KR101477215B1 - 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법 - Google Patents

구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컴퓨터를 이용하여 구조물기초의 설계 및 시공관리를 하는 방법에서, 구조물기초 공사가 필요한 현장의 지반정보를 컴퓨터에서 생성하거나 이미 입력된 현장의 지반정보를 컴퓨터에서 불러오는 프로젝트 생성 및 불러오기 단계; 생성되거나 불러온 프로젝트에 해당하는 현장의 도면을 컴퓨터에 입력하는 도면파일 추가단계; 현장의 시추공정보, 지반정보, 지반물성치정보를 컴퓨터에 입력하는 시추 및 지반정보 입력단계; 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 얕은기초의 제원을 컴퓨터에 입력하고 얕은기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 얕은기초 평가단계; 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 말뚝기초의 종류 및 제원을 컴퓨터에 입력하고 말뚝기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 말뚝기초 평가단계; 얕은기초 및 말뚝기초에 대한 안정성평가 결과를 종합하여 컴퓨터 화면에 보여주는 종합평가단계; 및, 컴퓨터 화면에서 보이는 현장 도면에 임의의 선분을 지정하여 단면도를 작성하고 물량을 산출하는 단면생성 및 물량산출단계;로 이루어지되, 상기 단면생성 및 물량산출단계에서 단면도는 2점 직선의 형태 또는 폴리선의 형태에 의하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

Description

구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법{Design and construction method of foundation using a Foundation Assessment Program}
본 발명은 자체적으로 개발한 구조물기초 안정성평가 프로그램(Foundation Assessment Program)을 이용하여 구조물기초의 설계 및 시공관리 능력을 향상시키기 위한 방법으로, 더욱 상세하게는 컴퓨터에 시추 및 지반정보를 입력한 후 얕은기초 및 말뚝기초의 설계지지력 및 허용침하량을 평가하고 그 결과를 CAD파일 형태의 등고선도 또는 단면도로 표시하여 구조물기초의 안정성을 검토하는 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법이다. 그리고 본 발명은 이와 같은 방법을 이용하여 얕은기초 및 말뚝기초의 최적설계를 유도하여 원가경쟁력 향상을 도모한다.
구조물기초는 얕은기초와 깊은기초로 나누어진다. 특히 깊은기초는 구조물의 규모가 크고 지지지반이 깊은 경우에 상부하중을 지지층까지 전달하기 위한 형식의 기초로서, 이러한 깊은 기초들 중 말뚝기초란 말뚝을 타입(打入), 압입(壓入) 또는 다른 방법으로 주위의 지반을 밀실하게 하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 구조물 공사시 구조물기초의 설계방법은 공사 부지를 확정하고, 확정된 부지에 대한 지반조사와 실내 및 현장시험을 실시하여 지반의 특성치를 결정한 후, 각종 이론식과 경험식 등을 이용하여 구조물기초를 설계한다. 다시 말해서 얕은기초는 허용지지력과 예상침하량을 구하여 굴착깊이 및 물량을 산정하고, 말뚝기초는 주면마찰력과 선단지지력 등을 구하여 허용지지력을 구하며 예상침하량을 결정함으로써 말뚝길이 및 수량을 산정한다.
그러나 국내의 구조물기초 설계시에는 설계자가 직접 수작업에 의한 계산으로 하는 경우가 많아 말뚝기초 개수가 많을 경우에는 각 말뚝기초에 대한 설계 시간이 많이 소요되고 표준화된 설계법이 정해져 있지 않아서 일정한 설계품질을 유지할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 지지력 산정에 사용되는 지반정수의 산정이 설계자의 주관에 의존하는 경우가 많아 설계가 합리적이지 못했고, 설계와 시공 관리가 분리되어 있어 말뚝기초의 품질 관리가 합리적으로 이뤄지지 못하고 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법의 하나로 "현장타설말뚝의 설계 및 시공방법"(한국등록특허 제10-1017567호)이 개발되었다. 그러나 종래의 개발된 기술은 현장타설말뚝에만 적용 가능하며 얕은기초의 평가는 이루어지지 않았다. 더구나 이 방법은 현장타설말뚝의 축방향 압축 지지력과 침하량만 검토가 가능하다는 한계가 있었다. 즉 재료나 공법에 따른 말뚝의 검토뿐만 아니라 말뚝의 축방향 인장력 및 수평방향 평가가 불가능하였다. 또한 종래의 기술은 시공될 말뚝의 가장 가까운 시추공, 가까운 시추공 2개의 평균, 가장 약한 시추공을 기준으로 하중-침하곡석 및 축하중 분포곡선으로만 말뚝기초를 검토하였기에 불합리하고 비효율적인 요인이 여전히 내재되어 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 구조물기초 안정성평가 프로그램(Foundation Assessment Program)을 이용하여 말뚝길이 예상 등고선도 및 사용자가 지정하는 임의의 선에 대한 단면도를 제시함으로써 말뚝재료의 시공길이를 산정하는 방법을 제공하고자 한다.
둘째, 본 발명은 구조물기초 안정성평가 프로그램(Foundation Assessment Program)을 이용하여 말뚝길이에 상응하는 얕은기초의 추가굴착깊이 개념을 도입하고, 얕은기초의 지내력 만족 레벨 등고선도를 제시함으로써 얕은기초의 최소 추가굴착깊이를 구하는 방법을 제공하고자 한다.
셋째, 본 발명은 얕은기초는 물론 말뚝기초의 축방향 압축력, 축방향 인발력 및 수평방향도 검토하여 좀 더 세밀하고 구체적인 구조물기초의 안정성검토를 할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
넷째, 본 발명은 Global Standard 비교를 통한 해외공사 입찰의 대처능력을 증진시키는 방법을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 컴퓨터를 이용하여 구조물기초의 설계 및 시공관리를 하는 방법에서, 구조물기초 공사가 필요한 현장의 지반정보를 컴퓨터에서 생성하거나 이미 입력된 현장의 지반정보를 컴퓨터에서 불러오는 프로젝트 생성 및 불러오기 단계; 생성되거나 불러온 프로젝트에 해당하는 현장의 도면을 컴퓨터에 입력하는 도면파일 추가단계; 현장의 시추공정보, 지반정보, 지반물성치정보를 컴퓨터에 입력하는 시추 및 지반정보 입력단계; 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 얕은기초의 제원을 컴퓨터에 입력하고 얕은기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 얕은기초 평가단계; 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 말뚝기초의 종류 및 제원을 컴퓨터에 입력하고 말뚝기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 말뚝기초 평가단계; 얕은기초 및 말뚝기초에 대한 안정성평가 결과를 종합하여 컴퓨터 화면에 보여주는 종합평가단계; 및, 컴퓨터 화면에서 보이는 현장 도면에 임의의 선분을 지정하여 단면도를 작성하고 물량을 산출하는 단면생성 및 물량산출단계;로 이루어지되, 상기 단면생성 및 물량산출단계에서 단면도는 2점 직선의 형태 또는 폴리선의 형태에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.
첫째, 본 발명은 말뚝길이 예상 등고선도 및 사용자가 지정하는 임의의 단면도를 이용하여 최소로 필요한 말뚝시공길이 산정이 가능하기에 불필요한 말뚝의 낭비요인을 감소시킴으로써 공사비를 절약하고 공사기간을 단축할 수 있다.
둘째, 본 발명은 얕은기초 지내력 만족 레벨 등고선도 및 사용자가 지정하는 임의의 단면도를 이용하여 얕은기초의 최소 추가굴착깊이를 산정할 수 있기에 과대설계를 방지하여 공사비를 절약하고 공사기간을 단축할 수 있다.
셋째, 본 발명은 얕은기초 뿐만 아니라 말뚝기초의 공법 및 재료에 의한 분리와 축방향 압축력, 축방향 인발력, 수평방향도 검토하여 좀 더 세밀한 분석이 가능하다.
넷째, 본 발명은 Global Standard 비교를 통한 해외공사 입찰의 대처능력을 증진시킬 수 있다.
다섯째, 본 발명은 현장과 지원부서 간에 동일한 프로그램에 의하여 결과물을 제공받고 이로 인하여 소통수단이 단일화되기에 기초분야 현장지원시 업무효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 시행되는 순서를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명이 컴퓨터에서 실행되는 화면에서 Toolbar 메뉴구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 프로젝트 생성 및 불러오는 단계의 화면을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 도면파일이 추가되는 화면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 시추 및 지반정보 입력단계의 화면을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 시추공 위치를 지정하는 과정을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 시추 및 지반정보 입력단계의 엑셀파일 실시예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 얕은기초 평가단계의 화면을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 얕은기초 평가단계의 등고선도 그리기 과정을 나타낸 실시예이다.
도 10은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 평가단계의 화면을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 평가단계의 축방향 압축검토 탭 화면을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 평가단계의 축방향 인발검토 탭 화면을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 평가단계의 수평방향 검토 탭 화면을 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 및 말뚝길이의 등고선도를 나타낸 실시예이다.
도 15는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 종합평가단계의 화면을 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 단면생성 및 물량산출단계의 화면을 나타낸 것이다.
도 17a 내지 b는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 3차원메쉬가 지반종류별로 만들어지는 평면 및 측면의 화면을 나타낸 것이다.
도 18a 내지 b는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 단면 생성의 화면을 나타낸 것이다.
이하 각 단계별로 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 컴퓨터(C)를 이용하여 구조물기초의 설계 및 시공관리를 하는 방법에서, 구조물기초 공사가 필요한 현장의 지반정보를 컴퓨터(C)에서 생성하거나 이미 입력된 현장의 지반정보를 컴퓨터(C)에서 불러오는 프로젝트(P) 생성 및 불러오기 단계; 생성되거나 불러온 프로젝트(P)에 해당하는 현장의 도면을 컴퓨터(C)에 입력하는 도면파일 추가단계; 현장의 시추공정보, 지반정보, 지반물성치정보를 컴퓨터(C)에 입력하는 시추 및 지반정보 입력단계; 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 얕은기초의 제원을 컴퓨터(C)에 입력하고 얕은기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 얕은기초 평가단계; 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 말뚝기초의 종류 및 제원을 컴퓨터(C)에 입력하고 말뚝기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 말뚝기초 평가단계; 얕은기초 및 말뚝기초에 대한 안정성평가 결과를 종합하여 컴퓨터(C) 화면에 보여주는 종합평가단계; 및, 컴퓨터(C) 화면에서 보이는 현장 도면에 임의의 선분을 지정하여 단면도를 작성하고 물량을 산출하는 단면생성 및 물량산출단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명이 시행되는 순서를 나타내는 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 프로젝트(P) 생성 및 불러오기 단계, 도면파일 추가단계, 시추 및 지반정보 입력단계, 얕은기초 평가단계, 말뚝기초 평가단계, 종합평가단계, 단면생성 및 물량산출단계로 이루어진다. 각 단계는 컴퓨터(C)를 이용하여 시행되는 것으로, 자체 개발된 프로그램(Foundation Assessment Program)을 이용하여 시행된다. 이 프로그램은 설치 후 실행하면 오토캐드가 자동으로 실행되어 CAD파일을 이용할 수 있도록 제작되었다. 즉 본 발명의 프로그램 자체가 CAD Add-in 프로그램으로 모든 위치정보는 캐드 파일 자체에 저장된다.
도 2는 본 발명이 컴퓨터(C)에서 실행되는 화면에서 Toolbar 메뉴구조를 나타낸 것이다. 본 발명은 Toolbar 메뉴구조의 위에서 아래 순서로 프로젝트(P)의 설계 및 안정성검토가 이루어진다.
이하 Toolbar 메뉴구조의 순서에 맞추어 각 단계별로 내용을 설명한다.
프로젝트 생성 및 불러오기 단계는 컴퓨터(C)에 새로운 프로젝트(P)의 기본정보를 입력하고 *.fap2 확장자의 파일을 생성하여 저장하거나 컴퓨터(C)에 저장되어 있는 *.fap2 확장자의 프로젝트(P) 파일을 불러오는 것이다. 도 3은 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 시공관리 방법에서 프로젝트(P) 생성 및 불러오는 단계의 화면을 나타낸 것인데, 도 3에 도시된 바와 같이 새로운 프로젝트(P)의 기본정보에는 현장명, 현장위치, 검토일자, 검토자가 기재된다. 그리고 프로젝트(P)의 기본정보가 기재된 후 저장될 폴더를 지정하면 프로젝트(P) 생성이 완료된다.
도면파일 추가단계는 구조물기초 안정성평가 프로그램 Toolbar에서 프로그램정보 메뉴를 선택한 후 도면파일을 추가하는 단계이다. 도 4는 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 시공관리 방법에서 도면파일이 추가되는 화면을 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이 도면파일 추가단계는 CAD파일의 도면이 이용되고 도면의 스케일 값에 따라 1 또는 1000의 수치를 입력한다. 여기서 스케일 값은 미터 단위일 경우는 1, 밀리미터 단위일 경우에는 1000을 입력하는 것이며 스케일 정보는 프로그램 정보 메뉴를 이용하여 언제든지 변경이 가능하다. 아울러 CAD파일을 실행할 경우 설계에 필요한 요소인 말뚝의 위치, 지반조사 위치, 현장 외곽선 등이 자동으로 읽혀지게 된다. 즉 도면파일 추가단계는 CAD 파일에서 불러진 여러 요소들을 설계에 사용할 수 있도록 자동적으로 여러 요소들을 생성하는 것이다.
시추 및 지반정보 입력단계는 컴퓨터(C)에 직접 입력되거나 엑셀파일을 이용하여 입력된다. 시추 및 지반정보 입력단계는 컴퓨터(C)에 직접 입력되는 경우에 시추공정보 입력, 지반정보 입력, 지반물성치 입력의 과정으로 이루어진다.(도 5)
시추공정보 입력과정은 컴퓨터(C)에 시추공번호, 시추표고, 지하수위, 구조물명 등을 입력하는 과정이다. 시추공은 지반정보를 제공하여 말뚝의 안정성을 계산하기 위한 것이며, 실제 현장에서 지반 보링에 의해 시추된 시추공을 바탕으로 지반정보를 추출한 것을 말뚝의 안정성 계산을 위해 각 시추공마다 그 지반정보를 컴퓨터(C)에 입력해주는 것이다. 그리고 각 시추공에는 번호를 부여하여 각 시추공별로 지반정보를 입력하기 편리하게 되어 있다. 시추공정보 입력과정은 시추공 위치를 지정하는 과정이 더 포함되고, 시추공 위치는 본 발명의 프로그램에서 마우스로 클릭하여 개별적으로 선택될 수 있다.(도 6) 그러나 시추공 위치가 이미 도면에 있는 경우에는 마우스로 영역을 지정하여 각 시추공 위치에 해당하는 좌표를 추가할 수 있다.
지반정보 입력과정은 컴퓨터(C)에서 각 심도에 따른 토질구분, 지층구분 등의 자료를 입력하는 과정이다. 일반적으로 지반은 사질토, 점성토, 풍화토, 풍화암, 암반으로 구분된다. 그리고 이러한 토질구분은 구조계산식에 반영되는 기준이 된다.
지반물성치입력 과정은 컴퓨터(C)에서 각 심도에 따른 SPT N, 포아송비, qu, 변형계수 등을 입력하는 과정이며, 실험값이 없을 경우 변형계수 값은 아래 관계식을 적용하여 산정할 수 있다.
① 사질토, 풍화토 및 풍화암(구조물기초 설계기준 해설, 2009)
Ed(t/m2) = 76.6 . N
단, 환산 N ≤ 300
② 점성토(구조물기초 설계기준 해설, 2009)
Ed = (125~250) . qu ; 정규압밀 점토
Ed = (375~500) . qu ; 과압밀 점토
③ 암반(Deere, 1968 제안식 중 평균값)
Ed = 300 . αE . qu
단, αE = 0.0231 . RQD(%) . 1.32 ≥ 0.15
또한, 직접 입력할 경우에 변형계수 및 포아송비 값은 다음 표 1을 참조할 수 있다.
각종 흙의 포아송비와 변형계수 (Das, 1995)
흙의 종류 포아송비, ν 변형계수, Ed (t/m2)
느슨한 모래 0.20 ~ 0.40 1,000 ~ 2,400
중간정도 촘촘한 모래 0.25 ~ 0.40 1,700 ~ 2,800
촘촘한 모래 0.30 ~ 0.45 3,500 ~ 5,500
실트질 모래 0.20 ~ 0.40 1,000 ~ 1,700
모래 및 자갈 0.15 ~ 0.35 06,900 ~ 17,200
연약한 점토 - 200 ~ 500
중간 점토 0.20 ~ 0.50 0,500 ~ 1,000
견고한 점토 - 1,000 ~ 2,400
아울러 시추 및 지반정보 입력단계는 위에서 언급했듯이 엑셀파일을 이용하여 입력할 수 있다. 도 7은 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 안정성평가 방법에서 시추 및 지반정보 입력단계의 엑셀파일 실시예를 나타낸 것이다. 즉 프로그램 정보 메뉴에서 다운로드한 엑셀파일의 3개의 시트에 미리 데이터를 입력한 후, 필요한 데이터 셀을 선택 후 복사(Ctrl +C)하고,“시추/지반정보”의 해당 그리드에 마우스 클릭 후 붙여넣기(Ctrl+V) 하여 쉽고 간편하게 데이터를 입력할 수 있다. 그리고 시추 및 지반정보 입력단계에서는 풍화토, 풍화암, 암반 등의 지반에 따른 레벨 등고선도 작성이 가능하다.
얕은기초 평가단계는 정보입력, 검토실행, 최종 사용자 굴착깊이 입력, 등고선도 그리기 및 결과저장의 과정으로 이루어진다. 정보입력 과정은 얕은기초의 기초폭, 기초길이, 기초두께, 기초상단표고, 최종지반표고, 설계지지력, 허용침하량을 컴퓨터(C)에 입력하는 단계이다. 검토실행 과정은 얕은기초의 설계지지력 및 허용침하량을 만족시키는 최소 추가굴착깊이 확인을 하여 지지력과 침하량의 안정성 결과를 실시간 확인할 수 있는 과정이다.(도 8) 즉 아래 그림 1에서 설명한 개념과 같이 설계지지력 및 허용침하량을 검토하여 설계조건을 만족하는 최소 추가굴착깊이를 예상할 수 있다.
그림 1. 얕은기초 추가굴착깊이 개념도
Figure 112013039729974-pat00001
허용지지력은 해당지반의 SPT N 또는 일축압축강도를 기준으로 하고, 예상침하량은 기초저면으로부터 기초의 최소폭 2배 깊이까지 적산한다. 최종 사용자 굴착깊이 입력과정은 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 얕은기초마다 형성된 추가굴착깊이 입력란의 두번째 행에 사용자가 최적굴착깊이 값을 입력하는 과정이다. 자세히 말하면 추가굴착깊이 입력란의 첫번째 행은 설계지지력과 허용침하량을 만족하는 최소굴착깊이를 나타낸 것이며, 두번째 행에 최종굴착깊이를 사용자가 입력한 후 엔터키를 입력하여 안정성 결과를 확인할 수 있다. 그리고 추가굴착깊이 산정방법은 설계 기초저면 ±0.5m 간격으로 검토하여, 컴퓨터(C)에 입력된 시추표고로부터 추가굴착깊이를 증가시켜가며 지지력과 침하량을 계산한 후 설계조건을 만족하는 최소 추가굴착깊이를 도출하는 것이 바람직하다. 이로 인하여 과대설계를 방지하여 공사기간을 단축하고 공사비를 절약할 수 있다. 설계지지력 및 허용침하량은 아래와 같은 산정식을 사용한다.
[지지력 평가]
Figure 112013039729974-pat00002

[침하량 평가(이인모, 1992)]
Figure 112013039729974-pat00003
도 9는 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 안정성평가 방법에서 얕은기초 평가단계의 등고선도 그리기 과정을 나타낸 실시예이다. 이러한 등고선도는 CAD파일 형태로 해당 지반의 얕은기초에 대한 종합적인 정보를 제공한다. 그리고 얕은기초 지내력 만족 레벨을 나타내는 3차원 등고선도를 이용하여 얕은기초의 구역별 추가굴착깊이를 산정하고 굴착량을 산출할 수 있다. 아울러 얕은기초 평가단계의 설계지지력 및 허용침하량 평가결과 보고서는 마이크로워드 프로그램의 서식파일을 이용하여 출력할 수 있다.
말뚝기초 평가단계는 컴퓨터(C) 화면에서 말뚝선정 탭을 클릭한 후 말뚝기초의 종류, 규격 및 제원 값을 입력하여 이루어진다.(도 10) 이러한 과정을 반복하여 말뚝을 추가하며 본 발명의 프로그램에서는 말뚝의 수정, 초기화, 삭제를 실행할 수 있다. 말뚝의 종류는 강관말뚝, PHC말뚝, 현장타설말뚝이 있으며, 검토를 원하는 말뚝의 종류를 선택하고 해당 말뚝의 규격 및 제원 값을 입력하면 된다. 여기서 현장타설말뚝의 경우는 말뚝기초의 규격 및 제원값을 입력한 후 σm계산 버튼을 먼저 클릭하여 재료허용응력값을 계산하고 테이블로 말뚝추가 버튼을 클릭하여 말뚝리스트에 추가한다. 그리고 도 10에 도시된 바와 같이 말뚝기초 평가단계는 축방향 압축검토, 축방향 인발검토 및 수평방향 검토의 구성으로 이루어진 것을 알 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 평가단계의 축방향 압축검토 탭 화면을 나타낸 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이 축방향 압축검토 탭에서는 시추공리스트가 표시되는데, 그 리스트 중에 평가하고 싶은 말뚝을 체크하고 조건을 설정하면 된다. 그리고 조건을 설정할 경우에는 공법선택, 재료허용하중 계산, 지지력산정 환경설정, 침하량산정 환경설정을 모두 입력하여야 하며 어느 하나라도 입력되지 않을경우 에러가 발생할 수 있다. 이와 같은 말뚝의 조건 설정이 완료되면 선택된 말뚝의 기초저면표고, 설계지지력, 허용침하량 값을 입력한 후 말뚝기초 평가 실행을 하는데, 도 11에 도시된 바와 같이 말뚝길이 해당란의 첫번째 행에서는 설계지지력 및 허용침하량을 만족하는 최소말뚝길이가 산정되고, 두번째 행에서는 지지층 근입조건을 만족하는 말뚝길이가 자동으로 산정되며, 3행에서는 최종사용자 말뚝길이를 입력하여 축방향 압축의 안정성을 평가한다. 얕은기초의 안정성평가와 동일한 방법으로써 3행에서 최종사용자 말뚝길이를 입력하고 컴퓨터(C)의 엔터키를 입력하면 말뚝길이의 안정성 결과를 확인할 수 있다. 그리고 축방향 압축에 대한 말뚝길이 산정방법은 입력된 기초저면을 기준으로 말뚝길이를 0.5m씩 증가시키며 설계조건을 만족하는 최소말뚝길이를 도출하는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 안정성평가방법에서 말뚝기초 평가단계의 축방향 인발검토 탭 화면을 나타낸 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이 축방향 인발검토 탭에서도 시추공리스트가 표시되는데, 그 리스트 중에 평가하고 싶은 말뚝을 체크하고 조건을 설정하면 된다. 이와 같이 말뚝의 조건 설정이 완료되면 설계인발력 값을 입력하고 말뚝기초 평가를 실행하면 된다. 그러나 말뚝의 축방향 인발검토 탭은 축방향 압축검토 탭과 달리 말뚝길이 해당란이 두 개의 행으로 구성되어 있다. 이 중에 첫번째 행은 설계인발력을 만족하는 최소 말뚝길이가 자동으로 산정되며, 두번째 행에서 최종사용자 말뚝길이를 입력하면 컴퓨터(C) 화면에서 OK 또는 NG가 표시되어 축방향 인발의 안정성을 보여준다. 그리고 축방향 인발검토 탭에서 두번째 행의 최종 사용자 말뚝길이가 압축에서 설정한 말뚝길이보다 클 경우는 축방향 압축검토 탭에서 산정한 말뚝길이가 축방향 인발검토 탭의 최종사용자 말뚝길이로 수정되는 피드백과정이 일어나고, 최종사용자 말뚝길이가 축방향 압축검토 탭에서 산정한 말뚝길이보다 작을 경우에는 피드백과정이 일어나지 않는다.
도 13은 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 안정성평가방법에서 말뚝기초 평가단계의 수평방향 검토 탭 화면을 나타낸 것이다.(도 13) 말뚝의 수평방향 검토는 수평방향 검토 탭 클릭, 말뚝리스트 선택, 수평지반 반력계수 산정방법 선택, 말뚝조건 선택, 시추공리스트의 공백 입력 및 말뚝기초 평가 실행의 과정으로 이루어진다. 그리고 수평방향에 대한 말뚝길이 산정방법은 축방향 인발과 동일한 방법으로 검토하면 된다. 수평지반 반력계수 산정방법은 사용자에 의한 것, 경험식에 의한 것, 수평재하시험에 의한 것으로 구분된다. 각 방법에 의한 수평지반 반력계수 산정은 아래와 같은 식을 이용한다.
Figure 112013039729974-pat00004
Figure 112013039729974-pat00005
Figure 112013039729974-pat00006
도 14는 본 발명에 따른 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법에서 말뚝기초 및 말뚝길이의 등고선도를 나타낸 실시예이다. 말뚝기초 및 말뚝길이의 등고선도는 CAD파일 형태로써 해당 지반의 말뚝기초에 대한 종합적인 정보를 제공한다. 즉 등고선도를 참고로 구역별 말뚝기초의 예상 말뚝길이를 산출할 수 있으며, 이를 이용하여 과대설계를 방지하고 공사비를 절약할 수 있다. 그리고 말뚝기초 평가단계의 설계지지력 및 허용침하량 평가결과 보고서는 얕은기초와 마찬가지로 마이크로 워드 프로그램의 서식파일을 이용하여 상세 또는 개략 양식으로 출력할 수 있다.
종합평가단계는 얕은기초 및 말뚝기초에 대한 안정성평가 결과를 종합하여 컴퓨터(C) 화면에 보여주는 것이다. 도 15는 본 발명에 따른 구조물기초 설계 및 안정성평가 방법에서 종합평가단계의 화면을 나타낸 것이다. 도 15에 도시된 바와 같이 종합평가단계의 결과물로 출력된 말뚝길이는 축방향 압축검토, 축방향 인발검토, 수평방향 검토의 최소말뚝길이와 사용자 지정 최종 말뚝길이의 값을 동시에 만족하는 값으로 출력된다. 이와 같은 종합평가단계는 마이크로 워드 프로그램의 서식파일을 이용하여 상세 또는 개략보고서를 출력할 수 있다.
단면생성 및 물량산출단계는 구역 리스트 추가, 단면도에 포함할 기초형식 선택, 3차원메쉬 생성, 단면도 생성의 과정으로 이루어진다.(도 16) 구역 리스트 추가는 구역명과 설계기초저면 레벨 값을 입력하는 과정이며, 미리 폴리선으로 대지의 경계 구역형상을 만들어 놓는 것이 바람직하다. 3차원메쉬는 시추 및 지반 데이터를 기초로 지반종류별 평면(도 17a) 및 측면(도 17b)으로 만들어진다. 그리고 마지막 단계인 단면도 생성단계는 2 points 단면도 생성방법 또는 Polyline 단면도 생성방법 중 선택하여 단면도를 생성하는 과정이다. 2 points 단면도 생성은 직선의 시작점과 끝점을 선택 후, 단면에 포함시킬 시추공을 마우스를 이용하여 선택하면 시추공에서 2점 직선에 직각 투영되는 위치에 단면 시추공이 그려진다.(도 18a) Polyline 단면도 생성은 시추공 심볼의 X,Y 위치 원점을 지나는 폴리라인을 미리 그려 넣고, 단면도 생성 버튼을 클릭하면 된다.(도 18b) 이와 같은 단면도 생성단계는 지층별로 해치색상을 설정하여 지층을 좀 더 용이하게 구별되도록 구성되어 있다.
물량산출은 얕은기초와 말뚝기초의 경우로 나눌 수 있다. 얕은기초의 경우는 컴퓨터(C)에 Polyline으로 폐구역을 선택하여 면적을 자동계산하고, 등고선도 또는 단면도를 참고로 구역별 추가굴착깊이를 사용자가 입력하여 굴착량을 산출한다. 말뚝기초의 경우는 컴퓨터(C)에 구역별 말뚝 예상수량을 입력하고 등고선도 또는 단면도를 참고로 구역별 말뚝길이를 사용자가 입력하여 구역별 시공길이를 산출한다. 다시 말해서 단면생성 및 물량산출단계는 입력된 시추/지반정보, 얕은기초의 추가굴착깊이 및 말뚝기초의 말뚝길이를 종합하여 사용자가 지정하는 임의의 선에 대한 단면도 생성과 개략적인 추가굴착량 또는 말뚝시공길이의 물량 산출이 이뤄지는 것이다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
C: 컴퓨터
P: 프로젝트

Claims (10)

  1. 컴퓨터(C)를 이용하여 구조물기초의 설계 및 시공관리를 하는 방법에서,
    구조물기초 공사가 필요한 현장의 지반정보를 컴퓨터(C)에서 생성하거나 이미 입력된 현장의 지반정보를 컴퓨터(C)에서 불러오는 프로젝트(P) 생성 및 불러오기 단계;
    상기 생성되거나 불러온 프로젝트(P)에 해당하는 현장의 도면을 컴퓨터(C)에 입력하는 도면파일 추가단계;
    상기 현장의 시추공정보, 지반정보, 지반물성치정보를 컴퓨터(C)에 입력하는 시추 및 지반정보 입력단계;
    상기 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 얕은기초의 제원을 컴퓨터(C)에 입력하고 얕은기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 얕은기초 평가단계;
    상기 입력된 시추 및 지반정보에 대하여 말뚝기초의 종류 및 제원을 컴퓨터(C)에 입력하고 말뚝기초를 설계하여 안정성을 평가한 후, 보고서 출력 및 등고선도를 작성하는 말뚝기초 평가단계;
    상기 얕은기초 및 말뚝기초에 대한 안정성평가 결과를 종합하여 컴퓨터(C) 화면에 보여주는 종합평가단계; 및,
    상기 컴퓨터(C) 화면에서 보이는 현장 도면에 임의의 선분을 지정하여 단면도를 작성하고 물량을 산출하는 단면생성 및 물량산출단계;로 이루어지되,
    상기 단면생성 및 물량산출단계에서 단면도는 2점 직선의 형태 또는 폴리선의 형태에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 도면파일 추가단계에서 컴퓨터(C)에 입력되는 도면정보는 CAD파일을 불러오는 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 도면파일 추가단계는 컴퓨터(C)에 도면의 스케일 값이 입력되는 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 시추 및 지반정보 입력단계는 컴퓨터(C)에 직접 입력되는 방법 또는 엑셀파일을 이용하여 입력되는 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 시추 및 지반정보 입력단계에서 시추공정보는 시추공 위치를 지정하는 정보가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 얕은기초 평가단계에서 얕은기초의 제원은 기초폭, 기초길이, 기초두께, 기초상단표고, 최종지반표고, 설계지지력, 허용침하량으로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 말뚝기초 평가단계에서 말뚝기초의 종류는 강관말뚝, PHC말뚝, 현장타설말뚝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 말뚝기초 평가단계는 축방향 압축검토, 축방향 인발검토 및 수평방향 검토의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 단면생성 및 물량산출단계에서 3차원메쉬생성 과정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 구조물기초 안정성평가 프로그램을 이용한 구조물기초의 설계 및 시공관리 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102618823B1 (ko) 2022-12-15 2024-01-05 한국건설기술연구원 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102086343B1 (ko) * 2018-11-06 2020-03-09 아주대학교산학협력단 건축물의 구조 안정성 평가 장치 및 그 방법
CN111652436B (zh) * 2020-06-03 2023-04-18 中铁二院工程集团有限责任公司 一种基于等高线的施工便道自动选线方法
CN113420361A (zh) * 2021-07-02 2021-09-21 中国建筑第八工程局有限公司 Bim辅助判定工程桩入岩深度的方法
CN113742918B (zh) * 2021-09-06 2023-10-20 中国科学院地理科学与资源研究所 基于系统动力学模型评估国家公园游憩承载力的方法
CN116383955B (zh) * 2023-06-07 2023-08-01 中国建筑第六工程局有限公司 柱桩最短长度的计算方法
KR102656648B1 (ko) * 2023-12-07 2024-04-11 주식회사 한울지오텍 지반 좌표 기반의 지반 관리 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001055742A (ja) * 1999-08-17 2001-02-27 Toda Constr Co Ltd 構造物の設計用予備評価装置及び情報記憶媒体
KR20090103027A (ko) * 2008-03-27 2009-10-01 송기용 지리정보시스템을 이용한 구조물의 파일 설계 관리 시스템
KR20100084291A (ko) * 2009-01-16 2010-07-26 삼성물산 주식회사 현장타설말뚝의 설계 및 시공관리 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001055742A (ja) * 1999-08-17 2001-02-27 Toda Constr Co Ltd 構造物の設計用予備評価装置及び情報記憶媒体
KR20090103027A (ko) * 2008-03-27 2009-10-01 송기용 지리정보시스템을 이용한 구조물의 파일 설계 관리 시스템
KR20100084291A (ko) * 2009-01-16 2010-07-26 삼성물산 주식회사 현장타설말뚝의 설계 및 시공관리 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102618823B1 (ko) 2022-12-15 2024-01-05 한국건설기술연구원 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체

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