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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이준환
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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일반적으로 무리말뚝 기초는 말뚝캡(혹은 래프트)이 지반 표면과 접촉하거나 지반에 근입된 piled raft 기초의 형태를 가지며, 이러한 경우 말뚝뿐만 아니라 말뚝캡(래프트) 또한 상부하중을 지반으로 전달할 수 있는 요소로써 작용할 수 있다. 이러한 말뚝과 래프트의 하중 분담 효과를 고려한 경제적 기초의 설계를 위해서는 지반 조건, 기초 조건 및 침하에 따라 변화하는 말뚝과 래프트의 하중 분담 정도를 평가할 수 있어야 한다.
본 연구에서는 piled raft 기초의 거동 특성 및 하중 분담 특성을 파악하고, 수직하중에 대한 래프트와 말뚝의 하중 분담 비율을 평가할 수 있는 방법을 제안하고자 하였다. 이를 위하여 사질토 및 점토 지반에 대한 piled raft 기초의 원심모형실험을 수행하고, piled raft 기초를 구성하는 요소인 래프트 및 말뚝의 상호 영향 및 하중 분담 특성을 분석하였다. 실험 분석 결과, 지반 조건에 따라 기초의 거동에 차이가 있음을 확인하였다. 특히 사질토 지반의 경우, 기초 요소 간 상호작용의 효과로 인하여 piled raft 기초 내의 래프트 및 무리말뚝의 거동이 단독 래프트 및 단독 말뚝의 거동과 차이가 있음을 확인하였다. 그러나 점토 지반의 경우에는 이러한 효과가 상대적으로 작게 나타났으며, piled raft 기초 내 래프트 및 말뚝의 복합거동이 개별적 거동과 유사하게 나타났다. 또한 말뚝의 하중 분담률은 하중 단계 및 기초의 침하가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. Piled raft 기초에 대한 3차원 유한요소해석을 통하여 하중 분담률 효과를 분석하였다. 그 결과 말뚝의 배열 조건이 기초의 거동 및 하중 분담 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 말뚝이 암반에 선단지지된 경우, 말뚝의 하중분담률은 매우 높은 값을 나타냈으며, 침하에 따라 일정한 경향을 보였다.
하중 분담 산정 모델의 도출을 위해 먼저 래프트와 말뚝의 거동을 각각 쌍곡선 형태의 정규화된 하중-침하 곡선(normalized load-settlement curve)으로 모델화하였다. 이 과정에서 Akbas & Kulhawy(2009)와 Dithinde 등(2011)이 제시한 래프트 및 단독말뚝의 침하 거동 모델을 참고하였으며, 이를 수정 및 조합하여 기초 요소의 개별적 거동 특성을 반영하는 하중 분담 산정 방법을 제안하였다. 제안방법의 유효성을 평가하기 위해 여러 문헌 자료 및 본 연구 실험 결과를 비교하였다. 비교 결과, 제안방법에 의한 결과와 실험 결과에서 모두 말뚝의 하중 분담률이 침하에 따라 감소하는 경향을 보였으나, 전체적으로 제안방법에 의해 산정된 말뚝의 하중 분담률이 더 작게 나타나는 경향을 보였다.
이러한 차이가 발생하는 원인은 기초 요소 사이의 상호작용으로 인하여 래프트 및 말뚝의 개별적 거동 및 복합적 거동 사이에 차이가 발생하기 때문이다. 이러한 기초 요소 간 상호영향을 반영할 수 있도록 상호영향계수를 도입하여 보완한 하중 분담 산정 방법을 최종적으로 제시하였으며, 상호영향계수와 지반조건, 기초 형상, 하중 분담률과의 관계를 제시하였다.
본 연구에서는 piled raft 기초의 거동 특성 및 하중 분담 특성을 파악하고, 수직하중에 대한 래프트와 말뚝의 하중 분담 비율을 평가할 수 있는 방법을 제안하고자 하였다. 이를 위하여 사질토 및 점토 지반에 대한 piled raft 기초의 원심모형실험을 수행하고, piled raft 기초를 구성하는 요소인 래프트 및 말뚝의 상호 영향 및 하중 분담 특성을 분석하였다. 실험 분석 결과, 지반 조건에 따라 기초의 거동에 차이가 있음을 확인하였다. 특히 사질토 지반의 경우, 기초 요소 간 상호작용의 효과로 인하여 piled raft 기초 내의 래프트 및 무리말뚝의 거동이 단독 래프트 및 단독 말뚝의 거동과 차이가 있음을 확인하였다. 그러나 점토 지반의 경우에는 이러한 효과가 상대적으로 작게 나타났으며, piled raft 기초 내 래프트 및 말뚝의 복합거동이 개별적 거동과 유사하게 나타났다. 또한 말뚝의 하중 분담률은 하중 단계 및 기초의 침하가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. Piled raft 기초에 대한 3차원 유한요소해석을 통하여 하중 분담률 효과를 분석하였다. 그 결과 말뚝의 배열 조건이 기초의 거동 및 하중 분담 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 말뚝이 암반에 선단지지된 경우, 말뚝의 하중분담률은 매우 높은 값을 나타냈으며, 침하에 따라 일정한 경향을 보였다.
하중 분담 산정 모델의 도출을 위해 먼저 래프트와 말뚝의 거동을 각각 쌍곡선 형태의 정규화된 하중-침하 곡선(normalized load-settlement curve)으로 모델화하였다. 이 과정에서 Akbas & Kulhawy(2009)와 Dithinde 등(2011)이 제시한 래프트 및 단독말뚝의 침하 거동 모델을 참고하였으며, 이를 수정 및 조합하여 기초 요소의 개별적 거동 특성을 반영하는 하중 분담 산정 방법을 제안하였다. 제안방법의 유효성을 평가하기 위해 여러 문헌 자료 및 본 연구 실험 결과를 비교하였다. 비교 결과, 제안방법에 의한 결과와 실험 결과에서 모두 말뚝의 하중 분담률이 침하에 따라 감소하는 경향을 보였으나, 전체적으로 제안방법에 의해 산정된 말뚝의 하중 분담률이 더 작게 나타나는 경향을 보였다.
이러한 차이가 발생하는 원인은 기초 요소 사이의 상호작용으로 인하여 래프트 및 말뚝의 개별적 거동 및 복합적 거동 사이에 차이가 발생하기 때문이다. 이러한 기초 요소 간 상호영향을 반영할 수 있도록 상호영향계수를 도입하여 보완한 하중 분담 산정 방법을 최종적으로 제시하였으며, 상호영향계수와 지반조건, 기초 형상, 하중 분담률과의 관계를 제시하였다.
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