연약점토지반 위에 상대적으로 하중이 크지 않은 구조물이 놓일 경우 고도의 연약지반 개량공법이나 깊은 기초의 시공은 공기소요와 경제적인 문제가 발생하게 된다. 이 때 부분치환 공법을 적용하는 것은 비용과 공기 절감에 효과적이라 할 수 있다. 부분치환이 적용될 경우의 지반조건은 연약점토지반 위에 모래층이 놓이는 형태가 되고, 지지력 검토가 이루어져야 한다. 점토지반 위 모래층이 놓이는 조건의 얕은 기초 지지력 해석을 위해 주로 한계평형해석에 근거한 극한지지력식을 국내 설계실무에서는 이용하고 있다.
연약점토 위 모래지반에 대한 지지력 산정 및 평가에 관하여 현재 몇 가지 문제가 존재한다. 먼저 극한지지력 산정을 위한 하중확산메커니즘의 문제이다. 하중확산각은 다양한 조건에 의해 변한다고 알려져 있지만, 고정된 하중확산각을 적용한 지지력식 및 응용 지지력식이 현재도 널리 사용되고 있다. 현장 지지력 평가에 주로 사용되는 평판재하실험의 경우, 이와 같은 지반조건에서는 응력구군의 영향으로 현장에서 확인보링이 필요하여 경제성 문제가 발생되므로, 설계단계부터 보다 정확한 극한지지력 산정이 필요하다. 또한, 부분치환이 실시될 때에는 모래층 폭이 제한되어 있기 때문에 기존 극한지지력식을 그대로 적용한다면 현장의 지지력을 과대평가하는 위험측 설계가 될 수 있다.
따라서 본 연구는 연약점토지반 위 모래층이 놓이는 경우와 부분치환이 이루어진 경우에 대한 얕은 기초 극한지지력 특성을 살펴보고자 한다. 주요 연구방법으로 대형토조를 이용한 실내모형실험을 선택하였다. 지지력실험 이외에도 모래층 저면의 응력양상과 기초주변의 상방 팽창량을 측정하였다. 그리고, 일부 경우에 대하여 일정하중을 재하한 후 시간에 따른 침하량 측정실험을 실시하였다. 지지력의 검증을 위해 ...
연약점토지반 위에 상대적으로 하중이 크지 않은 구조물이 놓일 경우 고도의 연약지반 개량공법이나 깊은 기초의 시공은 공기소요와 경제적인 문제가 발생하게 된다. 이 때 부분치환 공법을 적용하는 것은 비용과 공기 절감에 효과적이라 할 수 있다. 부분치환이 적용될 경우의 지반조건은 연약점토지반 위에 모래층이 놓이는 형태가 되고, 지지력 검토가 이루어져야 한다. 점토지반 위 모래층이 놓이는 조건의 얕은 기초 지지력 해석을 위해 주로 한계평형해석에 근거한 극한지지력식을 국내 설계실무에서는 이용하고 있다.
연약점토 위 모래지반에 대한 지지력 산정 및 평가에 관하여 현재 몇 가지 문제가 존재한다. 먼저 극한지지력 산정을 위한 하중확산메커니즘의 문제이다. 하중확산각은 다양한 조건에 의해 변한다고 알려져 있지만, 고정된 하중확산각을 적용한 지지력식 및 응용 지지력식이 현재도 널리 사용되고 있다. 현장 지지력 평가에 주로 사용되는 평판재하실험의 경우, 이와 같은 지반조건에서는 응력구군의 영향으로 현장에서 확인보링이 필요하여 경제성 문제가 발생되므로, 설계단계부터 보다 정확한 극한지지력 산정이 필요하다. 또한, 부분치환이 실시될 때에는 모래층 폭이 제한되어 있기 때문에 기존 극한지지력식을 그대로 적용한다면 현장의 지지력을 과대평가하는 위험측 설계가 될 수 있다.
따라서 본 연구는 연약점토지반 위 모래층이 놓이는 경우와 부분치환이 이루어진 경우에 대한 얕은 기초 극한지지력 특성을 살펴보고자 한다. 주요 연구방법으로 대형토조를 이용한 실내모형실험을 선택하였다. 지지력실험 이외에도 모래층 저면의 응력양상과 기초주변의 상방 팽창량을 측정하였다. 그리고, 일부 경우에 대하여 일정하중을 재하한 후 시간에 따른 침하량 측정실험을 실시하였다. 지지력의 검증을 위해 FEM 해석을 실시하였으며, 데이터는 실내실험 결과와 같이 데이터 분석에 이용하였다. 이를 통해 연약점토지반 위 모래층의 폭과 깊이가 다양한 조건에 대하여 보다 정확한 극한지지력 해석과 그 거동을 규명하고자 한다.
실내모형실험은 2차원 연속기초 형태로 구성되었으며, 세 가지 비배수전단강도의 점토시료를 준비하였고, 기초의 폭 B=0.1m, 0.2m, 0.3m로 실험을 실시하였다. B=0.3m의 경우 토조의 사이즈 영향 때문에 깊이비 H/B=0.5의 경우에서만 실시를 하였다. 또한 각 경우에 대하여 모래층의 폭 B'의 크기를 달리 적용하여 실험을 수행하였다. FEM 해석은 모형토조실험과 같은 조건으로 해석을 수행하였지만, B=0.2m와 B=0.3m의 경우에 대해서도 모래 단일층의 극한지지력에 도달할 때까지 지지력 해석을 실시하였다.
모래층의 폭이 반무한체인 경우에서 실내실험의 극한지지력 결과는 FEM 해석의 결과와 유사하게 도출되었다. 그리고 실험 및 해석 결과는 Hanna & Meyerhof 와 Okamura et al. 의 극한지지력식에 적합하게 나타났다. 그러나 Okamura et al. 식은 그의 연구에서 사용된 점토가 일반적인 연약지반보다 높기 때문에 낮은 비배수전단강도에서 본 연구와 차이가 발생하였다. 하중확산메커니즘의 계속적인 적용을 위해서 깊이비 H/B와 지지력비 qc/qs에 대해 등가하중확산각을 제안하였다. 또한, qc/qs에 대하여 선형의 추세식을 갖는 한계깊이비 Hf의 식을 제안하였다.
상부에서 치환된 모래층이 반무한체의 조건이 아닌 경우, 극한지지력은 모래층이 반무한체 조건에 비하여 감소하는 경향을 보였다. H/B가 증가할수록 극한지지력의 감소 격차는 증가하였고, qc/qs가 증가할수록 극한지지력의 감소 격차는 감소하였다. 이를 정량화하기 위해 추세선에 의한 극한지지력 감소계수 κ를 도입하였고, 도표로 나타내었다.
모래층과 점토층 경계면에서의 토압계에 의한 극한지지력과 지표면 극한지지력비는 H/B가 증가할수록 감소하였고, 모래층 폭이 증가할수록 감소하였다. 기초주변 지반의 변위는 극한지지력 침하지점에 대응하여 변위가 수렴하였다. 허용지지력을 재하한 시간-침하 곡선은 쌍곡선법으로 분석하였고, 그 결과 예상최종침하량 및 90% 압밀도 도달시간에 대하여 모래층 폭의 영향은 무관하였으며, H/B가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
연약점토지반 위에 상대적으로 하중이 크지 않은 구조물이 놓일 경우 고도의 연약지반 개량공법이나 깊은 기초의 시공은 공기소요와 경제적인 문제가 발생하게 된다. 이 때 부분치환 공법을 적용하는 것은 비용과 공기 절감에 효과적이라 할 수 있다. 부분치환이 적용될 경우의 지반조건은 연약점토지반 위에 모래층이 놓이는 형태가 되고, 지지력 검토가 이루어져야 한다. 점토지반 위 모래층이 놓이는 조건의 얕은 기초 지지력 해석을 위해 주로 한계평형해석에 근거한 극한지지력식을 국내 설계실무에서는 이용하고 있다.
연약점토 위 모래지반에 대한 지지력 산정 및 평가에 관하여 현재 몇 가지 문제가 존재한다. 먼저 극한지지력 산정을 위한 하중확산메커니즘의 문제이다. 하중확산각은 다양한 조건에 의해 변한다고 알려져 있지만, 고정된 하중확산각을 적용한 지지력식 및 응용 지지력식이 현재도 널리 사용되고 있다. 현장 지지력 평가에 주로 사용되는 평판재하실험의 경우, 이와 같은 지반조건에서는 응력구군의 영향으로 현장에서 확인보링이 필요하여 경제성 문제가 발생되므로, 설계단계부터 보다 정확한 극한지지력 산정이 필요하다. 또한, 부분치환이 실시될 때에는 모래층 폭이 제한되어 있기 때문에 기존 극한지지력식을 그대로 적용한다면 현장의 지지력을 과대평가하는 위험측 설계가 될 수 있다.
따라서 본 연구는 연약점토지반 위 모래층이 놓이는 경우와 부분치환이 이루어진 경우에 대한 얕은 기초 극한지지력 특성을 살펴보고자 한다. 주요 연구방법으로 대형토조를 이용한 실내모형실험을 선택하였다. 지지력실험 이외에도 모래층 저면의 응력양상과 기초주변의 상방 팽창량을 측정하였다. 그리고, 일부 경우에 대하여 일정하중을 재하한 후 시간에 따른 침하량 측정실험을 실시하였다. 지지력의 검증을 위해 FEM 해석을 실시하였으며, 데이터는 실내실험 결과와 같이 데이터 분석에 이용하였다. 이를 통해 연약점토지반 위 모래층의 폭과 깊이가 다양한 조건에 대하여 보다 정확한 극한지지력 해석과 그 거동을 규명하고자 한다.
실내모형실험은 2차원 연속기초 형태로 구성되었으며, 세 가지 비배수전단강도의 점토시료를 준비하였고, 기초의 폭 B=0.1m, 0.2m, 0.3m로 실험을 실시하였다. B=0.3m의 경우 토조의 사이즈 영향 때문에 깊이비 H/B=0.5의 경우에서만 실시를 하였다. 또한 각 경우에 대하여 모래층의 폭 B'의 크기를 달리 적용하여 실험을 수행하였다. FEM 해석은 모형토조실험과 같은 조건으로 해석을 수행하였지만, B=0.2m와 B=0.3m의 경우에 대해서도 모래 단일층의 극한지지력에 도달할 때까지 지지력 해석을 실시하였다.
모래층의 폭이 반무한체인 경우에서 실내실험의 극한지지력 결과는 FEM 해석의 결과와 유사하게 도출되었다. 그리고 실험 및 해석 결과는 Hanna & Meyerhof 와 Okamura et al. 의 극한지지력식에 적합하게 나타났다. 그러나 Okamura et al. 식은 그의 연구에서 사용된 점토가 일반적인 연약지반보다 높기 때문에 낮은 비배수전단강도에서 본 연구와 차이가 발생하였다. 하중확산메커니즘의 계속적인 적용을 위해서 깊이비 H/B와 지지력비 qc/qs에 대해 등가하중확산각을 제안하였다. 또한, qc/qs에 대하여 선형의 추세식을 갖는 한계깊이비 Hf의 식을 제안하였다.
상부에서 치환된 모래층이 반무한체의 조건이 아닌 경우, 극한지지력은 모래층이 반무한체 조건에 비하여 감소하는 경향을 보였다. H/B가 증가할수록 극한지지력의 감소 격차는 증가하였고, qc/qs가 증가할수록 극한지지력의 감소 격차는 감소하였다. 이를 정량화하기 위해 추세선에 의한 극한지지력 감소계수 κ를 도입하였고, 도표로 나타내었다.
모래층과 점토층 경계면에서의 토압계에 의한 극한지지력과 지표면 극한지지력비는 H/B가 증가할수록 감소하였고, 모래층 폭이 증가할수록 감소하였다. 기초주변 지반의 변위는 극한지지력 침하지점에 대응하여 변위가 수렴하였다. 허용지지력을 재하한 시간-침하 곡선은 쌍곡선법으로 분석하였고, 그 결과 예상최종침하량 및 90% 압밀도 도달시간에 대하여 모래층 폭의 영향은 무관하였으며, H/B가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
The soft ground improvement method or the pile method can take a long period construction time with a high cost to construct a relatively light structure on a soft clay ground. In this case, the partial replacement method is effective to shorten the construction time with a lower cost. When the part...
The soft ground improvement method or the pile method can take a long period construction time with a high cost to construct a relatively light structure on a soft clay ground. In this case, the partial replacement method is effective to shorten the construction time with a lower cost. When the partial replacement method is utilized, a bearing capacity must be checked under the condition of the ground with sand overlying soft clay.
To analyze the bearing capacity of a footing for sand overlying clay, ultimate bearing capacity equations based on the limit equilibrium method are commonly used in domestic design practice. But there are several problems with the estimation and the evaluation of the bearing capacity for sand overlying soft clay. The first problem is the load spreading mechanism for estimating a bearing capacity. Even though the load spread angle is varied under diverse conditions, bearing capacity equations and applied bearing capacity equations using fixed load-spread angle are widely used. In the case of using the P.B.T, which is largely used in an in-situ bearing capacity evaluation, a verifying boring is needed in the ground condition due to the stress bulb. For the economical efficiency, a solid estimation of the bearing capacity is needed from a design stage. Furthermore, when a partial replacement is carried on, the upper sand layer has a limited width. If existing ultimate bearing capacity equations are applied, it will be a dangerous design with overestimating a bearing capacity.
Therefore, in this study the characteristics of the ultimate bearing capacity under a shallow foundation are investigated in the cases of sand overlying soft clay and a partial replacement. As the main study methods, 2-dimensional laboratory model tests and FEM analyses are conducted. Besides the tests of bearing capacity, stress of the bottom of the sand and displacements around the foundation are measured. After loading a constant load, a displacement is measured in the course of time for some cases. FEM analyses are performed to verify the bearing capacity tests. These data from FEM analyses are used in data analyses with results of the model tests. Through the these method, it is considered to evaluate the bearing capacity and the behavior about diverse conditions of depth and width for the sand overlying soft clay.
The laboratory model chamber test consists of a 2-dimensional strip foundation. The clays are prepared by 3 kinds of undrained shear strength, and the widths B of foundations are 0.1m, 0.2m and 0.3m. In case of B=0.3m, depth ratio H/B=0.5 is only carried on due to the side friction of the chamber. For the all cases, tests are conducted by applying the varied width B' of the sand layer. Cases of the FEM analyses are same as the model chamber tests, but in the cases of B=0.2m and 0.3m, FEM analyses are carried on until those bearing capacities reach the bearing capacity of the single sand layer.
In the case of half space sand ground, ultimate bearing capacities from the laboratory model tests are similar with those from the FEM analyses. And it shows that the equations of the Hanna & Meyerhof and the Okamura et al. are suitable. But the results of using the equation of the Okamura et al. have different results from this study at low undrained shear strength because clays in the Okamura’s study are relatively higher than a general soft clay. To make the continual application of load spreading mechanism, the equivalent load spread angle is proposed for H/B and qc/qs. Also, the linear regression equation of critical depth ratio Hf is suggested for qc/qs.
When an upper replacement sand layer is not the half space condition, a bearing capacity is lower than those of the half space condition. The more H/B increases, the more decline gap of the bearing capacity increases. And, the more qc/qs increases, the more decline gap of the bearing capacity decreases. To quantify these trends, the ultimate bearing capacity decline coefficient κ is introduced by regression curves and it is shown as graphs.
The ratio of the bearing capacity from the earth pressure meter at the border of the sand and the clay and a bearing capacity from the load cell is calculated. The more H/B increases, the more ratio decreases. And the more B' increases, the more ratio decreases. The displacements around the foundation converge at the point of the displacement of the load plate against the ultimate bearing capacity. The time-displacement curves from loading allowable bearing capacities are analyzed by the hyperbolic method. As a result, the expected final displacements and the 90% consolidation degrees do not relate to the width of the sand. But those decrease with increasing the H/B.
The soft ground improvement method or the pile method can take a long period construction time with a high cost to construct a relatively light structure on a soft clay ground. In this case, the partial replacement method is effective to shorten the construction time with a lower cost. When the partial replacement method is utilized, a bearing capacity must be checked under the condition of the ground with sand overlying soft clay.
To analyze the bearing capacity of a footing for sand overlying clay, ultimate bearing capacity equations based on the limit equilibrium method are commonly used in domestic design practice. But there are several problems with the estimation and the evaluation of the bearing capacity for sand overlying soft clay. The first problem is the load spreading mechanism for estimating a bearing capacity. Even though the load spread angle is varied under diverse conditions, bearing capacity equations and applied bearing capacity equations using fixed load-spread angle are widely used. In the case of using the P.B.T, which is largely used in an in-situ bearing capacity evaluation, a verifying boring is needed in the ground condition due to the stress bulb. For the economical efficiency, a solid estimation of the bearing capacity is needed from a design stage. Furthermore, when a partial replacement is carried on, the upper sand layer has a limited width. If existing ultimate bearing capacity equations are applied, it will be a dangerous design with overestimating a bearing capacity.
Therefore, in this study the characteristics of the ultimate bearing capacity under a shallow foundation are investigated in the cases of sand overlying soft clay and a partial replacement. As the main study methods, 2-dimensional laboratory model tests and FEM analyses are conducted. Besides the tests of bearing capacity, stress of the bottom of the sand and displacements around the foundation are measured. After loading a constant load, a displacement is measured in the course of time for some cases. FEM analyses are performed to verify the bearing capacity tests. These data from FEM analyses are used in data analyses with results of the model tests. Through the these method, it is considered to evaluate the bearing capacity and the behavior about diverse conditions of depth and width for the sand overlying soft clay.
The laboratory model chamber test consists of a 2-dimensional strip foundation. The clays are prepared by 3 kinds of undrained shear strength, and the widths B of foundations are 0.1m, 0.2m and 0.3m. In case of B=0.3m, depth ratio H/B=0.5 is only carried on due to the side friction of the chamber. For the all cases, tests are conducted by applying the varied width B' of the sand layer. Cases of the FEM analyses are same as the model chamber tests, but in the cases of B=0.2m and 0.3m, FEM analyses are carried on until those bearing capacities reach the bearing capacity of the single sand layer.
In the case of half space sand ground, ultimate bearing capacities from the laboratory model tests are similar with those from the FEM analyses. And it shows that the equations of the Hanna & Meyerhof and the Okamura et al. are suitable. But the results of using the equation of the Okamura et al. have different results from this study at low undrained shear strength because clays in the Okamura’s study are relatively higher than a general soft clay. To make the continual application of load spreading mechanism, the equivalent load spread angle is proposed for H/B and qc/qs. Also, the linear regression equation of critical depth ratio Hf is suggested for qc/qs.
When an upper replacement sand layer is not the half space condition, a bearing capacity is lower than those of the half space condition. The more H/B increases, the more decline gap of the bearing capacity increases. And, the more qc/qs increases, the more decline gap of the bearing capacity decreases. To quantify these trends, the ultimate bearing capacity decline coefficient κ is introduced by regression curves and it is shown as graphs.
The ratio of the bearing capacity from the earth pressure meter at the border of the sand and the clay and a bearing capacity from the load cell is calculated. The more H/B increases, the more ratio decreases. And the more B' increases, the more ratio decreases. The displacements around the foundation converge at the point of the displacement of the load plate against the ultimate bearing capacity. The time-displacement curves from loading allowable bearing capacities are analyzed by the hyperbolic method. As a result, the expected final displacements and the 90% consolidation degrees do not relate to the width of the sand. But those decrease with increasing the H/B.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.