[Soilworks] 비탈면 안정 해석 따라하기 (깎기, 토사 및 풍화암)

지반설계 실무라고 하면 정말 대표적인 업무는 해석 프로그램을 사용한 안정 해석이겠죠? 오늘 여러분과 함께 마이다스아이티의 Soilworks 프로그램을 사용해서 너무 간단한 깎기 비탈면의 안정성을 평가해 볼 것입니다. 해석 시 확인할 것들을 상세히 짚어 볼까요?

 

 

 

1. 검토단면 작성

검토단면을 선정을 다 했다고 보고, 우리는 이제 프로그램에서 읽을 검토 단면을 작성 해볼 것입니다. 핵심은 면을 설정할 수 있도록 지층 별로 모두 닫힌 모양이 되도록 그려주는 것입니다. 예시를 보여 드릴테니 확인 해보세요. 각 단계를 문장으로 설명드리면 이렇습니다.

검토단면 작성 3단계

• 1단계 : 원지반선, 리핑암선, 계획선 등이 표시된 횡단면도 원본
• 2단계 : 검토단면을 구성할 영역을 표시(빨간선)
• 3단계 : 필요 없는 선과 글자를 모두 지운 상태

검토단면 위치 및 저장

작성된 단면을 새로운 파일로 저장하실 때 주의할 사항이 2가지 있습니다.

• 캐드 좌표 (0,0)에 가장 왼쪽 하단을 위치 시키기
• 저장할 때 파일 속성을 DXF로 저장하기

 

 

 

2. Soilworks로 불러오기

Soilworks로 도면을 불러오는 방법은 아주 간단합니다. 이미지를보고 그대로 따라오세요.

캐드도면 가져오기

캐드도면 가져오기2

캐드도면 가져오기 결과

 

 

 

3. 설계지반강도 및 설계기준 선정

이 부분은 프로그램에서 뭔가 설정하는게 아니라 우리가 설계할 목적물에 대해서 이미 결정되어져야하는 값을 말합니다. 여기에서는 풍화토 및 풍화암의 물성치, 지진계수, 수위조건 등을 말합니다. 원활한 따라하기를 위해 저는 임의로 값을 결정하겠습니다. (나름의 근거를 가지고)

 

설계지반정수 적용

지층	단위중량(kN/㎥)	점착력(kPa)	내부마찰각(˚)
풍화토	18.0	20.0	25.0
풍화암	20.0	30.0	32.0

지진계수 적용

지역	구역계수(Z)	내진등급	성능수준	평균재현주기	위험도 계수(I)	지반종류	증폭계수	수평지반 가속도(g)	지진계수
충남	0.11	1등급	붕괴방지	1000년	1.4	S2	1.4	0.2156	0.11

지하수위 적용

검토조건	지하수위
건기시	지하수위 없음
우기시	원지반 포화
지진시	평수위(풍화암 상단 포화)

 

 

 

4. 면생성 - 지반물성 입력 - 할당

면을 생성하기 위해서는 Command 창에 ss를 입력하고 엔터를 누르시면 됩니다.(자동 면생성 단축키 입니다.) 그러면 작업트리에서 레이어세트에 Smart Surface 1, Smart Surface 2 이렇게 두 개의 면이 생성됩니다.

면생성

그 후에 지반물성에 들어가서 3번에서 결정한 풍화토와 풍화암의 물성치를 입력합니다.

지반물성 들어가기

풍화토 물성치 입력

풍화암 물성치 입력

입력이 다 끝나면 왼쪽 작업트리에 지반물성에 하위 속성으로 우리가 입력한 풍화토와 풍화암이 생성된 것을 확인할 수 있습니다.

물성치 속성 생성 확인

물성치를 할당하기 위해서는 먼저 할당하고 싶은 면을 더블클릭해서 선택해야 합니다. 선택이 된 면은 그림처럼 진한 파랑색으로 활성 됩니다. 이렇게 면을 선택한 후 왼쪽 작업트리에서 할당할 지반 물성을 잡고 끌어와 화면에서 놓아주면 할당이 됩니다.

물성치 할당하기

물성치 입력에서 직접 설정한 색깔로 면 색깔이 변한게 보이시나요? 이게 물성치 할당이 된 모습입니다.

풍화토 할당 완료

풍화암 할당 완료

이렇게 풍화암까지 할당을 마치고 이제 다음 단계로 진행합니다.

 

 

 

5. 지진계수 입력 - 수위입력

지진계수는 정적지진하중을 누르고 X 값을 입력하는 곳에 앞서 산정한 지진계수를 입력하면 됩니다.

지진계수입력

지진계수입력2

수위선은 수위선의 이름을 만수위, 평수위로 구분하고 해당하는 선을 찾아 클릭하면 됩니다.

수위선 입력

평수위선 입력

만수위선 입력

수위선 입력 완료

자 여기까지 잘 따라오고 계신가요. 이제 모든 준비는 끝났습니다. 여기서 만약 보강재가 들어가는 경우는 보강재의 구조특성을 입력하고 할당해주는 작업이 추가됩니다. 이제 정말 조금만 남았습니다. 바로 넘어가 볼까요?

 

 

 

6. 경계(원호파괴면)설정

 이제 파괴가 일어날 모양을 잡기 위해 원호그리드와 접선을 설정해주는 작업을 합니다. 그리드의 각 점들을 파괴면이 일어나는 원호의 중심점이 되고, 접선은 말그대로 원호가 접하는 선이 됩니다. 이 경계설정을 실제 붕괴가 일어날 수 있을 것 같은 모양으로 잘 설정해야 원활한 해석이 이뤄집니다.

경계설정

그리드 설정

접선 설정

 

 

 

7. 해석케이스 입력 - 해석

자 이제 마지막 단계네요. 힘내서 가봅시다. 아래와 같이 해석 케이스를 입력하시면 됩니다. 건기시, 우기시, 지진시로 케이스를 구분해서 각 케이스에 맞는 수위, 하중 등을 입력하면 됩니다.

건기시

우기시

지진시

이제 해석을 해보겠습니다.

해석하기

해석수행

해석중

자 이렇게 비탈면 안정 해석을 처음부터 끝까지 함께 해봤습니다. 어떠셨나요... 저도 이렇게 많은 이미지를 활용하는게 처음이라 어려웠습니다. 결과 확인은 다음 글로 이어서 하겠습니다. 감사합니다.