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구조특성 Home > SoilWorks > 사면(Slope) > 한계평형법 > 재질속성 > 구조특성

항목 내용
기능 한계평형법을 수행하기 위해 구조재료의 물성을 정의하기 위한 기능입니다.
선으로 표현되는 구조요소의 재질을 입력하는 경우 재료의 물성인 재질과 동시에 단면정보를 입력해야 합니다.
적용모듈 터널   사면   침투   기초   동해석   압밀
호출 메인메뉴 : 한계평형법 > 재질속성 > 구조특성
- 모델정보 - Context Menu 호출 (선 객체, 혹은 요소망세트 상에서 Context Menu 호출 시)
- 작업트리 - Context Menu 호출 (작업트리 > 재질속성 > 구조특성 에서 Context Menu 호출 시)
Command Line : StructuralProperty를 입력합니다.

구조부재특성 정의

데이터

  • 입력된 구조부재특성이 표시됩니다. 데이터를 선택해 수정할 수 있습니다.

일반

  • ID

    • 재료특성 데이터의 번호가 표시됩니다.
    • 사용자가 재료특성을 정의하는 순서대로 번호가 부여됩니다.

  • 이름

    • 재료특성 데이터의 이름을 입력합니다.

  • 부재종류

    • 구조부재의 종류를 선택합니다.
    • 한계평형법에는 Nail/Pile(LEM), Anchor(LEM), Strip/Fabric(LEM), Strut(LEM)만 사용 가능합니다.

강성

  • 부재종류에서 선택한 구조재료의 강성을 지정합니다.

    • Nail/Pile (LEM)

      • 보강재간격
        • 보강재의 종방향 간격을 입력합니다.
      • 초기확산 폭
        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 폭을 입력합니다.
        • 일반적으로 Nail/Pile 지압판의 폭(지압판이 없는 경우 Nail/Pile 직경과 같은 값을 입력하거나 0을 입력하여도 무방함)을 사용합니다.
        • 일반적으로 지압판의 크기에 해당하는 1.0m 또는 2.0m를 사용합니다.
      • 초기확산 각
        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 각을 입력합니다.
        • Nail/Pile 설치로 인해 발생하는 응력의 분포각으로, 실험을 통해 값을 얻어내지 않으면 보통 10~15도의 값을 사용합니다.
        • LEM 해석에서 보강재 삽입 시 diffusion 영역에 해당하는 slice에 대해 일정 부분의 강도 증가를 고려하며, 이때 diffusion 영역을 결정짓는 입력값이 초기확산 폭과 초기확산 각입니다. 보강재와 수직인 방향으로 초기확산 폭 만큼의 영역을 설정하고, 초기확산 폭에서 초기확산 각만큼 벌어진 선을 그어 파괴 원호와 만나는 점을 찾아 diffusion 영역을 결정합니다. 초기확산 각을 너무 작게 설정하면 diffusion 영역에 대한 강도 증가가 안전율에 주는 영향이 거의 없게 됩니다.
          초기확산 폭과 초기확산 각을 통한 diffusion 영역 설정

          초기확산 폭과 초기확산 각을 통한 diffusion 영역 설정

      • 인장력
        • Nail/Pile의 최대 인장력(재료)을 입력합니다. 인장력은 보강재의 한계인장력을 의미합니다.
        • 일반 쏘일네일 설계 시에는 대부분 허용인장강도를 사용하여 인장강도의 절반만을 사용하며, 이는 불확실성이 내재되어 있는 네일에 대한 보정치로 0.5 정도를 적용합니다.
          (예: SD40 : \( 4000 \, \text{kg/cm}^2 \times 0.5 \times 0.0008 \, \text{m}^2 = 400000 \, \text{kN/m}^2 \times 0.5 \times 0.0008 \, \text{m}^2 = 160 \, \text{kN/EA} \) )

      • 안전율로 보강력 보정

        • 절편력 반복계산 시 보강력을 각 단계의 안전율로 보정(안전율로 나눔)할지 여부를 결정합니다.
        • Independent (보정안함) : 입력된 보강력을 절편력 반복계산에 그대로 적용합니다. 비탈면의 활동력 감소와 저항력 증진 목적의 거동에 적합합니다.
        • Dependent (보정) : 절편력 반복계산 시 한 스텝에서 결정된 안전율로 다음 스텝의 보강력을 안전율로 나누어 보강력을 계속 보정해 가며 절편의 평형력을 계산합니다. 활동력 감소보다는 변형 발생 이후 시점부터 저항력을 증진시키는 거동에 적합합니다.

        Independent / Dependent의 물리적 의미

        사면에 앵커가 시공되면, 앵커는 재료의 전단력과 함께 정착장에 연결된 강선에 인장을 주어 지반에 보강력을 더하게 됩니다. 따라서 앵커가 설치되는 것만으로 지반에 보강력이 더해진다고 볼 수 있습니다. 사면을 절편으로 나누어 해석하는 한계평형 모델에서는, 앵커가 지나가는 절편에 앵커로 인한 보강력을 (독립적으로) 바로 고려하고 해석을 수행하며, 이런 안전율 계산 방법을 Independent라고 합니다.

        스트립의 경우 지반에 설치되더라도 자체가 지반에 보강력을 더한다기보다는, 지반의 활동을 구속하는 역할로 볼 수 있습니다. 지반이 변형 거동을 하면 스트립에 힘이 전달되며 변형에 저항하는 형태로 강도가 발현됩니다. 따라서 한 스텝 한 스텝 스트립의 힘 또한 (종속적으로, Dependent) 함께 반복 계산하게 됩니다.

        Nail의 경우 SoilWorks 프로그램에서는 Independent로 설정되어 있습니다. Nail은 지반의 변형에 저항하는 구조체로 알려져 있지만, 지반에 관입되며 시공되는 과정에서 지반 자체를 구속하는 힘이 작용할 수 있다는 점을 고려하여 Independent로 해석에 적용하고 있습니다. Nail을 지반에 구속력(보강력)이 작용하지 않고 활동에만 저항하는 구조체로 사용하려는 경우 Dependent로 설정하고 해석하면 됩니다.

    • Nail

      • 인장/전단 적용방법 : Nail

        • 인장력(입력)과 인발력(qs로부터 계산 또는 입력) 중 작은 값이 축방향 보강력으로 적용되고, 값 또는 함수로 입력한 전단력이 적용됩니다.

        • 일반적으로 Nail을 모사할 때 사용합니다.

        • 등가반경

          • Nail/Pile과 주변 지반 사이의 인발력을 계산하기 위한 환산 반경입니다.
          • 일반적으로 천공반경을 사용합니다.
          • \( F_{pullout} = q_s \cdot \pi \cdot 2R \cdot L_{in} \)   ( \( R \) : 등가반경, \( L_{in} \) : 파괴면 바깥으로 삽입된 길이)
          • 여기서 qs는 단위 면적당 한계마찰력을 의미합니다. 프로그램에서는 인발력과 인장력 중 작은 값을 네일의 저항력으로 계산합니다.
        • 전단력변화
          • 체크시 Nail 두부로부터 변화하는 전단력의 분포를 입력할 수 있습니다.
        • 전단력
          • 길이에 따라 일정한 전단력을 입력합니다.
          • 일반적으로 전단시험을 통해 구할 수 있으며, 직접전단시험(direct shear box test)과 연직/경사 네일에 대한 현장시험 등을 토대로 실행된 실험적 연구를 바탕으로 산정할 수 있습니다. (Juran et al, 1981; Marchal, 1984; Plumelle, 1989; Delage et al., 1989)
        • 전단력함수
          • 길이에 따라 변화하는 전단력 함수를 입력합니다.

    • Pile

      • 인장/전단 적용방법 : Pile

        • 소성모멘트와 휨강성에 의해 계산된 전단력이 적용됩니다.
        • 인장력은 전단력의 상한(Tresca 기준 상 전단력은 인장력의 50%를 넘을 수 없음)으로만 사용되고 축방향 보강력으로는 적용되지 않습니다.
        • \( T_{axial} = 2T_{shear} \) ,   \( \left(\dfrac{R_{axial}}{2}\right)^2 + R_{shear}^2 \leq T_{shear}^2 \)

        • 일반적으로 Pile을 모사할 때 사용합니다.

        • 최소적용길이

          • 파괴면 바깥으로 Nail/Pile이 삽입된 길이가 최소적용거리보다 작으면 해당 Nail/Pile은 보강력을 고려하지 않습니다.
        • 등가반경
          • Nail/Pile과 주변 지반사이의 인발력을 계산하기 위한 환산 반경입니다.
          • 일반적으로 천공반경을 사용합니다.
          • \( F_{pullout} = q_s \cdot \pi \cdot 2R \cdot L_{in} \)   ( \( R \) : 등가반경, \( L_{in} \) : 파괴면 바깥으로 삽입된 길이)
        • 소성모멘트
          • 보강재의 소성모멘트(Mp) 값을 입력합니다.
          • \( M_p = f_y \cdot Z_p \)   ( \( f_y \) : 말뚝의 항복응력, \( Z_p \) : 소성단면계수)
          • 소성단면계수는 중립축 상/하부분의 각 단면적의 중립축에 대한 단면 1차모멘트의 합을 의미합니다.
        • 휨강성
          • 보강재의 휨강성(EI) 값을 입력합니다.
          • \( EI = E \cdot I \)   ( \( E \) : 말뚝의 탄성계수, \( I \) : 말뚝 2차 단면모멘트)

    • Nail/Pile

      • 인장/전단 적용방법 : Nail/Pile

        • 임계각( \( \theta_{cr} \) )에 의해 전단지배(Pile), 인장지배(Nail), 인장+전단(Nail/Pile)을 판단하여 보강력을 계산합니다.

        • 최소적용길이

          • 파괴면 바깥으로 Nail/Pile이 삽입된 길이가 최소적용거리보다 작으면 해당 Nail/Pile은 보강력을 고려하지 않습니다.
        • 등가반경
          • Nail/Pile과 주변 지반사이의 인발력을 계산하기 위한 환산 반경입니다.
          • 일반적으로 천공반경을 사용합니다.
          • \( F_{pullout} = q_s \cdot \pi \cdot 2R \cdot L_{in} \)   ( \( R \) : 등가반경, \( L_{in} \) : 파괴면 바깥으로 삽입된 길이)
        • 소성모멘트
          • 보강재의 소성모멘트(Mp) 값을 입력합니다.
        • 휨강성
          • 보강재의 휨강성(EI) 값을 입력합니다.
        • 임계각
          • 보강력을 계산할 때, 전단지배(Pile), 인장지배(Nail), 인장+전단(Nail/Pile)을 구분하기 위한 임계각( \( \theta_{cr} \) )을 입력합니다.
          • 파괴원호의 접선과 보강재가 이루는 각( \( \theta \) )가 \( \pi/2 - \theta_{cr} \) 보다 크면 전단지배, \( \theta_{cr} \) 보다 작으면 인장지배, \( \theta_{cr} \) 보다 크고 \( \pi/2 - \theta_{cr} \) 보다 작으면 인장+전단으로 적용합니다.
          • 삽입한 보강재가 전단지배인지 인장지배인지 동시 고려되는지 사용자가 규정하지 않고, 보강재가 박힌 각도에 따라 지배되는 계산 방식을 달리할 때 사용합니다.
          • 임계각은 5도 이하로 적용하는 것이 일반적입니다.

    • Anchor (LEM)

      • 보강재간격

        • 보강재의 횡방향(단면의 두께방향) 간격을 입력합니다.

      • 정착길이

        • Anchor 의 정착장의 길이를 입력합니다 .

      • 초기확산 폭

        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 폭을 입력합니다.
        • 일반적으로 Anchor 지압판의 폭(지압판이 없는 경우 Anchor 직경과 같은 값을 입력하거나 0을 입력하여도 무방함)을 사용합니다.

      • 초기확산 각

        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 각을 입력합니다.
        • Anchor 설치로 인해 발생하는 응력의 분포각으로, 실험을 통해 값을 얻어내지 않으면 보통 10~15도의 값을 사용합니다.

      • 안전율로 보강력 보정

        • 절편력 반복계산 시 보강력을 각 단계의 안전율로 보정(안전율로 나눔)할지 여부를 결정합니다.
        • Independent (보정안함) : 입력된 보강력을 절편력 반복계산에 그대로 적용합니다. 비탈면의 활동력 감소와 저항력 증진 목적의 거동에 적합합니다.
        • Dependent (보정) : 절편력 반복계산 시 한 스텝에서 결정된 안전율로 다음 스텝의 보강력을 안전율로 나누어 보강력을 계속 보정해 가며 절편의 평형력을 계산합니다. 활동력 감소보다는 변형 발생 이후 시점부터 저항력을 증진시키는 거동에 적합합니다.
        • Independent / Dependent의 물리적 의미에 대한 상세 설명은 상단 Nail/Pile(LEM) 항목을 참고하십시오.

      • 인장력

        • Anchor의 최대 인장강도(재료)를 입력합니다.

      • 인발력 고려방법

        • 인발력 고려방법을 결정합니다 .
        • ( 적용안함 / 값 입력 / 계산 )

      • 인발 적용방법

        • 정착장 전체고려/미고려 : 가상앵커점이 파괴면의 바깥쪽에 있는 경우 정착장 전체의 보강력을 고려하고, 파괴면의 안쪽에 있는 경우 보강력을 고려하지 않습니다.

      • 정착장 부분고려 : 파괴면의 바깥쪽에 있는 정착장 길이비례 만큼의 보강력을 고려합니다.

        정착장 전체고려/미고려

        정착장 부분고려

      • 인발력

        • 인발력 고려방법이 “ 값 입력 ” 일 경우 사용되는 값 입니다 .
        • 인발시험 강도를 입력합니다.
        • 시험값이 없는 경우 인장력과 같은 값 또는 큰 값을 입력합니다.
        • (인장력과 인발력 중 작은 값이 보강력으로 계산됨)
      • 정착부 직경
        • 인발력 고려방법이 “ 계산 ” 일 경우 사용되는 값 입니다 .
        • 인발력이 발생되는 정착부의 직경을 입력합니다 .
      • 정착부 마찰력
        • 인발력 고려방법이 “ 계산 ” 일 경우 사용되는 값 입니다 .
        • 인발력이 발생되는 정착부의 마찰력을 입력합니다 .
      • 전단력
        • 길 이에 따라 일정한 전단력을 입력합니다 .
      • 전단력함수
        • Anchor 두부로부터 변화하는 전단력의 분포를 입력할 수 있습니다 .
      • 전단력 작용방향
        • 전단력이 절편력에 작용되는 방향을 결정합니다 .
        • ( 보강재에 수직 / 절편 밑면에 평행 )

    • Strip/Fabric (LEM)

      • 보강재간격
        • 보강재의 횡방향(단면의 두께방향) 간격을 입력합니다.
      • 초기확산 폭
        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 폭을 입력합니다.
        • 일반적으로 Strip 지압판의 폭(지압판이 없는 경우 Strip 직경과 같은 값을 입력하거나 0을 입력하여도 무방함)을 사용합니다.

      • 초기확산 각

        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 각을 입력합니다.
        • Strip 설치로 인해 발생하는 응력의 분포각으로, 실험을 통해 값을 얻어내지 않으면 보통 10~15도의 값을 사용합니다.

      • 안전율로 보강력 보정

        • 절편력 반복계산 시 보강력을 각 단계의 안전율로 보정(안전율로 나눔)할지 여부를 결정합니다.
        • Independent (보정안함) : 입력된 보강력을 절편력 반복계산에 그대로 적용합니다. 비탈면의 활동력 감소와 저항력 증진 목적의 거동에 적합합니다.
        • Dependent (보정) : 절편력 반복계산 시 한 스텝에서 결정된 안전율로 다음 스텝의 보강력을 안전율로 나누어 보강력을 계속 보정해 가며 절편의 평형력을 계산합니다. 활동력 감소보다는 변형 발생 이후 시점부터 저항력을 증진시키는 거동에 적합합니다.
        • Independent / Dependent의 물리적 의미에 대한 상세 설명은 상단 Nail/Pile(LEM) 항목을 참고하십시오.
      • 인장력
        • Strip의 최대 인장력(재료)을 입력합니다.
      • 폭
        • Strip의 폭
      • 마찰면 수
        • 인발력이 작용하는 마찰면의 수를 입력합니다 .
        • (1 면 / 2 면 )
      • 뒤채움 단위중량
        • 인발력 고려방법이 “ 간이법 ” 일 경우 사용되는 값 입니다 .
        • 뒤채움 흙의 단위중량
      • 마찰계수
        • 뒤채움 흙과 Strip과의 마찰계수
      • 접촉면 점착력
        • 인발력 고려방법이 “ 상세법 ” 일 경우 사용되는 값 입니다 .
        • 인발력이 발생하는 접촉면의 점착력을 입력합니다 .
      • 접촉면 마찰각
        • 인발력 고려방법이 “ 상세법 ” 일 경우 사용되는 값 입니다 .
        • 인발력이 발생하는 접촉면의 마찰각을 입력합니다 .

    • Strut (LEM)

      • 보강재간격
        • 보강재의 횡방향(단면의 두께방향) 간격을 입력합니다.
      • 초기확산 폭
        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 폭을 입력합니다.
        • 일반적으로 Strut의 폭과 같은 값을 입력하거나 0을 입력하여도 무방합니다.
      • 초기확산 각
        • 보강재의 확산효과를 고려하기 위한 각을 입력합니다.
        • Strut 설치로 인해 발생하는 응력의 분포각으로, 실험을 통해 값을 얻어내지 않으면 보통 10~15도의 값을 사용합니다.
      • 압축력
        • Strut의 최대 압축력(재료)을 입력합니다.


  • 클릭하는 경우 새로운 구조특성이 추가됩니다.
  • 클릭하는 경우 작성된 구조특성이 변경됩니다.
  • 클릭하는 경우 작성된 구조특성이 삭제됩니다.
  • 키보드의 ESC를 클릭하는 경우 대화상자는 종료됩니다.

참고사항

  • 지반 정의 (qs, pl, ksb)
    • qs(지반의 극한마찰저항력), pl(한계토압, 한계압력), ksb(지반의 변형계수)는 프레셔미터 시험(공내재하시험)의 특성치로서, 시험에 의한 값을 적용하는 것이 가장 좋으며, 그렇지 못한 경우 참고문헌이나 기존 설계자료들을 참고하여 적용하시기 바랍니다.
    • qs 값은 인발력을 계산하기 위해 입력되는 값으로, 사용자가 구조부재에서 직접 인발력 값을 입력하거나, "qs로부터 인발력 계산"을 체크한 경우에는 아래와 같이 계산됩니다.
    • \( F_{pullout} = q_s \cdot \pi \cdot 2R \)   ( \( R \) : 등가반경)
    • 계산된 인발력과 입력한 인장력의 최소값이 축방향 저항력으로 사용됩니다.
최종 수정일: 2026-03-25