Intro
말뚝 기초를 모델링하는 방법 중, 6x6 General Spring 으로 말뚝 기초 강성을 고려할 수 있도록 합니다.
도로교 설계기준 2010 의 변위법을 이용한 말뚝 기초 강성 계산을 지원합니다.
말뚝 기초의 제원 (말뚝 타입, 상,하부 말뚝, 보강)을 입력 한 뒤 말뚝을 배치하며, 지반 정보를 입력합니다.
각 말뚝의 특성치 및 축방향 스프링정수(Kv), 축직각방향 강성(K1 ~ K4) 를 확인 할 수 있으며 방향 별(Global X, Y) 연성 스프링 매트릭스 값을 엑셀 계산서로 확인 할 수 있습니다.
최종적으로, 방향 별 매트릭스를 조합한 6x6 General Spring 을 계산하여 midas Civil 의 General Spring 으로 import 합니다.
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말뚝 제원 및 지반 정보 입력으로 변위법을 이용한 6x6 강성 매트릭스 계산
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상시, 지진시, 고유주기 산정시의 매트릭스 지원
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“현장타설말뚝”, “PHC 말뚝”, “SC말뚝”, “강관 말뚝”, “소일시멘트 말뚝” 타입 지원
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복합 말뚝(상,하부 말뚝) 및 무리 말뚝, 단일 말뚝 지원
Version
- v1.0.0 : 플러그인 배포
Language
- 한국어, 일본어
Benefits of this plugin
말뚝 기초를 모델링하는 방법은 크게, 고정점 모델, 가상 고정점(beta) 모델, p-y curve 모델, 6x6 general spring 모델이 있습니다.
본 플러그인은 6x6 general spring 을 이용한 모델링 시 강성 매트릭스를 계산하여 midas civil의 general spring 을 자동 생성해줍니다.
기존의 엑셀 계산서에서 말뚝 특성치, 축방향 및 축직각방향 스프링 강성, 최종적으로 매트릭스 조합하는 방법을 플러그인 내에서 자동으로 수행해줍니다.
계산 값은 엑셀 계산서로서 확인이 가능합니다.
How to use this plugin?
매트릭스를 계산하기 위해서, “말뚝 정보”에서 말뚝 제원과 관련된 입력을 실시하며 “지반 정보”에서 지반 정수들을 입력합니다.
1. 말뚝정보 입력
[말뚝 정보 입력 탭]
말뚝 정보 탭에서는 말뚝의 제원과 관련된 입력값과 배치를 진행합니다.
단일말뚝, 무리말뚝, 보강 단면, 상하부 복합 말뚝 등을 지원하며, 지원 타입은 아래와 같습니다.
- 말뚝 종류 : 현장타설말뚝, PHC 말뚝, SC 말뚝, 강관말뚝, 소일시멘트 말뚝
- 시공 방법 : 타격말뚝(타격 공법), 타격 말뚝(바이브러 해머 공법), 현장타설말뚝, 중굴착말뚝, preboring 말뚝, 강관 소일시멘트 말뚝, 회전말뚝
말뚝 배치의 경우 ‘도로교 설계기준 2010’에서의 좌표계를 따르며, midas civil 로 import 시 civil 좌표계로 변환하여 입력됩니다.
매트릭스를 계산하기 위해서, “말뚝 정보”에서 말뚝 제원과 관련된 입력을 실시하며 “지반 정보”에서 지반 정수들을 입력합니다.
2. 지반정보 입력
[지반 정보 입력 탭]
지반 정보 탭에서는 지반 물성치와 관련된 정수와, 수평지반반력계수의 저감 계수 등을 선택합니다.
층 선택(점성토, 사질토, 사력토) 및 도로 설계 편람에 따른 전단파 속도 자동 계산을 지원합니다.
또한 수평지반반력계수(KH)의 액상화 층에 대한 저감, 사면 효과에 대한 저감, 군말뚝 효과에 의한 저감을 고려할 수 있는 옵션을 제공합니다.
3. Import Data
[Import 탭]
강성 매트릭스 결과를 확인 한 뒤, midas Civil 로 6x6 general spring 을 입력합니다.
Type1 과 Type2 는 Plug In 의 재하 좌표계와 midas Civil 좌표계를 맞추기 위한 설정값입니다.
Note
말뚝 특성치 계산 흐름도
[말뚝 특성치 계산 방법]
본 플러그인을 통해 말뚝 특성치를 계산 할 수 있습니다. 6x6 General Spring 으로 모델링하지 않고, 가상 고정점 모델을 적용하는 경우 엑셀 계산서에 출력된 말뚝 특성치(beta) 를 이용해 가상 고정점 위치를 산정 할 수 있습니다.
엑셀 계산서로 복합 말뚝의 특성치를 계산할 경우, 일반적으로 상부 말뚝의 단면 특성치(EI) 와 단일 지반반력계수(KH) 값으로 특성치를 산정합니다.
본 플러그인의 경우 상,하부 말뚝의 제원뿐만 아니라 보강 단면(피복 및 충진 단면)까지 고려하며, 다층 지반의 지반반력계수를 고려하여 말뚝의 특성치를 계산합니다.
축방향 스프링정수(Kv) 계산 방법
[축방향 스프링정수 계산 방법]
축방향 스프링 정수는 도로교설계기준 2010에 제시된 수식으로 산정합니다.
노출 말뚝의 경우 보정 계수를 적용하지 않으며, 일반적으로 실무에 적용하는 복합 말뚝 (SC + PHC) 의 경우 PHC 말뚝의 단면 제원만을 고려하여 산정합니다.
혼합 말뚝의 경우 직렬 스프링 강성식으로 축방향 스프링정수를 산정합니다.
말뚝 축직각방향 스프링정수(K1~K4)계산 방법
[축직각방향 스프링정수 산정 방법(도로교 설계기준)]
위 수식은 단일 지반(수평지반반력계수 일정) 및 말뚝의 단면 특성치(EI)가 일정한 경우의 일반식입니다.
본 플러그인에서는 다층 지반과 복합 말뚝에 대해서 프레임 해석 방법으로 아래와 같이 산정합니다.
[축직각방향 스프링정수 산정 방법(프레임 해석 방법)]
단일 지층 및 단일 말뚝에 대해서는 도로교설계기준 일반식과 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.
Conclusion
말뚝 기초를 고려한 모델링을 실시할 경우 본 플러그인을 통해 쉽게 general spring을 생성할 수 있습니다.
또한 가상 고정점 모델을 적용할 경우에도, 계산서의 말뚝 특성치 값을 통해 고정점 위치를 확인 할 수 있습니다.