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질문답변

PECK으로 계산한 버팀대 축력 비교 2022-09-20

===================== 원글 내용 ====================

회사명:코오롱글로벌

번호 : 95-91


안녕하십니까?

제목과 같이 PECK 체크 단계에서 버팀하중이 크게 나타나는데, 일반적으로1~2단은 깊이도 낮고 특별한 상재하중이 없으면 반력이 크지 않을것으로 

예상됩니다만. 현재 반력이 크게 나타납니다.(1단 약25T, 2단 약 38T, 3단35 T)

아무리 하부응력이 상부로 가는 효과를 본다하여도 좀 과한거 같습니다.

확인하여주시고, 프로그램오류인지 아님 따른 사유가 있는지,,

사유 및 해결방안을 주시면 감사하겠습니다.

(원설계사는 마이다스사 GEOEX를 쓴것으로 예상되며, 이들의 PECK 단계 버팀하중은 0.9T, 3.8T 수준으로 매우작음)


항상 도움주심에 감사합니다.


=> 답변

버팀대의 축력을 우선 수계산으로 개략 계산해 보겠습니다.

============ 수계산으로 개략적으로 계산

1단 버팀대 위치의 토압

  Pa = K Ka ∑r h

     = 0.65 x 0.345 x 385.8

     = 86.5 kN <= step 22 의 츨력결과와 일치함

1단 버팀대가 받는 힘

    P = Pa x 부담하는 상하 폭 x 버팀대 간격 / cos(0)

        = 86.5 x (위로 0.5 + 아래로 1.0) x 2.0 / 1.0

        = 259 kN < sunex 결과 249.4 (딱 맞지는 않지만 황당한 결과는 아님)

같은 방법으로

2단 버팀대 P = 318 (sunex 371.7)

3단 버팀대 P = 336 (sunex 377.7)




============= sunex 와 차이나는 이유 등

수계산으로 한 값과 sunex 계산결과 왜 차이가 나는지 ?

수계산에서는 버팀대가 단순히 상하 자기 분담면적에 해당하는 힙만을 받는 것으로 보았지만

sunex 계산에서는 변위를 계산해서 상세히 검토함. 즉 아래위로 큰 하중이 있어서 변위가 많이 생기는 버팀대는 큰 힘을 받고 변위가 작은 버팀대는 작은 힘을 받는 것으로 계산되기 때문임.

버팀대의 계산 축력 P = 변위 x 버팀대의 스프링 상수 x 버팀대 간격 / cos(각도) <= 훅크의 법칙

1단 P = 변위 0.343 mm x 363.640 x 2.0 / cos(0) = 249.45 (sunex 결과 249.43) 

2단 P = 1.938 x 90.413 x 1.5 / cos(45) = 371.75 (371.68) 

3단 P = 1.969 x 90.413 x 1.5 / cos(45) = 377.70 (377.72)


============ 참고 자료

1) 주동토압계수 : 지반의 내부마찰각, 흙막이 벽과 지반의 마찰각 으로 부터 Coulomb 식으로 구할 수 있음.

output 2로 하여 출격하면 계산결과가 보이기도 함.

Step No.  22   << PECK CHECK >>

지반의 물성치, 토압계수 자료,  굴착깊이 =  21.50

ACTIVE SIDE 

                 *1    *2     *3     *4             *5        *6              *7

Node    GL      Phi  Delta     C     Cw      Ka     Kac       Ko       Kp    Kpc

   1  0.00    27.00   8.69 10.000  0.000    0.345  1.174    0.546    3.412  3.694

   6  0.50    27.00   8.69 10.000  0.000    0.345  1.174    0.546    3.412  3.694


2) ∑r h : 굴착깊이까지의 흙의 무게임. 지하수위 이상부분은 rt 이하 부분은 rsub 로 계산

  예 21.5 까지 굴착 지하수위 이상 15.80 x rt 대표치 = 15.8 x 20 = 316

               지하수이 이하 (21.5-15.8) x rsub = 5.7 x 12 = 68.4

          과재하중    10

          합계 394.4 (sunex 385.8)

  sunex 에서 계산한 상세한 결과는  oupput 2로 하면 출력됨

  Step No.  22   << PECK CHECK >>

각 토층의 토압과 지반스프링 상수, 굴착깊이 H =  21.50

ACTIVE SIDE 

               ----     Earth Pressure Caculation   ----           *1

Node Depth  과재   유효   주동   정지   수동  초기  수압  기타   합계     Phi    C  

 No.    GL  하중   중량   토압   토압   토압  토압        압력   횡력    (도)(kN/m2)

 210 20.90 10.00 368.60 70.08  70.09 1866.65 70.09 51.00  0.00 121.09   32.0   30.0

 216 21.50 10.00 375.80 70.08  70.09 1899.70 70.09 57.00  0.00 127.09   32.0   30.0


3)버팀대의 스프링 상수

  Kspring = A E / L / Space / Cos2(각도)

 상세한 계산결과는 출력에 있음

>> 스트럿 데이터 (STRUT DATA) <<

                                         *1     *2  

스트럿   심도      면적     길이    간격    Pini   Dini    각도  스프링   손실

  No      GL       (m2)     (m)     (m)   (kN/m)   (mm)   (Deg)  (kN/m)     % 

   1     0.50   0.023550   6.80    2.00      0.0    0.0     0.0 E = 210,000,000(kN/m2)

              ( 0.011775                     0.0                 363640   0.0 )

토질및기초기술사 공학박사 장찬수



  • 코오롱 2022-09-21 17:56:10 추천수 : 0
    답변 감사합니다. 제가 H에 대해서 깜박했던거 같습니다.
    흠.. 굴착깊이가 깊을때 풍화대가 깊을경우 경험토압이 너무 급격히 커지는데, 경험 토압을 고려하기 좀 어렵네요. Rakine 토압이라면 당 위치에서
    ka rh1 = 0.345*(18*0.5 + 10) = 6.555 kN 인데 85kN 이라면,, 10배가 넘는데요.
    혹시 다른쪽은 풍화대가 깊을때 실무에서 어떻게 하는지 아시는 바가 있으시면 고견 부탁드립니다.
    감사합니다.

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