본 연구에서는 얕은 기초에 해당하는 말뚝 캡(cap)과 마찰말뚝기초에 보다 효율적으로 하중을 분담시킴으로써 총 지지력을 증가시킬 수 있는어우름 기초(hybrid foundation)를 제안한다. 어우름 기초는 얕은 기초에 해당되는 말뚝 캡과 마찰말뚝기초 사이에 미리 계획한 연직방향 이격을 둔 기초이다. 본 연구에서는 미리 계획된 연직방향 이격 거리를 계획 침하량(S0)이라고 정의한다. 어우름 기초는 침하량이 S0 이하까지는 하중의 일부를 얕은 기초가 먼저 부담하고, 얕은 기초인 캡의 침하가 S0를 초과하면 캡과 말뚝기초가 결속되어 연직방향으로 함께 침하하면서 나머지 하중을 지지하도록 고안되었다. 따라서 어우름 기초의 총지지력은 캡의 침하량이 S0에 이를 때의 캡의 지지력에다 S0에서부터 추가의 침하가 발생함에 따라 발휘되는 캡과 말뚝기초의 지지력을 더한 값이 된다. 본 연구에서 사용된 ...
본 연구에서는 얕은 기초에 해당하는 말뚝 캡(cap)과 마찰말뚝기초에 보다 효율적으로 하중을 분담시킴으로써 총 지지력을 증가시킬 수 있는어우름 기초(hybrid foundation)를 제안한다. 어우름 기초는 얕은 기초에 해당되는 말뚝 캡과 마찰말뚝기초 사이에 미리 계획한 연직방향 이격을 둔 기초이다. 본 연구에서는 미리 계획된 연직방향 이격 거리를 계획 침하량(S0)이라고 정의한다. 어우름 기초는 침하량이 S0 이하까지는 하중의 일부를 얕은 기초가 먼저 부담하고, 얕은 기초인 캡의 침하가 S0를 초과하면 캡과 말뚝기초가 결속되어 연직방향으로 함께 침하하면서 나머지 하중을 지지하도록 고안되었다. 따라서 어우름 기초의 총지지력은 캡의 침하량이 S0에 이를 때의 캡의 지지력에다 S0에서부터 추가의 침하가 발생함에 따라 발휘되는 캡과 말뚝기초의 지지력을 더한 값이 된다. 본 연구에서 사용된 토조의 폭×길이×높이는 500mm×500mm×500mm이다. 느슨한 상태, 보통 상태, 조밀한 상태의 사질토 지반을 토조내에 조성하였다. 공칭 직경이 16mm, 길이 270mm인 나사 강봉을 모형 말뚝으로 사용하였다. 모형 캡은 알루미늄으로 만든 엽전 모양으로서 가운데 구멍은 나사 강봉의 직경보다 약간 크며 바깥지름(B)은 각각 50mm, 100mm, 그리고 150mm로 제작하였다. 모형 지반에 설치된 여러 형식의 모형 기초[얕은 기초, 말뚝기초, 말뚝지지 확대기초(piled raft), 어우름 기초(H.F.s)]에 대한 재하시험을 통하여 각 기초의 하중-침하 거동을 계측하였다. 그리고 지반의 상대밀도조건에 따른 각 기초의 하중-침하 곡선을 비교·분석하였다. 모든 형식의 기초에 대해서 지반의 상대밀도가 클수록 예상한 대로 하중-침하곡선의 초기 기울기 및 극한지지력이 커진다. 얕은 기초와 말뚝기초의 상이한 하중-침하곡선의 특성에 대하여 고찰하였으며, 이들의 하중-침하곡선을 조합하여 말뚝지지 확대기초의 거동과 비교·분석하였다. 말뚝지지 확대기초의 지지력은 얕은 기초와 말뚝기초 각각의 극한지지력을 합한 것보다 약 8~47%정도 큰 것으로 나타났다. 말뚝지지 확대기초와 어우름 기초의 하중-침하곡선 특성을 비교·분석함으로써 본 논문에서 제안하는 어우름 기초가 기존의 말뚝지지 확대기초와 비교하여 많은 장점을 갖고 있다는 사실을 알 수 있다. 우선 어우름 기초의 극한지지력은 말뚝지지 확대기초의 극한지지력 보다 40%~100% 크다는 사실을 알 수 있었다. 이것은 어우름 기초의 극한지지력은 캡의 침하량이 계획 침하량(S0)에 도달할 때까지 발생되는 캡의 지지력과 그 이후 발생하는 침하량에 따라 발휘되는 캡과 말뚝의 극한지지력의 합이기 때문이다. 또한 어우름 기초의 캡 부분이 계획 침하량만큼 침하하는 동안에 발생하는 캡과 지반의 접촉압력에 의한 지중 수평응력의 증가가 말뚝기초의 마찰지지력의 증가로 이어지기 때문이다. 그리고 침하량이 계획 침하량을 초과한 직후 어우름 기초의 하중-침하량 곡선의 기울기는 말뚝지지 확대기초의 하중-침하량곡선의 초기 기울기보다 가파른 것으로 계측되었다. 이러한 사실에 근거하여 향후 최적 계획 침하량 산정에 대한 연구가 수반된다면, 말뚝지지 확대기초의 허용지지력에 대한 어우름 기초의 허용지지력의 비가 말뚝지지 확대기초의 극한지지력에 대한 어우름 기초의 극한지지력의 비보다 훨씬 크도록 함으로써 어우름 기초의 성능을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 얕은 기초에 해당하는 말뚝 캡(cap)과 마찰말뚝기초에 보다 효율적으로 하중을 분담시킴으로써 총 지지력을 증가시킬 수 있는어우름 기초(hybrid foundation)를 제안한다. 어우름 기초는 얕은 기초에 해당되는 말뚝 캡과 마찰말뚝기초 사이에 미리 계획한 연직방향 이격을 둔 기초이다. 본 연구에서는 미리 계획된 연직방향 이격 거리를 계획 침하량(S0)이라고 정의한다. 어우름 기초는 침하량이 S0 이하까지는 하중의 일부를 얕은 기초가 먼저 부담하고, 얕은 기초인 캡의 침하가 S0를 초과하면 캡과 말뚝기초가 결속되어 연직방향으로 함께 침하하면서 나머지 하중을 지지하도록 고안되었다. 따라서 어우름 기초의 총지지력은 캡의 침하량이 S0에 이를 때의 캡의 지지력에다 S0에서부터 추가의 침하가 발생함에 따라 발휘되는 캡과 말뚝기초의 지지력을 더한 값이 된다. 본 연구에서 사용된 토조의 폭×길이×높이는 500mm×500mm×500mm이다. 느슨한 상태, 보통 상태, 조밀한 상태의 사질토 지반을 토조내에 조성하였다. 공칭 직경이 16mm, 길이 270mm인 나사 강봉을 모형 말뚝으로 사용하였다. 모형 캡은 알루미늄으로 만든 엽전 모양으로서 가운데 구멍은 나사 강봉의 직경보다 약간 크며 바깥지름(B)은 각각 50mm, 100mm, 그리고 150mm로 제작하였다. 모형 지반에 설치된 여러 형식의 모형 기초[얕은 기초, 말뚝기초, 말뚝지지 확대기초(piled raft), 어우름 기초(H.F.s)]에 대한 재하시험을 통하여 각 기초의 하중-침하 거동을 계측하였다. 그리고 지반의 상대밀도조건에 따른 각 기초의 하중-침하 곡선을 비교·분석하였다. 모든 형식의 기초에 대해서 지반의 상대밀도가 클수록 예상한 대로 하중-침하곡선의 초기 기울기 및 극한지지력이 커진다. 얕은 기초와 말뚝기초의 상이한 하중-침하곡선의 특성에 대하여 고찰하였으며, 이들의 하중-침하곡선을 조합하여 말뚝지지 확대기초의 거동과 비교·분석하였다. 말뚝지지 확대기초의 지지력은 얕은 기초와 말뚝기초 각각의 극한지지력을 합한 것보다 약 8~47%정도 큰 것으로 나타났다. 말뚝지지 확대기초와 어우름 기초의 하중-침하곡선 특성을 비교·분석함으로써 본 논문에서 제안하는 어우름 기초가 기존의 말뚝지지 확대기초와 비교하여 많은 장점을 갖고 있다는 사실을 알 수 있다. 우선 어우름 기초의 극한지지력은 말뚝지지 확대기초의 극한지지력 보다 40%~100% 크다는 사실을 알 수 있었다. 이것은 어우름 기초의 극한지지력은 캡의 침하량이 계획 침하량(S0)에 도달할 때까지 발생되는 캡의 지지력과 그 이후 발생하는 침하량에 따라 발휘되는 캡과 말뚝의 극한지지력의 합이기 때문이다. 또한 어우름 기초의 캡 부분이 계획 침하량만큼 침하하는 동안에 발생하는 캡과 지반의 접촉압력에 의한 지중 수평응력의 증가가 말뚝기초의 마찰지지력의 증가로 이어지기 때문이다. 그리고 침하량이 계획 침하량을 초과한 직후 어우름 기초의 하중-침하량 곡선의 기울기는 말뚝지지 확대기초의 하중-침하량곡선의 초기 기울기보다 가파른 것으로 계측되었다. 이러한 사실에 근거하여 향후 최적 계획 침하량 산정에 대한 연구가 수반된다면, 말뚝지지 확대기초의 허용지지력에 대한 어우름 기초의 허용지지력의 비가 말뚝지지 확대기초의 극한지지력에 대한 어우름 기초의 극한지지력의 비보다 훨씬 크도록 함으로써 어우름 기초의 성능을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
Hybrid foundations(H.F.s) which can increase the total resistance by allotting loads effectively to a pile cap and a friction pile are introduced in this study. An H.F. is a foundation in which a vertical gap planned in advance is provided between a pile cap and a friction pile. The magnitude of a p...
Hybrid foundations(H.F.s) which can increase the total resistance by allotting loads effectively to a pile cap and a friction pile are introduced in this study. An H.F. is a foundation in which a vertical gap planned in advance is provided between a pile cap and a friction pile. The magnitude of a planned vertical gap is defined as a planned settlement (S0). An H.F. is schemed so that a part of the loads from superstructures is resisted by the pile cap first until the settlement of the cap occurs less than S0 and then the rest of loads is resisted by the cap and the pile connected together after the settlement of them exceeds S0. Therefore the total resistance of a H.F. is the summation of the resistance of the cap developed at the settlement of S0 and that of the cap plus the pile developed after the settlement exceeding S0. The width×length×height of the soil tank used for this experimental study is 500mm×500mm×500mm. Loose, medium, and dense sand deposits are provided in the sand tank. A threaded steel rod with the nominal diameter of 16mm and the length of 270mm is used as a model pile. The model cap is made of an aluminium plate having a shape of a donut with the inner hole diameter a little bit larger than that of the threaded steel rod and the outer ones of 50mm, 100mm, and 150mm, respectively. The load-settlement behavior of model foundations have been examined through a series of load tests on the various types of model foundations, i.e., shallow footings, piles, piled rafts, and H.F.s. And each load-settlement curve from load tests on the foundations installed in model soil deposits with varying relative densities have been compared with each other and analyzed. As increasing relative densities, the initial inclinations of load-settlement curves and ultimate resistances of all kinds of foundations are increased as expected. The different characteristics of load-settlement curves measured from load tests on shallow foundations and piles have been contemplated and the combination of load-settlement curves from those have been compared with those from piled rafts and analyzed. The resistances interpreted from the test results of piled rafts are larger than those combined from load tests on shallow foundations and piles by 8 to 47%. It can be shown that there are many advantages of H.F.s over existing piled rafts by analyzing the characteristics of load-settlement curves of the two. First of all, the ultimate capacities of H.F.s are larger than those of piled rafts by 40~100%. This is because the ultimate resistance of a H.F. is the summation of the resistance of the cap at the settlement of S0 and the ultimate capacity of the cap plus the pile. Also, the increment of horizontal effective stress due to the increasing contact pressure between the cap and the ground while the cap is settling down to S0 will have the frictional resistance of the pile increase as a result. And the slope of the load-settlement curve of H.F.s at S = S0 is measured to be stiffer than that of piled raft at S = 0. It is expected that there can be considerable improvements in performance of H.F.s by controlling the ratio of the allowable capacity of H.F.s to that of piled rafts much larger than the ratio of the ultimate capacity of H.F.s to that of piled rafts if advanced studies on optimum planned settlement determination are carried out in the future.
Hybrid foundations(H.F.s) which can increase the total resistance by allotting loads effectively to a pile cap and a friction pile are introduced in this study. An H.F. is a foundation in which a vertical gap planned in advance is provided between a pile cap and a friction pile. The magnitude of a planned vertical gap is defined as a planned settlement (S0). An H.F. is schemed so that a part of the loads from superstructures is resisted by the pile cap first until the settlement of the cap occurs less than S0 and then the rest of loads is resisted by the cap and the pile connected together after the settlement of them exceeds S0. Therefore the total resistance of a H.F. is the summation of the resistance of the cap developed at the settlement of S0 and that of the cap plus the pile developed after the settlement exceeding S0. The width×length×height of the soil tank used for this experimental study is 500mm×500mm×500mm. Loose, medium, and dense sand deposits are provided in the sand tank. A threaded steel rod with the nominal diameter of 16mm and the length of 270mm is used as a model pile. The model cap is made of an aluminium plate having a shape of a donut with the inner hole diameter a little bit larger than that of the threaded steel rod and the outer ones of 50mm, 100mm, and 150mm, respectively. The load-settlement behavior of model foundations have been examined through a series of load tests on the various types of model foundations, i.e., shallow footings, piles, piled rafts, and H.F.s. And each load-settlement curve from load tests on the foundations installed in model soil deposits with varying relative densities have been compared with each other and analyzed. As increasing relative densities, the initial inclinations of load-settlement curves and ultimate resistances of all kinds of foundations are increased as expected. The different characteristics of load-settlement curves measured from load tests on shallow foundations and piles have been contemplated and the combination of load-settlement curves from those have been compared with those from piled rafts and analyzed. The resistances interpreted from the test results of piled rafts are larger than those combined from load tests on shallow foundations and piles by 8 to 47%. It can be shown that there are many advantages of H.F.s over existing piled rafts by analyzing the characteristics of load-settlement curves of the two. First of all, the ultimate capacities of H.F.s are larger than those of piled rafts by 40~100%. This is because the ultimate resistance of a H.F. is the summation of the resistance of the cap at the settlement of S0 and the ultimate capacity of the cap plus the pile. Also, the increment of horizontal effective stress due to the increasing contact pressure between the cap and the ground while the cap is settling down to S0 will have the frictional resistance of the pile increase as a result. And the slope of the load-settlement curve of H.F.s at S = S0 is measured to be stiffer than that of piled raft at S = 0. It is expected that there can be considerable improvements in performance of H.F.s by controlling the ratio of the allowable capacity of H.F.s to that of piled rafts much larger than the ratio of the ultimate capacity of H.F.s to that of piled rafts if advanced studies on optimum planned settlement determination are carried out in the future.
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