지중구조물의 단면력에 미치는 지반반력계수의 영향

Abstract

개 요

본 논문에서는 반무한장 지중구조물의 지반반력계수의 산정에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되나 설계시 반영되지 않고 있는 요소로 첫째, 기초환산재하면적 산정시 구조물의 종방향의 길이. 둘째, 지하수에 의한 지반반력계수 저감효과로 선정하고 이에 대해 매개변수연구를 수행하였다. 또한 이러한 지반반력계수의 감소가 실제 지중구조물의 설계에 미치는 영향을 확인하기 위해 지반조건과 구조물의 길이를 변수로 하여 단면력을 확인하였다.

1. 구조물의 길이(L)가 폭(B)의 3～4배에 이르면 지반반력계수의 값이 급격하게 줄어들어 길이가 폭과 동일한(L=B) 경우의 지반반력계수값에 비해 대략 1/2수준으로 감소하였고, 반무한장에 가까운 폭의 100배(L=100B)에서는 약 1/5수준으로 줄어들었다.

2. 사질토지반에서 구조물의 기초면이 지하수위보다 아래에 위치할 경우 지반반력계수의 저감률을 유한요소해석을 통해 검토한 결과, 조밀한 지반에서는 약 2%, 느슨한 지반에서 4%정도로 그 영향은 무시할 정도로 작게 나타났다.

3. 기초의 길이(L)를 달리함에 따라 산출된 지반반력계수를 적용하여 상시와 내진시에 대한 구조검토 결과, 기초길이가 길어져도 상시해석에서는 단면력의 차이가 매우 작게 나타났다. 그러나 내진시해석의 경우에서는 대체로 지반반력계수가 줄어들수록 단면력은 감소하였으며 특히 벽체 중앙부에서의 발생모멘트 감소율은 20～30%정도로 가장 현저하게 나타났다.

4. 아직 국내에서는 반무한장 지중구조물의 지반반력계수 산정시 기초의 길이(L)에 관한 세부지침이나 기준이 없는 실정으로 설계자의 공학적 판단에 따라 적용하고 있다. 기초길이에 관한 매개변수 연구에서 확인한 것과 같이, 기초길이의 증가에 따른 지반반력계수의 감소가 박스구조물의 설계에 미치는 영향이 미미하여 과다설계가 이루어질 우려가 적으므로 관행적으로 적용하는 것과 같이 기초의 길이(L)가 폭(B)과 같은 정방형으로 지반반력계수를 산정하는 것이 타당할 것으로 판단된다.