설 흙막이 벽체의 거동에 대하여 탄⋅소성 해석과 유한요소 해석을 실시하여 두 방법의 해석결과를 서로 비교하고 그 차이점을 분석하였다. 또한 굴착 현장에서 발생한 변위 계측 결과도 비교하여 현장 여건에 따른 두 방법의 차이도 분석하는데 목
적이 있다. 본 연구 결과는 향후 흙막이 가시설의 설계자와 굴착 현장의 시공, 유지관리자에게 가이드라인 역할을 할 것이다.
Abstract
최근 지하구조물 시공을 위한 지하 굴착시 발생하는 잦은 사고로 인해 물적·인적 피해가 빈번히 발생하고 있어 굴착 공사 시 가설 흙막이 벽체의 안전에 대한 중요성이 부각 되고 있다. 본 연구에서는 가설 흙막이 벽체의 기존 연구자료 분석과 금 회 선정한 대표 현장에 대하여 탄‧소성해석 및 유한요소해석을 실시하여 산정한 변위 값을 분석하였다. 또한, 현장의 실제 계측관리(지중경사계)결과와 수치해석으로 산정된 변위값을 비교하였다. 연구를 위하여 선택한 대표 현장은 굴착 배면에 상부 하중이 존재하고 굴착깊이가 10m 이하 소규모 굴착 현장이다. 연구 결과, 탄‧소성 해석으로 산정한 변위보다 계측 결과로 확인된 실제 발생 변위가 크게 관찰되었고 변위값 및 변위 발생 경향이 유한요소해석 결과와 좀 더 일치하는 것으로 나타났다. 현재 흙막이 가시설 설계에서 굴착깊이 10m이하 소규모 굴착에서는 탄‧소성 해석만을 통한 안정성 검토가 보편적으로 사용되고 있다. 이에 따라 실제흙막이 벽체 변위와 해석상의 변위에 차이 발생하므로 향 후 탄‧소성 해석과 유한요소해석을 병행하여, 흙막이 가시설의 안정성을 검토하는 것이 필요하다고 판단된다.
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