Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Design and Buckling Analysis of Earth Retaining Struts Supported by High Strength Steel Pipe and PHC Pile

고강도 강관과 PHC파일이 활용된 흙막이 버팀보의 좌굴해석 및 설계

  • Lim, Seung Hyun (School of Civil Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Kim, In Gyu (School of Civil Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Kim, Sung Bo (School of Civil Engineering, Chungbuk National University)
  • 임승현 (충북대학교 토목공학부) ;
  • 김인규 (충북대학교 토목공학부) ;
  • 김성보 (충북대학교 토목공학부)
  • Received : 2015.04.08
  • Accepted : 2015.07.31
  • Published : 2015.08.27
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The design and buckling behavior of earth retaining system supported by high strength steel pipe and PHC pile under compression is presented in this study. Buckling analysis of various strut system was investigated according to the strut total length(30m, 60m, 90m), three types of built-up columns and connection condition. Buckling loads calculated by F.E analysis was compared with the theoretical solution corresponding to diagonal buckling mode, local and global buckling mode of main strut. The design of the built-up column struts are performed based on design guide for high strength steel pipes and P-M diagram for built-up column with two PHC pile section.

본 연구에서는 고강도 강관과 PHC pile을 활용한 흙막이 버팀보의 좌굴거동과 설계를 수행하였다. 조립기둥의 형식 세가지와, 연결방식, 버팀보의 전체길이(30m, 60m, 90m)에 따라 다양한 버팀보 시스템에 대한 좌굴해석을 하였고, 주부재의 국부좌굴 및 전체좌굴, 사재좌굴에 대해 유한요소해석을 통해 계산된 좌굴하중을 엄밀해와 비교분석하였다. 고강도강관 설계가이드와 PHC pile로 조립된 기둥의 P-M상관도를 활용하여 조립기둥의 설계를 수행하였다.

Keywords

References

  1. Timoshenko, S. and Gere, J.M. (1961) Theory of Elasticity Stability, 2nd ed., Mcgraw-Hill Book Company, New york, p.138.
  2. Galambos, T.V. (1998) Guide to Stability Design Criteria for Metal Structural Stability Research Council, John Wiley & Sons, pp.87-104.
  3. 유충식, 나승민, 이종구, 장동욱(2010) 강관버팀보 흙막이 시스템의 거동 특성에 관한 수치해석적 연구, 한국지반공학회지, 한국지반공학회, 제26권, 제6호, pp.45-56. (Yoo, C.S., Na, S.M., Lee, J.G., and Jang, D.W. (2010) Numerical Investigation on the Behavior of Braced Excavation Supported by Steel Pipe Struts, Journal of Korean Geotechnical Society, KSG, Vol.26. No.6, pp.45-56 (in Korean).)
  4. 김진용, 김성보(2011) 강재 조립기둥의 좌굴 거동에 대한 매개변수 해석, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제31권, 제2호, pp.78-87. (Kim, J.Y., Kim, S.B. (2011) Parameter Study of Buckling Behavior of Steel Built-up Colmn, Journal of Korean Society of Civil Engineers, KSCE, Vol.31, No.2, pp.78-87 (in Korean).)
  5. 강두원, 권영봉(2009) 원형강관 기둥의 구조적인 거동 및 강도에 관한 연구, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제21권, 제5호, pp.505-514. (Kang, D.W. and Kwon, Y.B. (2009) A Study on the Structural Behavior and the Strength of Circular Hollow Steel(CHS) Section Columns, Jounal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.21, No.5, pp.505-514 (in Korean).)
  6. 김선희, 최영환, 최성모(2012) HSB600 원형강관 기둥의 거동에 대한 실험적 연구, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제24권, 제6호, pp.743-751. (Kim, S.H., Choi, Y.H., and Choi, S.M. (2012) Experimental Study on the Behavior of Circular Steel Tube Columns using HSB600 Steel, Jounal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.24, No.6, pp.743-751 (in Korean).)
  7. 박창희, 이철호, 한규홍, 김진호, 이승은, 하태휴, 김진원(2013) 고강도 강재보의 비탄성 횡-비틀림좌굴 제어를 위한 횡지지 거리, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제25권, 제2호, pp.115-130. (Park, C.H., Lee, C.H., Han, K.H., Kim, J.H., Lee, S.E., Ha, T.H., and Kim, J.W. (2013) Laterally Unbraced Length for Preventing Inelastic Later-Torsional Buckling of High-Strength Steel Beams, Jounal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.25, No.2, pp.115-130 (in Korean).)
  8. 김성진, 김성배, 이창남, 목진오, 허건영, 이병락, 김상섭(2007) PHC 파일을 기둥재로 적용하기 위한 실험적 연구, 대한건축학회논문집, 대한건축학회, 제25권, 제2호, pp. 23-36. (Kim, S.J., Kim, S.B., Lee, C.N., Mok, J.O., Heo, K.Y., Rhee, B.R., and Kim, S.S. (2007) Study on the Bond Strength of PHC pile Band Plate, Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Vol.25, No.2, pp.23-36 (in Korean).)
  9. 최원용, 김두겸, 이형교, 송병은, 심낙훈, 박영석(2010) PHC 파일의 수직형 볼트 이음공법에 대한 실험적 연구, 한국강구조학회지, 한국강구조학회, 제12권, pp.46-51. (Choi, W.Y., Kim, D.K., Lee, H.G., Song, B.E., Shim, N.H., and Park, Y.S. (2010) An Experimental Study on Vertical Bolt Joint Method of PHC pile, Magazine of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.12, pp.46-51 (in Korean).)
  10. 나승민(2007) 고강도강관버팀보기술메뉴얼, RIST 강구조연구소 p.5. (Na, S.M. (2007) High-Strength Steel Pipe Strut technical manual, RIST, p.5.)
  11. 김성보, 한만엽, 김문영, 정경환(2006) 혁신적인 프리스트레스트 가시설 구조시스템(IPS)을 적용한 굴착면의 해석 및 설계, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제26권, 제1호, pp.163-171. (Kim, S.B., Han, M.Y., Kim, M.Y., and Jung, K.H. (2006) Design of Building Excavation Plane in Innovative Prestressed Scaffolding(IPS) System, Journal of Korean Society of Civil Engineers, KSCE, Vol.26, No.1, pp. 163-171 (in Korean).)
  12. 진용(2007) 지하굴착용 버팀보에 사용하는 원형강관의 구조특성에 관한 실험적 연구, 석사학위논문, 명지대학교. (Jin, Y. (2007) An Experimental Study on the Behavior of Steel Pipe Strut used in Underground Excavation, Master of Science in Engineering, Myong Ji University (in Korean).)
  13. 마호성, 조광일(2013) 매개변수해석을 통한 원형 강관의 전단좌굴응력 상세분석, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제25권, 제5호, pp.579-585. (Mha, H.S. and Cho, K.I. (2013) Analysis of Shear Buckling Stresses for Steel Pipes by Detailed Parametric Study, Jounal of Korean Society of Steel Construction, Vol.25, No.5, pp.579-585 (in Korean).)
  14. 대한 토목학회(2007) STKT590 강관 지하굴착용 버팀보설계가이드 및 공사 시방서, pp.3-9. (KSCE(2007) Design Guide and Common Constructions for Steel Pipes underground Excavation Construction Using STKT590, pp.3-9.)
  15. Hsiao, J.K. (2012) Bending-Axis Effects on Load-Moment (P-M) Interaction Diagrams for Circular Concrete Columns Using a Limited Number of Longitudinal Reinforcing Bars, Electronic Journal of Structural Engineering, 12, pp.10-16.

Cited by

  1. Permanent Basement Wall Convergence Method Using a PHC Pile vol.6, pp.6, 2015, https://doi.org/10.15207/JKCS.2015.6.6.163
  2. Experimental Study of Structural Performance of Polygonal Composite Piles vol.10, pp.4, 2015, https://doi.org/10.11004/kosacs.2019.10.4.053