■ 《지반력 계수》
지지력-침하 곡선의 침하와 지지력의 기울기를 지반 반력 계수는 침하에 대한 지지력비를 한다. 일반적으로 항복 하중 1/2지점 할선의 기울기를 의미한다.지반 반력 계수는 지반과 구조물의 상호 작용을 나타내는 값이며, 탄성적인 거동을 나타내는 범위 안에서 지반 반력을 구하기 위해서 필요한 스프링 계수와 이해하기 바란다.수치 해석 법 중 지반 반력 계수 모델링 법에 이용되는 스프링 계수에서 지반 물성치가 아닌 지반과 구조물의 상호 작용을 나타내는 값이다.지반과 구조물이 완전히 결합되어 거동하다고 가정하고 지반 거동을 탄성 스프링 거동에 단순화시킨 것이다.
지반반력계수는 기초의 크기, 근입깊이, 형상, 시험 시와 실제 구조물의 재하상태 차이, 깊이에 따른 지반특성 변화 등에 따라 다르기 때문에 ‘지반의 물성’이라고 할 수 없다.
지반반력계수는 기초의 크기, 근입깊이, 형상, 시험 시와 실제 구조물의 재하상태 차이, 깊이에 따른 지반특성 변화 등에 따라 다르기 때문에 ‘지반의 물성’이라고 할 수 없다.
영향 요소
① 기초크기②근입깊이③형상④재하상태(재하시간, 변형률, 재하속도 등)⑤깊이에 따른 지반특성의 변화
종류, 털보따리, 털보따리① 연직지반력계수 ②수평지반력계수결과 이용① 연섭법에 의한 전면기초설계시 합리적인 접지압 산정②토막벽체의 탄소성 지반상 연속보 해석에서 굴착단계별로 변화하는 토압산정③측방유동에 의한 말뚝의 안정성 평가시 수치해석에 의한 측방유동압 산정④해석적인 방법을 통한 말뚝의 횡방향 지지력 산정산정 방법① 연직지반반력계수(kv) 산정방법 – 평판재하시험(PBT) – 표준관입시험(SPT) – 변형계수로 추정하는 방법 – 허용지지력으로 추정하는 방법 ② 수평지반반력계수(kh) 산정방법 – 공내수평재하시험(PMT) – 표준관입시험(SPT) – 비배수강도를 이용하는 방법지반 반력 계수는 지반과 구조물의 상호작용을 나타내는 값이다.변위량뿐만 아니라 구조물의 형상, 치수, 강성 등에 영향을 받는다.또한 이 외에도 재하 시간, 깊이에 따른 지반 특성 변화, 시험 시 실제 구조와의 재하 상태 차이 등에 영향을 받는 매우 복잡한 성질을 갖는 정수이다.수치해석법 중 지반반력계수 모델링법에 이용되는 스프링계수로 지반 물성치가 아닌 지반과 구조물의 상호작용을 나타내는 값이다.지반 반력 계수는 지반과 구조물의 상호 거동 해석, 구조물과 외력이 작용하는 지반을 합성체 거동을 보기 위한 지반 반력 계수가 이용된다. 즉, 합성체가 되기 위한 본드 역할의 지반 반력 계수이다.지반 반력 계수는 지반과 구조물의 상호 거동 해석, 구조물과 외력이 작용하는 지반을 합성체 거동을 보기 위한 지반 반력 계수가 이용된다. 즉, 합성체가 되기 위한 본드 역할의 지반 반력 계수이다.■ 《지반력 계수 모델링법》”지반의 거동”을 스프링의 거동에 단순화하는 것이다. 주로 기반으로 구조물 상호 작용을 조사하는 데 사용됐다. ■ 지반 반력 계수는 지반 반력 계수 모델링(modelling)법으로 지반-구조물 상호 작용을 조사하기 위해서 사용된다. 이 해법으로 얻어진 솔루션은 궁극적으로 구조물의 내력과 변형이다. 인접 지반의 거동 혹은 전반적인 안정에 관한 정보는 제공하지 못하고 인접하는 다른 구조물의 영향도 고려할 수 없다.■ 한편 변형 계수를 이용한 완전 수치 해석 모델링(modelling)법은 대상 지반 문제의 모든 부분을 모델링에 포함한다. 특히 실제적인 흙의 응력-변형률 거동과 현장 조건이 일치하는 경계 조건이 고려할 수 있다.’지반의 거동’을 스프링의 거동으로 단순화하는 것이다. 주로 지반과 구조물의 상호작용을 조사하는 데 사용되었다. ■ 지반반력계수는 지반반력계수 모델링(modelling)법으로 지반-구조물의 상호작용을 조사하기 위해 사용된다. 이 해법으로 얻을 수 있는 해는 궁극적으로 구조물의 내력과 변형이다. 인접 지반의 거동 혹은 전반적인 안정에 관한 정보는 제공할 수 없으며 인접한 다른 구조물의 영향도 고려할 수 없다.■ 한편 변형계수를 이용한 완전수치해석 모델링(modelling)법은 대상 지반문제의 모든 부분을 모델링에 포함한다. 특히 실제적인 흙의 응력-변형률 거동과 현장 조건이 일치하는 경계 조건을 고려할 수 있다.■ 《지반반력계수 및 스프링계수의 정의》■ 《지반반력계수 및 스프링계수의 정의》지반 반력 계수평판재하시험을 실시하여 얻은 하중-침하량 곡선을 이용폭 B인 기초에 단위면적당 하중 q가 작용하고, s만큼의 침하가 일어날 때 할선계수로 지반반력계수 K=q/s(kN/m3)를 정의한다.스프링 계수실무적으로 의미 있는 정의는 스프링 계수이다. 기초 폭 B인 쌍성 양이 지반 위에 놓였을 때, 이 양에 하중이 작용하면 지반에 작용하는 “폭 B”당”지압 p”은 p=q×B=K× Ω ×B=(K×B)×ο=k× ο이다.이 때, 소문자 k을 스프링 계수(kN/m2)로 불리며, 지반 반력 계수에 폭 B를 곱한 수치이다. 지반 반력 계수 모델링(modeling)법은 k(스프링 계수)를 이용하여 지반-구조물 상호 작용을 표현하게 된다.[처출] https://www.geoengineer.org/education/foundation-design-construction/soil-subgrade-reaction[처출] https://www.geoengineer.org/education/foundation-design-construction/soil-subgrade-reaction■ 《”기준서”의 지반반력계수 정의》■ 《”기준서”의 지반반력계수 정의》구조물기초설계기준,2018지반 반력 계수(Coefficient of subgrade reaction)은 전면 기초 및 고속 도로 또는 비행장의 포장 설계에 중요한 자료이며 통상 평판 재하 시험과 표준 관입 시험을 실시하고 실험적으로 요구하거나 계산식을 이용해서 구한다. 폭 B의 기초가 단위 면적당 하중 q이 작용하고 σ만 침하가 일어날 때, 지반 반력 계수에서 정의된다.지반 반력 계수의 값은 주어진(흙에 대한 상수가 아니라 침하에 의해서 다른 기초의 길이, 기초의 깊이 등 다양한 요소의 영향을 받는다.)도로교 설계기준 해설(하부구조편)지반은 탄성 단체는 아니다 또 깊이 방향으로 밀도와 압축성이 바뀌기 때문에 지반이 분명한 파괴를 나타내지 않아도 지반 반력-변위량 곡선은 비선형 형태를 나타낸다. 그러므로 지반 반력 계수는 변위량과 함께 변화하지만, 여기에서는 변위량과 지반 반력의 활선 경사로 지반 반력 계수를 정의했다.지반 반력 계수는 지반과 구조물의 상호 작용을 나타내는 값이며 그러므로 변위량뿐 아니라 구조물의 형상, 치수, 강성 등의 영향을 받는다.또 재하 시간, 깊이의 지반 특성 변화, 시험시와 실제 구조의 재하 상태의 차이 등의 영향을 받매우 복잡한 성질을 가진 정수이다.그러므로 토질 시험 및 현장 시험 결과로 설계에 사용되는 지반 반력 계수를 결정하는 경우에는 위에서 설명한 여러 요소를 고려해야 한다. 지반 반력 계수 추정 방법은 다음과 같다.이 방법은 추정 법의 하나에 불과하기 때문, 이것으로 얻어진 값은 지반 조건, 기초 설계 조건 등을 고려하여 종합적으로 검토하는 것이 바람직하다.지반 반력 계수는 다음의 성질을 가지고 있다. 1)변형도 의존성 2)재하 폭으로 의존성 3)재하 시간에 따른 의존성 이러한 성질 이외에도 깊이의 변화, 시험시와 실제 구조의 재하 상태의 차이 등 매우 복잡한 성질을 가진 정수이다.그러므로 토질 시험 및 조사 또는 재하 시험 결과에서 설계에 이용되는 지반 반력 계수를 결정하는 경우에 상기의 각 요소를 고려하고 보정할 구할 필요가 있다.지반은 탄성체가 아닌 또 깊이 방향으로 밀도나 압축성이 변하기 때문에 지반이 뚜렷한 파괴를 보이지 않더라도 지반 반력-변위량 곡선은 비선형의 형태를 보인다. 따라서 지반 반력 계수는 변위량과 함께 변화하는데, 여기서는 변위량과 지반 반력의 활선 구배로서 지반 반력 계수를 정의하였다.지반반력계수는 지반과 구조물의 상호작용을 나타내는 값이며 따라서 변위량뿐만 아니라 구조물의 형상, 치수, 강성 등의 영향을 받는다.또한, 재하 시간, 깊이에 따른 지반 특성 변화, 시험 시와 실제 구조의 재하 상태 차이 등의 영향을 받는 매우 복잡한 성질을 갖는 정수이다.따라서 토질시험 및 현장시험 결과로부터 설계에 사용되는 지반반력계수를 결정하는 경우에는 위에서 설명한 여러 요소를 고려하여야 한다. 지반반력계수의 추정방법은 다음과 같다.이 방법은 추정법의 하나에 불과하므로 이를 통해 얻어진 값은 지반조건, 기초설계조건 등을 고려하여 종합적으로 검토하는 것이 바람직하다.지반 반력 계수는 다음 성질을 가지고 있다. 1) 변형도 의존성 2) 재하폭에 의한 의존성 3) 재하시간에 의한 의존성 이들 성질 이외에도 깊이에 따른 변화, 시험시와 실구조의 재하상태의 차이 등 매우 복잡한 성질을 갖는 정수이다.따라서 토질시험 및 조사 또는 재하시험의 결과로부터 설계에 이용되는 지반반력계수를 결정하는 경우에 상기 각 요소를 고려하여 보정하고 구할 필요가 있다.■ 《연성법에 의한 전면 기초 설계》연성 법(flexible method)는 Winkler의 이론에 근거하여 있어 Winkler방법(Winkler method)이라고 한다. 지반을 탄성 스프링에 치환 기초판이 무한한 스프링으로 지지된 것으로 가정한다. 가정한 스프링의 탄성 계수를 지반 반력 계수(Coefficient of subgrade reaction)k이라고 한다.전면 기초를 연성 기초로 설계할 때 전면 기초 밑의 흙을 무수한 스프링다고 가정한다. 이를 이른바 빈클러 기초(Winkler foundation)라는 이 때의 스프링 계수를 지반 반력 계수(coefficient of subgrade reaction)이라고 정의한다. 지반 반력 계수는 폭 B인 정방형 평판으로 q의 하중(응력으로 단위는 kN/m2)이 작용할 때의 변위 σ다면 K=q/ο처럼 정의할 수 있다.<지반력계수의 정의_기초공학의 원리 이인모>지반반력계수는 불행하게도 토질상수가 아니다. 이는 흙의 종류와 함께 기초 크기(폭 B와 길이 L)의 함수로 알려져 있다.지반반력계수는 불행하게도 토질상수가 아니다. 이는 흙의 종류와 함께 기초 크기(폭 B와 길이 L)의 함수로 알려져 있다.1) 원클러 기초 위의 들보 (Beamon Winkler Foundation)기초 폭 B인 쌍성 양이 지반 위에 놓였을 때, 이 양에 하중이 작용하면 지반에 작용하는 “폭 B주위”지압 p는 p=q×B=K× Ω ×B=(K×B)×ο=k× ο이다.이 때, 소문자 k을 스프링 계수(kN/m2)로 불리며, 지반 반력 계수에 폭 B를 곱한 수치이다. 여기서, 소문자 k역시 지반 반력 계수(modulus of subgrade reaction)로 불리며, 지반 반력 계수 대문자 K에 폭 B를 곱한 수치이다(단위는 kN/m2)<양의윙클러 기초개념_기초공학의 원리 이인모>지반 반력 계수 대문자 K와 소문자 K의 차이를 반드시 숙지하기 바란다.k=K×B즉, 대문자 K의 단위는 kN/m3, 소문자 k의 단위는 kN/m2임을 명심.지반반력계수 대문자 K와 소문자 K의 차이를 반드시 숙지하기 바란다.k = K × B 즉, 대문자 K 의 단위는 kN / m3, 소문자 k 의 단위는 kN / m2 인 것을 명심한다.2) 윙크러 기초 개념의 말뚝전면 기초의 대들보를 90°회전하고 지반에 근입시키면 지반에 작용하는 “폭 D(D는 말뚝 굵기 또는 폭)”당의 지압 P는 P=kh×y으로 나타난다.여기서:kh=Kh×D는 말뚝의 수평 지반력 계수(modulus of horizontal subgrade reaction)에서 단위는 kN/m2, kg/cm2등이다.(대문자 Kh는 지반의 수평 지반력 계수에서 단위는 kN/m3 또는 kg/cm3).한 가지 고무적인 사실은 전술한 바와 같이 K 또는 Kh는 흙의 종류뿐만 아니라 기초 크기에도 영향을 받지만 말뚝의 수평 방향 지반 반력 계수 kh는 기초 크기에는 크게 영향을 받지 않는다는 점이다.한 가지 고무적인 사실은 전술한 바와 같이 K 또는 Kh는 흙의 종류뿐만 아니라 기초 크기에도 영향을 받지만 말뚝의 수평 방향 지반 반력 계수 kh는 기초 크기에는 크게 영향을 받지 않는다는 점이다.<말뚝 윙크러 기초개념_기초공학의 원리 이인모>3) 강성법과 연성법전면 기초 구조 설계는 강성 법(conventional rigid method)및 탄력 법(approximate flexible method)으로 나뉜다.강성 법은 기초의 두께가 충분히 두껍고 강체로 작용하는 경우에, 접지 압력은 직선으로 분포한다고 가정한다. 반면 연성 법은 기초의 두께가 충분히 두껍지 않기 때문에 기둥과 기둥 사이에서 부등 침하가 발생하는 경우로 지반은 무수히 많은 스프링으로 구성되고 있다고 가정한다. 이 스프링 정수를 지반 반력 계수(coefficient of subgrade reaction, K)이라고 한다.폭 B의 기초가 단위 면적당 하중 q를 받고 있을 때 지반이 σ 분 침하했다고 한다. 지반 반력 계수 K는 다음과 같이 정의된다.K=q/σ(K의 단위는 응력과 변위 3으로 kN/m3 등)이다.<전면기초강성법과 연성법 개요_기초공학의 원리 이인모>이 K값은 불행하게도 지반의 종류에만 영항을 받는 것이 아니라 기초의 크기와 깊이에도 영향을 받는 것으로 알려져 있다.이 K값은 불행하게도 지반의 종류에만 영항을 받는 것이 아니라 기초의 크기와 깊이에도 영향을 받는 것으로 알려져 있다.| 2023.06.15.|[MIDAS IT_기술 노트]지반 반력 계수의 의미와 산정 방법[출처]https://blog.midasuser.com/ko/bridge/coefficient-of-subgrade-reaction1. 개요건축이나 토목 공사 구조물을 세울 때 항상 지반에 근거하여 건물을 짓습니다.지상 구조물과 지하 구조물 모두가 지반에 대한 영향을 고려해야 하기 때문에 구조물의 구조 설계 과정에서 지반의 안정성을 판단하는 것은 매우 중요한 작업입니다.또 구조물이 받는 하중을 계산할 때처럼 설계 과정에서도 지반 지지력을 반영하여 구조 설계를 추진하지 않으면 안 됩니다.지반 반력 계수는 기초에 작용하는 하중으로 지반 침하 대비의 일입니다.지반을 스프링으로 가정하고 구조물에서 하중이 걸린 때 지반은 얼마나 버티는가?즉, 지반의 지지력 계수화했습니다.지반 반력 계수는 지반 강성을 나타내는 정수로 평판 재하 시험과 표준 관입 시험에서 요구됩니다.같은 지반에서 기초의 크기, 형상, 뿌리 이리 깊이, 하중의 업무 방식에 의해서 변화합니다.지반 반력 계수가 크다고 지반이 단단하거나 촘촘하며 압축성이 작은 지반 지지력이 큰 것을 의미합니다.기초의 크기가 클 경우 침하가 커지고 지반 반력 계수가 작아지고 뿌리 이리 깊이가 깊을수록 침하가 작아지는 지반 반력 계수가 커집니다.구조 설계 시에는 이 지반 반력 계수를 적용하고 구조물에 지반 지지력을 반영합니다.2. 평상시(상시) 지반반력계수 적용방법가장 범용적으로 적용하는 암거의 경우 설계를 위한 지반반력계수 산정은 [KDS449000:2021] 도로암거구조설계기준을 참고합니다. 첨부파일KDS_44_90_00(도로암거구조설계기준).pdf파일다운로드내컴퓨터저장네이버 MYBOX에 저장그러나 해당 기준으로 참고해야 할 요소만을 언급할 뿐 명확한식과 기준을 제공하지 않아 오히려 엔지니어에 혼란을 일으킬 가능성이 있습니다.설명을 보충하다 때문에 오래 전부터 실무에 적용하여 온도로 교량 설계 기준 해설(2008)와 도로 설계 요령(2020)을 참고합니다.상시 기초의 연직방향 지반 반력 계수는 다음과 같이 요구됩니다.연직 방향의 지반 반력 계수는 기초 환산 재하 폭과 수직 방향 지반 반력 계수에서 계산합니다.암거의 경우 일반적으로 상시 지반 반력 계수로 지반 반력 추정 계수 a값은 1, 지반 탄성 계수 E0은 2800N을 적용합니다.다만 E0의 경우는 2800N뿐 아니라 400N, 600N, 1000N, 1200N등 토질에 의해서 다른 적용을 하는 경우도 있습니다.-국도 건설 공사 설계 실무 요령(국토 교통부 2021)3. 지진 시 지반 반력 계수지진 재해 시의 경우는 어떨까요?지진 시 지반의 동적 특성을 반영하기 위해 E0 대신 에드값을 적용하여 지반 반력 계수를 계산합니다.지반의 동적 탄성 계수 Ed는 지반의 전단 탄성 계수 Gd와 푸아송 비를 통해서 계산하고 지반의 동적 전단 층수 Gd는 전단 탄성파 속도 Vs로 계산합니다.전단 탄성파 속도 Vs는 초기 왜파 속도 V0에서 알 수 있어 초기 왜파 속도를 요구하는 방법은 크게-설계 편람 및 요령을 확인하는 방법-지반 조사에서 얻은 데이터를 활용하는 방법의 2개가 있습니다.MidasCivil에 적용된 초기 왜파 속도 V0의 산정 방식은[KDS641700:2019](항만 및 어항 설계 기준)내진 4.1.2지반 분류 해설(4)과 기존 시설물(기초 및 지반)내진 성능 평가 요령에 제시된 표준 관입 시험 N치와 왜파 속도 Vs함수식에서 자세히 언급되고 있습니다. 첨부 파일 KDS641700_내진(개정, 2019.2.11). pdf파일 다운로드 내 컴퓨터 저장네이버 MYBOX에 저장네이버 MYBOX에 저장즉, N치에서 얻어진 초기 왜파 속도를 앎으로써, 지진 지반 반력 계수를 산정할 수 있습니다.역순으로 가서 지반의 동적 탄성 계수 Ed값을 계산한 경우 뒤처럼 수직 방향의 지반 반력 계수와 수직-전단 계수비를 곱하고 지진 전단 지반 반력 계수를 계산할 수 있습니다.상시의 경우 역시 지반 반력 계수에 연직-전단 계수비를 곱하고 전단 지반 반력 계수를 계산하시면 됩니다.전술한 방법 외에 도로설계 편람(7편 지하차도)에서는 초기 탄성파 속도 V0에 대해 다음과 같이 규정하고 있으며이 밖에도 탄성파 탐사에서 얻어진 데이터 중 초기 탄성파 속도 V0값을 적용하고 에드치를 구하는 수도 있습니다.엔지니어는 여러가지 방법 중에서 설계 상황이나 조건에 맞게 적절히 판단하고 방법을 결정하면 됩니다.4. 결론이처럼 지반 특성에 따라 구조물에 작용하는 하중의 크기가 달라지기 때문에 지반 반력 계수를 산정하는 작업은 구조 설계에서 상당히 중요하고 신중하게 이루어져야 합니다.구조 엔지니어는 적절한 판단을 통해 지반 반력 계수를 산정하고 이를 구조 설계에 반영해야 합니다.[국제발신] https://blog.midasuser.com/ko/bridge/coefficient-of-subgrade-reaction#T.2지반 반력 계수의 의미와 산정 방법, 주위 구조물은 지반 특성에 의해서 구조물에 작용하는 하중의 크기가 바뀌기 때문에 지반 반력 계수를 산정하는 작업은 구조 설계에서 매우 중요합니다. 이번 글에서 평소와 지진 때 지반 반력 계수를 구하는 방법을 소개합니다.blog.midasuser.com지반반력계수의 의미와 산정방법, 주위 구조물은 지반의 특성에 따라 구조물에 작용하는 하중의 크기가 달라지므로 지반반력계수를 산정하는 작업은 구조설계에서 매우 중요합니다. 이번 문장에서는 평소와 지진 시 지반 반력 계수를 구하는 방법을 소개합니다.blog.midasuser.com지반 반력 계수의 의미와 산정 방법, 주위 구조물은 지반 특성에 의해서 구조물에 작용하는 하중의 크기가 바뀌기 때문에 지반 반력 계수를 산정하는 작업은 구조 설계에서 매우 중요합니다. 이번 글에서 평소와 지진 때 지반 반력 계수를 구하는 방법을 소개합니다.blog.midasuser.com끝까지 가는데 고생하지 않고 돌아온 길을 돌아가고 싶다는 충동에도 빠지지 못할 것 모순처럼 들릴지 모르지만 멈춤이야말로 인간적으로 성숙하고 심신적으로 발전하기 위한 전제 조건인- 그렇지 않고<하루를 살아도 행복하게>[출처]글 반장