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(1)

Laterally loaded piles

(2)

Laterally loaded piles

Short piles

Long piles

(3)

Laterally loaded piles

widely used method for estimation pile capacity under lateral load 1) Elastic solution (지반반력법)

2) Broms method (극한평형법) 3) p-y 법 (수치해석법)

(4)

1) Elastic Solution

(5)

1) Broms method

Assumptions

- Short piles : assumed shear failure in soil - Long piles : assumed bending of pile Check for both modes in design.

(6)

1) Broms method: Short piles

Sand Clay

(7)

1) Broms method: Long piles

Sand Clay

M_y = Yield moment of piles M_y = SF_y

S= section modulus of the pile section F_y=yield stress of the pile material

(8)

1) Broms method: Deflection

Sand

Clay

1

4 1

1

5 1

( )

4 ( )

h

k B cm EI

n cm

EI







 

    

 

    

k_h(K): modulus of subgrade reaction = p/x n_h: constant of modulus of subgrade reaction

h h

n k B

 z

k_h: 수평방향 지반반력계수 / n_h: ~상수 기타 방법

수치해석 프로그램 (L-pile): use nonlinear p-y curve

(9)

k

_h

and n

_h

(구조물 기초설계기준)

(10)

k

_h

and n

_h

(Canadian FE manual)

1) Sand

2) Clay

k_h = 67s_u/B

3) Empirical correlation (pressuremeter test)

Soil Compactness Condition

n_h(kN/m3) Above

Groundwater

Below Groundwater

Loose 2200 1300

Compact 6600 4400

Dense 18000 11000

Cohesionless soil

Cohesive soil

3.3 ^M 25 ^l

h

p k E

d d

 

1.6 ^M 16 ^l

h

p k E

d d

 

(11)

k

_h

and n

_h

(기타)

1) SPT – N vs. k_h

2) SPT – N vs. E  kh 3) 평판재하 시험

4) 수평재하 시험으로부터 역산

(12)

2) Elastic Solution

Winkler’s model:

An elastic medium is replaced by a series of infinitely close independent elastic springs.

'

( mod )

_h

k p

x

k subgrade ulus n z



4

' '

0

p p

E I d x p dz

p kx

E I d x kx dz



 

 

Soil reaction is in opposite direction to that of the pile deflection.

(13)

2) Elastic Solution

탄성지반반력법

말뚝의 EI가 일정하고

길이가 충분히 길 때 적용

(14)

수평력을 받는 긴말뚝의 응력과 변형의 이론해석

2) Elastic Solution : 탄성지반반력법 (Chang)

짧은말뚝  복잡함  Broms의 해 적용

(15)

Laterally loaded Group Piles

Spacing Reduction in k

_h

8D 1.0

6D 0.7

4D 0.4

3D 0.25

▪하중직각방향 말뚝간 거리> 2.5D 일 경우, 그 방향의 무리말뚝 효과를 고려하지 않음

(16)

Design of Pile foundations

축방향 허용지지력

• 말뚝의 축방향 허용지지력은 말뚝의 허용하중과 지반의 허용지지력 을 각각 계산한 다음 이 두가지 값을 비교하여 작은 값 이하로 한다.

• 말뚝의 축방향 변위는 상부 구조물의 허용변위량 이내이어야 한다.

/

*

allowable ultimate

allowable allowable effective

Q Q FS

Q  A



max

max allowable

p

allowable pc

e e

P M

A I r

PHC

P M

A I r



 

 

  

(17)

국가 구분

규정 내 용 안전율 비고

한국

구조물 기초설계기준 (2008)

정역학적 지지력공식 이용 3.0이상 경험공식 이용 3.0이상

파일의 재하시험결과 이용 3.0

지반의 항복 현상에 대해 서는 2.0정도

의 안전율

도로교 설계기준 (2005)

시공관리시방에 따라 안전율

적용 1.9∼3.5

AASHTO방 법과 미육군 공병단의 방 법 제시

철도 설계기준 (2004)

지지파일

3 평상시

2 지진시

마찰파일

4 평상시

3 지진시

미국

FHWA(2006) 시공관리방법에 따라 안전율

적용 2.0∼3.5

AASHTO(2002) 시공관리시방에 따라 안전율

적용 1.9∼3.5

일본 일본 도로교시방서

(2002)

지지파일

3 평상시

2 지진시

마찰파일

4 평상시

안전율 비교

(18)

지지력 결정 방법 시행 여부

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

지반조사 ◯ ◯ ◯ ◯ ◯

정역학적 지지력 공식에 의한 계

산 ◯ ◯ ◯ ◯ ◯

동적 지지력 공식에 의한 계산 ◯

파동 방정식에 의한 분석 ◯ ◯ ◯ ◯

동적인 측정 및 분석

(예 PDA 등) ◯ ◯

파일정재하시험 ◯ ◯

적용 가능한 안전율 3.50 2.75 2.25 2.00 1.90

도로교 설계기준 (2005) 안전율 비교

Based on AASHTO(2002)

(19)

파일의 종류

.재하시의 종류 지지파일 마찰파일

평상시 3 4

지진시 2 3

극한지지력 추정법 안전율 보정계수

지지력 추정식 1.0

연직재하시험 1.2

철도 설계기준(2004) 안전율

(20)

이음방법 용접이음 볼트식 이음 비고

감소율 5%/개소 10%/개소

매입파일인 경우에는 이음부 손상 이 거의 없으므로 이음방법별 감

소율을 절반으로 적용

허용압축응력 계산

부식: 강관의 경우 2mm 장경비에 대한 고려

RC N=70, 상한계 = 90

PC N=80, 상한계 = 105

강관 N=100, 상한계 = 130

(21)

항타 응력 적용 사례

허용 항타응력 = 0.9 항복 응력

(22)

말뚝 간격 – 길이 – 개수 결정

외말뚝 별 Working Load / Moment 결정 외말뚝의

허용 축방향 지지력 계산 허용 횡방향 지지력 계산 허용 지지력 > Working Load?