[구조설계 및 구조검토]기초판의 강성에 대해서
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以聽得心2024-10-23 10:09
강성기초와 연성기초에 대해서 알고 계시고 기초판의 두께에 따른 상대적인 기초의 변위차 때문에 기초반력(혹은 말뚝기초의 반력)의
차이가 크고 왜곡되는 부분에 대하여 고민하고 계신 것을 보면 knuuke님은 구조설계 경험을 많이 가지고 계신 듯 합니다.
문의하신것처럼 기초판의 두께에 따라 그 변형량이 달라질수도 있겠지만 그보다 앞서 기초해석을 하시게 되면 지내력기초는 하부지반의
지내력조건에 따라, 말뚝기초의 경우 말뚝의 축강성에 따라 기초판 하부에 Spring 강성으로 고려가 됩니다.
상부구조물 기둥과 벽체에 하중이 작용하면 그하부 기초판의 변위가 위치마다 달라질 수 있습니다.
그런데, 기초판의 그러한 변형이 발생한다고 하면 그것에 대응하는 상부구조물이 그러한 변형이 작용하는동안 괜찮을지 모르겠습니다.
상부구조물 하부에는 수직방향 변형이 발생하지 않는다고 보고 구속조건으로 설계를 하고 있으니까요.
결국, 기초판의 변위가 발생하고 멈춘 이후에는 그 변형된 기하학적인 형상에 따라 다시 하중의 재분배가 이루어져야
정상적인 설계의 과정이라고 저는 개인적으로 생각하고 있습니다.
예를들어, 우리가 연속보(Beam) 해석을 위해서 2D로 또는 손으로 계산한다고 하면 연속보의 지점에 해당하는 부분은
통상적으로 거더(Girder)가 될 것이고, 거더의 수직방향 변형을 고려해서 보의 설계를 하지 않는 것이 정상적인 방법이라고 볼 수 있습니다.
물론 3차원으로 연속보의 설계를 할수도 있지만, 이때에는 거더의 수직방향 변형이 고려되서 오히려 보의 응력이 이상하게 되는데,
심지어는 구조역학하고 전혀 무관한 결과치를 보여주기 때문에 차라리 Beam을 모델링에 고려하지 않는 경우보다 더 이상한 결과가 될 것 입니다.
같은 맥락으로 보면 기초판해석에서 기초의 변형 또는 말뚝의 반력을 확인하는 과정중에 이러한 응답의 오류를 개선하고자
연성기초와 강성기초의 개념을 도입해서 구조사무실마다 접근하고 있습니다.. 강성기초라 하면
통상적으로 기초판의 탄성계수를 100배정도 고려하여 기초의 면외방향 변형을 억제해서 반력이 고르게 분포될 수(재분배 될수)
있도록 하고 있는데, 그럼에도 불구하고 작용하는 하중이 크게 되면 국부적으로 응력이 이상하게 발생하는 것을 충분히 담아내기
어렵습니다. 때문에 강성기초와 연성기초의 개념에 더해서 기초를 뒤집어서 해석을 하고 있습니다.
기초가 뒤집어지게 되면 작용하는 하중에 의한 반력을 하중으로 변환하고 기둥과 벽체가 Support 지점이 되는
관계에 이르게 되기 때문에 그나마 이러한 기초판 해석의 오류를 최대한 줄일 수 있습니다.
지내력기초보다 말뚝기초의 경우가 이러한 기초판 해석의 오류가 더 크기 때문에 강성기초와 연성기초에 더해서
기초를 뒤집어서 다시 한번 해석하시는게 좋겠습니다.
감사합니다.
차이가 크고 왜곡되는 부분에 대하여 고민하고 계신 것을 보면 knuuke님은 구조설계 경험을 많이 가지고 계신 듯 합니다.
문의하신것처럼 기초판의 두께에 따라 그 변형량이 달라질수도 있겠지만 그보다 앞서 기초해석을 하시게 되면 지내력기초는 하부지반의
지내력조건에 따라, 말뚝기초의 경우 말뚝의 축강성에 따라 기초판 하부에 Spring 강성으로 고려가 됩니다.
상부구조물 기둥과 벽체에 하중이 작용하면 그하부 기초판의 변위가 위치마다 달라질 수 있습니다.
그런데, 기초판의 그러한 변형이 발생한다고 하면 그것에 대응하는 상부구조물이 그러한 변형이 작용하는동안 괜찮을지 모르겠습니다.
상부구조물 하부에는 수직방향 변형이 발생하지 않는다고 보고 구속조건으로 설계를 하고 있으니까요.
결국, 기초판의 변위가 발생하고 멈춘 이후에는 그 변형된 기하학적인 형상에 따라 다시 하중의 재분배가 이루어져야
정상적인 설계의 과정이라고 저는 개인적으로 생각하고 있습니다.
예를들어, 우리가 연속보(Beam) 해석을 위해서 2D로 또는 손으로 계산한다고 하면 연속보의 지점에 해당하는 부분은
통상적으로 거더(Girder)가 될 것이고, 거더의 수직방향 변형을 고려해서 보의 설계를 하지 않는 것이 정상적인 방법이라고 볼 수 있습니다.
물론 3차원으로 연속보의 설계를 할수도 있지만, 이때에는 거더의 수직방향 변형이 고려되서 오히려 보의 응력이 이상하게 되는데,
심지어는 구조역학하고 전혀 무관한 결과치를 보여주기 때문에 차라리 Beam을 모델링에 고려하지 않는 경우보다 더 이상한 결과가 될 것 입니다.
같은 맥락으로 보면 기초판해석에서 기초의 변형 또는 말뚝의 반력을 확인하는 과정중에 이러한 응답의 오류를 개선하고자
연성기초와 강성기초의 개념을 도입해서 구조사무실마다 접근하고 있습니다.. 강성기초라 하면
통상적으로 기초판의 탄성계수를 100배정도 고려하여 기초의 면외방향 변형을 억제해서 반력이 고르게 분포될 수(재분배 될수)
있도록 하고 있는데, 그럼에도 불구하고 작용하는 하중이 크게 되면 국부적으로 응력이 이상하게 발생하는 것을 충분히 담아내기
어렵습니다. 때문에 강성기초와 연성기초의 개념에 더해서 기초를 뒤집어서 해석을 하고 있습니다.
기초가 뒤집어지게 되면 작용하는 하중에 의한 반력을 하중으로 변환하고 기둥과 벽체가 Support 지점이 되는
관계에 이르게 되기 때문에 그나마 이러한 기초판 해석의 오류를 최대한 줄일 수 있습니다.
지내력기초보다 말뚝기초의 경우가 이러한 기초판 해석의 오류가 더 크기 때문에 강성기초와 연성기초에 더해서
기초를 뒤집어서 다시 한번 해석하시는게 좋겠습니다.
감사합니다.
기초판을 판해석 프로그램을 통해 모델링 하실 때, 강성을 어떻게 하시는지에 대해 궁금증이 있어서요.
매트 기초판이 충분한 두께를 가지면 node의 변위차가 줄어들고 이렇게되면 파일의 반력 또한 고르게 분포할테고,
매트 기초판이 얇다면 node의 변위차가 증가하여 파일반력이 다양하게 분포할 것입니다.
저는 궁금한 것이 두께를 주면 이에 대한 기초판의 휨강성은 정해지는 값이고 파일 반력 값을 보실 때 그대로 사용하시는 편인지해서요
만약 엔지니어적인 판단을 통해 충분히 rigid 하다고 판단하시면 어떤 보정을 통해 파일반력 값을 조정하시는지요?
사실, 연성기초와 강성기초의 구분점 또한 모호해서 실무적으로 어떻게 하시는지 궁금합니다.