한국지반공학회지:지반 (Geotechnical Engineering)

한국지반공학회 (Korean Geotechnical Society)
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금속-폴리에틸렌 복합관에 대해서 Marston-Spagler이론과 유한요소해석에 의해 구해진 뒤채움하중의 비교에 관한 연구

A Study on the Comparison of the Backfill Loads Obtained by the Marston-Spangler에s Theory and by the Finite Element Analysis for the Metal-Polyethylene Composite Pipes

  • 정진호 (정회원, 부경대학교 공과대학 토목공학과)
  • 발행 : 1998.10.01
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초록

본 논문은 금속-폴리에틸렌 복합관을 고랑에 매설하고 뒤채움할 경우 관에 작용하는 뒤채움 하중에 관한 연구로서 지금까지 널리 이용하고 있는 Marston-Spangler 이론을 유한요소 해석에 의해서 검토하였다. 유한요소 해석 결과의 신뢰성은 현장 매설관 실험에 의해서 검증하였다. 즉, 현장에서 실물 크기의 관을 매설한 후 뒤채움 높이를 증가시켜 가면서 측정한 관에 작용하는 하중과 관의 변형량은 유한요소 해석의 결과와 비교적 잘 일치함을 확인하였다. 그리고 1.0m 이하의 관경, 관경의 3.0배 이하의 고랑폭, 4.0m 이하의 뒤채움 높이 범위내에서, 뒤채움흙의 종류, 뒤채움 높이, 고랑폭 및 관경 등이 매설관에 작용하는 하중에 대해 어떠한 영향을 끼치는지를 유한요소 해석과 Marston-Bpangler 이론에 의해서 검토 비교하였다. 연구 결과로서 금속-폴리에틸렌 복합관에 작용하는 하중은 Marston-Spangler 이론에 의해서 계산하는 것이 합리적이라는 사실을 확인하였으며 Marston-Spangler 이론을 적용할때 설계계수 Inp 값으로 0.0을 취할 것을 제안하였다. 그리고 Marston-Spangler 뒤채움흘의 hi 값은 유한요소 해석에서 Duncan 흙 모텔의 SC 값, SM 흙에 대해서는 각각 0.13, 0.15로 할 것이 권장된다. 뒤채움 높이에 따른 하중비. WMf/WFBM의 변화는 좁은 고랑에서는 미미하나 넓은 고랑에서는 뒤 채움 높이가 증가할수록 증가하는 경향을 나타낸다. 또한 이 하중비는 관경이 커질수록 좁은 고랑 에서는 증가하는 반면 넓은 고랑에서는 감소한다. 그리고 뒤채움흙의 다짐도가 클수록 하중비는 감 소하며 SM 흙이 SC흙보다 더 큰 하중비를 나타낸다.식으로 모델 화하였다. 일치하는 것으로 나타났다. 또한 y/D=0.2 이하에서 CLM 방법의 적용성이 입증되었다.)히 현상적관찰(現象的觀察)과 경험적추리(經驗的推理)로서 설명(說明)되었기 때문에 현대의학(現代醫學)(서양의학(西洋醫學))과 같은 조직해부학(組織解剖學) 및 생화학적(生化學的)인 이론(理論)과는 상위(相違)한 점(點)이 많다. 더욱이 음양오행설(陰陽五行說)이라는 다분(多分)히 형이상적(形而上的)인 학(學) 사유(思惟)로서 관찰추리(觀察推理)되였기 때문에 현대의학(現代醫學)과의 비교설명(比較說明)이 거의 불가능(不可能)하며 또한 한의학이론(韓醫學理論)의 과학적근거제시(科學的根據提示)도 현재(現在)로서는 어려운 형편(形便)이다. 그러나 이 의학(醫學)은 이미 2,000여년간(餘年間) 동양(東洋)에서 전래(傳來)한 경험의학(經驗醫學)으로서 동양인(東洋人)들은 이 의학(醫學)으로 소화계질환(消化系疾患)을 포함(包含)한 여러 가지 인간(人間)의 질병(疾病)을 치료(治療)해 왔고 현재(現在)도 이 의학(醫學)으로 치료(治療)를 하고 있고 실제적(實際的)으로 많은 치효(治效)를 보고 있는 것이다. 그러므로 이 의학(醫學)속에는 아직도 현대과학(現代科學)으로서 해명(解明)되지 못하는 어떤 요소(要素)들이 깃들여 있는 것이 확실(確實)하며 이것을 밝혀내기 위해서 우리 의학자(醫學者)들은 이 의학(醫學)에 관(關)한 모든 것을 연구(硏究)해 보아야 한다. 이런 뜻에서 본고찰(本考察)은 한방(漢方)의 역대제문헌(歷代諸文獻)을 섭렵(涉獵)하여 소화계질환(消化系疾患)에 관(關)한 제이론(諸理論)들을 발췌(拔萃), 한방(漢方)에서 보는 (1) 소화기관(消化器官)의 생리(生理) (2) 병리(病理), 증후(證候) (3)

Variations of backfill load on the metal-polyethylene composite( MPC ) pipes buried in various trenches backfill afterward were investigated in this paper. The backfill loads obtained by the finite element method( FBM ) were compared with those calculated by the well-known MarstonBpangler(M-5) theory. The reliability of the finite element analysis used in this study was examined by an inaitu best for the buried pipe. The backfill lords and deflections on the real-size pipe buried on-site were measured while increasing the backfill height. In addition, further investigations were made for the variations of the backfill loads as a function of several important parameters such as the backfill soil type, bach. height$(\leq4.0m)$, diameter of the pipe$(B.$1.0m)$, and trench width($\leq 3.0 B_c$). It is confirmed that the M-S theory predicts reasonably well the backfill loafs of the MPC of the M-S backfill coils be 0.13 and 0.15 for the SC and SM coils in the D unman soil model, respectively. The load ratio, Wu-s/WwgM for a narrow trench varies negligibly with the back(111 height but fiends to increase for a wide trench. The ratio increases with increasing diameter of the pipe for a narrow trench while decreasing for a wide trench. It is also found that the ratio generally decreases as the degree of compaction increases and BM soil exhibits larger load ratio than that of SC soil.

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참고문헌

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