3차원 수치해석을 통한 사질토 물성에 따른무리말뚝 p-y 곡선과 p-multiplier 평가

Evaluation of p-y Curves and p-multiplier of Pile Groups Corresponding to Sand Properties Change Based on 3D Numerical Analysis

무리말뚝의 수평방향 비선형 거동 해석에는 p-y 곡선과 무리말뚝 효과를 나타내는 p-multiplier (Pₘ)을 사용한 방법이 보편적으로사용된다. Pₘ은 무리말뚝의 기하형상뿐만 아니라 지반 물성의 영향도 받는다. 하지만 지반 물성에 따른 Pₘ의 변화에 대한연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 사질토지반에서 수평방향 하중을 받는 무리말뚝의 지반 물성 변화에 따른 무리말뚝효과차이를 평가하기 위해, 3차원 수치해석 프로그램인 Plaxis 3D를 활용하여 느슨, 중간, 조밀한 사질토지반에 설치된 단일말뚝과 3행×3열 무리말뚝에 대한 해석을 수행하고 p-y 곡선과 Pₘ을 산정하였다. 본 연구의 해석조건인 말뚝 중심간격, 무리말뚝내 개별말뚝의 행과 열 위치, p-y 곡선 산정 깊이, 사질토지반 물성 중에는 말뚝이 위치한 열이 Pₘ에 가장 지배적인 영향을미쳤다. 사질토지반의 물성변화가 Pₘ에 미치는 영향은 말뚝이 위치한 열의 영향에 비해 크진 않았지만, 지반이 조밀해지고내부마찰각이 증가함에 따라 무리말뚝 효과가 커져, Pₘ이 감소하는 경향을 나타내었으며, 이는 기존 실내실험 결과와 유사하였다.

The p-y curve method and p-multiplier (Pₘ), which implies a group effect, are widely used to analyze the nonlinear behaviors of laterally loaded pile groups. Factors affecting Pₘ includes soil properties as well as group pile geometry and configuration. However, research on the change in Pₘ corresponding to soil properties has not been conducted well. In this study, in order to evaluate the effect of soil properties on the group effect in a laterally-loaded pile group installed in sandy soil, numerical analysis for a single pile and 3×3 pile group installed in loose, medium, and dense sand, was performed using the 3D numerical analysis program, Plaxis 3D. Among the factors considered in this study, the column location of the pile was the most dominant factor for Pm. The effect of the sand property change on Pₘ was not as significant as that of the column location of the pile. However, as the sand became denser and the friction angle increased, the group effect increased, leading to a decrease in Pₘ of approximately 0.1. This trend was similar to the result reported in a previous laboratory-scale experimental study.