선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 얕은기초의 지지거동에 대한 영향을 미치는 다양한 인자들의 조건하에서 모형실험을 수행하 JL, 균질 사질토지반의 극한지지력에 대한 예측결과와 실험결과를 비교 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구을 위하여 사용한 모형토조는 사진 2에서와 같이 가로 760mm, 세로 760mm, 그리고 높이 500mm 크기의 토조이다. 얕은기초의 거동에 영향을 미칠 수 있 는 하중방식에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 연 직하중에만 국한하여 얕은기초의 거동특성을 관찰하였 다. 연직하중 재하지점에서 기초와 재하봉은 고정상태 로 설치되었다.
- 이는 얕은기초의 명확한 이해의 부족에 기인하는 것으로 사료되며, 특히 현장지반과 같이 다양한 지층으로 이루어진 지반에 대한 거동특 성의 규명이 명확하게 이루어지지 않고 있기 때문으 로 사료된다. 이에 본 연구에서는 보다 다양한 사질토 지반에 대하여 얕은기초의 거동특성을 파악하기 위하 여 균질지반 및 2개충 비균질지반에 대하여 정방형기 초의 지지력 - 침하 거동에 관한 모형실험을 수행하였 다. 균질지반에 대하여는 정방형기초의 크기를 3가지 로 달리하여 모형실험을 수행하였으며 2개층 지반에 대하여는 상부층의 지반두께와 경계면의 경사에 따른 얕은기초의 지지력 - 침하 거동특성을 파악하기 위하 여 경계면의 경사도를 4가지로 그리고 상부층의 지반 두께를 6가지로 달리하여 모형실험을 수행하였다.
제안 방법
- (5) 모형실험결과들에 근거하여, 균질지반에서의 정규 화한 기초의 거동과 2개층 지반에서의 경계면 경사 에 따른 극한지지력을 추정할 수 있는 실험식을 회 귀분석을 통하여 제안하였다.
- 2개층 비균질지반에서 경계면이 경사져 있는 경우의 얕은기초의 지지거동 특성을 파악하기 위하여 3가지 경 우의 경계면 경사( e)와 2가지 경우의 상부층 두께에 대 하여 모형실험을 수행하고 결과를 분석하였다.
- 2개층 비균질지반에서 경계면이 수평으로 존재하는 경우에 대해서는 상부층 상대밀도의 크기와 상부층의 두 께에 따른 극한지지력과 극한상태의 침하량이 어떻게 변 화할 것이며, 극한지지력과 극한침하량의 변화에 영향을 미치지 않는 한계 상부층 두께에 대하여 고찰하였다. 그림 7는 2개층 비균질지반에서 각 실험조건에 따른 지지력 - 침하 관계를 모두 도시한 것이다.
- 2개층 비균질지반의 얕은기초에 대한 지지특성은 동 일한 정방형 기초(B=5cm)에서 상부층의 두께(H), 비균 질지반의 강성비俚池压皿)) 그리고 경계면 경사(。)의 영향성에 대하여 파악하였다.
- 이에 본 연구에서는 보다 다양한 사질토 지반에 대하여 얕은기초의 거동특성을 파악하기 위하 여 균질지반 및 2개충 비균질지반에 대하여 정방형기 초의 지지력 - 침하 거동에 관한 모형실험을 수행하였 다. 균질지반에 대하여는 정방형기초의 크기를 3가지 로 달리하여 모형실험을 수행하였으며 2개층 지반에 대하여는 상부층의 지반두께와 경계면의 경사에 따른 얕은기초의 지지력 - 침하 거동특성을 파악하기 위하 여 경계면의 경사도를 4가지로 그리고 상부층의 지반 두께를 6가지로 달리하여 모형실험을 수행하였다. 이 들 실험결과에 근거하여, 본 연구에서는 얕은기초의 지지력과 침하에 대한 기초의 크기, 지반의 상대밀도 2개층 지반에서의 상부층 지반두께와 경계면 경사의 영향성을 분석하였다.
- 본 연구의 균질지반에 대한 파괴형태는 상대밀도가 73%인 조밀한 지반에서 3 阳=9〜12% 정도로 전 반전단파괴(general shear failure)와 상대 밀도가 50%인 지 반에서 8 归=21 〜25% 정도로 국부전단파괴(local shear failure)로 구분할 수 있었으며, 파괴 면을 실험 후 확인할 수 있었다(사진 4 참조). 균질지반의 실험에서는 얕은기 초의 극한지지력과 침하에 대한 기초 폭과 상대밀도의 영향성을 고찰하였다.
- 그리고, 본 연구의 실험조건에서 2개층 비균질지반의 경계층 경사를 달리하여 모형 지반을 성형하는 경우에서는 모형토조의 내부에 각 경 계층 경사와 일치호卜는 사각형 가이드 판을 미리 설치하 고 가이드 판을 기준으로 경계층 면을 형성하였다(그림 4-c). 그리고 경계면이 경사진 2개층 지반에서 상부충의 두께는 기초의 중심에서 결정하였다. 공중 낙하법에 의 하여 조성된 지반은 상대밀도의 편차는 약 2% 정도로 매우 균질한 것으로 알려져 있으나, 본 실험에서 조성된 모형지반의 상대밀도 편차가 土4%로 나타났다.
- 연직하중 재하지점에서 기초와 재하봉은 고정상태 로 설치되었다. 그리고 연직하중의 재하는 최대 200kg 의 하중을 가할 수 있는 공기압 실린더를 설치하여 이용 하였으며, 공기압 실린더와 재하봉 사이에는 최대 130kg (B=5cm 인 경우)과 1000kg(B=7.5, 10.0cm 인 경우)의 하 중을 측정할 수 있는 하중계(load cell)를 설치하여 직접 연직하중을 측정하였다. 얕은기초에 가한 연직하중은 하중제어방식으로 재하하였으며, 하중재하시 기초의 연
- 모형 비균질 지반에 대 한 성형시에는 본 연구목적에 부합하는 임의 깊이(H= aB)를 기준으로 2개층의 상부와 하부의 상대밀도를 서로 달리 성형하기 위하여 먼저 하부층 상대밀도에 대하 여 모래를 자유낙하한 후, 다소 불규칙한 지반면을 진공 기로 평탄하게 하고 다시 상부층의 상대밀도로 지반을 성형하였다(그림 4-b). 그리고, 본 연구의 실험조건에서 2개층 비균질지반의 경계층 경사를 달리하여 모형 지반을 성형하는 경우에서는 모형토조의 내부에 각 경 계층 경사와 일치호卜는 사각형 가이드 판을 미리 설치하 고 가이드 판을 기준으로 경계층 면을 형성하였다(그림 4-c). 그리고 경계면이 경사진 2개층 지반에서 상부충의 두께는 기초의 중심에서 결정하였다.
- 본 연구에서 수행한 균질지반과 비균질지반에서의 각 실험조건들에 대한 얕은기초의 극한지지력(%), 지지 력 계수(Nr)와 극한침하歎 a f)을 요약하면 표 3과 표4와 같다. 극한지지력은 지지력 - 침하 관계에서 극한상태의 값이며 <5/B=0.25이내에서 극한상태가 나타나지 않을 경우 3/B=0.25일때의 지지력으로 결정하였고, 극한침 하량은 극한지지력이 발생하는 시점의 침하량으로 결 정하였다.
- 0)를 사용하였다. 모형 실험에 앞서 연직하증이 가해질 경우 정방형 기초의 가 장자리와 중심부의 변위 차가 발생하는지를 검토하고 본 실험에서 수행하기 위한 강성기초로서의 거동을 나 타낼 수 있는 적절한 기초의 두께를 결정하였다. 실험에 사용한 정방형 기초의 두께는 30mm로 결정되었다.
- 모형실험에서 모형 기초의 제원은 사진 1과 같은 아 크릴 재질의 정방형 기초(B/L=1.0)를 사용하였다. 모형 실험에 앞서 연직하증이 가해질 경우 정방형 기초의 가 장자리와 중심부의 변위 차가 발생하는지를 검토하고 본 실험에서 수행하기 위한 강성기초로서의 거동을 나 타낼 수 있는 적절한 기초의 두께를 결정하였다.
- 모형실험에서의 정방형 기초는 지반 성형이 완료된 후 기초를 지표면상①冲)에 설치하였으며 모형지반과 사용한 모형기초의 마찰성을 검토하기 위하여 정적 상 부하중을 가한 상태에서 얕은기초의 수평력을 검토한 결과 하부지반과의 마찰을 거의 무시할 수 있는 결과를 얻을 수 있어 본 연구에서 사용한 모형기초는 smooth surface의 형식으로 간주하였다. 본 연구에서 수행한 모 형지반 및 모형기초의 조건을 요약하면 표 1과 같다.
- 균질지반에 대하여는 정방형기초의 크기를 3가지 로 달리하여 모형실험을 수행하였으며 2개층 지반에 대하여는 상부층의 지반두께와 경계면의 경사에 따른 얕은기초의 지지력 - 침하 거동특성을 파악하기 위하 여 경계면의 경사도를 4가지로 그리고 상부층의 지반 두께를 6가지로 달리하여 모형실험을 수행하였다. 이 들 실험결과에 근거하여, 본 연구에서는 얕은기초의 지지력과 침하에 대한 기초의 크기, 지반의 상대밀도 2개층 지반에서의 상부층 지반두께와 경계면 경사의 영향성을 분석하였다.
- 직침하량를 측정하기 위하여 기초의 양 끝면에 2개의 변위계를 설치하여 측정하였다. 하중계와 변위계는 동적 데이터변환기(MT-16)에 연결되고 측정값들은 PCMCIA 카드를 통하여 노트북에 저장하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 정방형 기초의 두께는 30mm로 결정되었다. 그 리고, 본 연구에서는 정방형 기초의 크기에 따른 거동특 성을 파악하기 위하여 3가지(B=5, 7.5, 10cm) 크기의 기 초를 사용하였다.
- 본 연구을 위하여 사용한 모형토조는 사진 2에서와 같이 가로 760mm, 세로 760mm, 그리고 높이 500mm 크기의 토조이다. 얕은기초의 거동에 영향을 미칠 수 있 는 하중방식에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 연 직하중에만 국한하여 얕은기초의 거동특성을 관찰하였 다.
- 모형 실험에 앞서 연직하증이 가해질 경우 정방형 기초의 가 장자리와 중심부의 변위 차가 발생하는지를 검토하고 본 실험에서 수행하기 위한 강성기초로서의 거동을 나 타낼 수 있는 적절한 기초의 두께를 결정하였다. 실험에 사용한 정방형 기초의 두께는 30mm로 결정되었다. 그 리고, 본 연구에서는 정방형 기초의 크기에 따른 거동특 성을 파악하기 위하여 3가지(B=5, 7.
성능/효과
- (1) 사질토지반의 지지력 계수(Nr)는 동일 상대밀도에 대하여 고전적인 결과와 같이 일정한 것이 아니라, 기초 폭의 증가에 대하여 감소하는 결과를 얻을 수 있었다. 기초의 크기와 구속압력을 고려하는 Ueno 방법의 결과가 기존의 내부마찰각에 대하여 동일한 지지력계수(NJ를 적용하는 고전적인 방법들보다 높은 정확도를 나타내고 있으며, 실험결과의 65% 〜 120%의 예측을 할 수 있는 것으로 나타났다.
- (4) 경계면이 경 사진 2개층 지반에서 상부층의 상대밀 도가 느슨할수록 그리고 상부층의 두께가 클수록 극 한지지력에 대한 경계면 경사의 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 경계면의 경사가 증가함에 따른 극한침하량의 변화는 경계면이 수평인 경우를 기준 으로 0.
- Terzaghi의 지지력 방정식에 근거한 사질토(c=0)의 지지력 계수(N)는 2q〃B(D冋인 경우)로 정의할 수 있으며, 본 연구에서는 각 상대밀도에 대하여 522.5 〜 563.4(0=73%)와 151.8 ~ 161.5(1^=50%)의 범위로 결정되었다. 그러나, Nr는 동일 상대밀도에 대하여 일정한 것이 아니라 기초 폭의 증가에 대하여 감소하는 결과를 얻을 수 있었으며, 이러한 결과는 원심모형실험을 통하 여 Ueno 등(2001)이 기초 폭의 영향을 고려한 실험결과 와도 유사하다고 할 수 있다 (그림 1).
- 그리고 경계면이 경사진 2개층 지반에서 상부충의 두께는 기초의 중심에서 결정하였다. 공중 낙하법에 의 하여 조성된 지반은 상대밀도의 편차는 약 2% 정도로 매우 균질한 것으로 알려져 있으나, 본 실험에서 조성된 모형지반의 상대밀도 편차가 土4%로 나타났다. 사진 2 는 2개층 비균질지반에서 경계면이 경사진 경우에 대한 모형지반의 성형과정중 하부지반의 성형을 완료한 장 면을 촬영한 것이다.
- 그림 5는 균질지반에서 각 상대밀도에 대한 지지력 (q) - 침하(<5 ) 관계를 각각 / B와 기초 폭에 대하여 정 규화한 것을 나타낸 것이다. 그림에서와 같이, 상대밀도 가 증가할수록 2q/ / B가 급격 히 증가한 후 갑작스러운 파괴가 발생하는 변형 연화(strain-softening)현상과 상대 밀도 50%인 지반에서는 5/B=10% 이상에서는 2q/, B 가 매우 완만하게 증가하는 변형경화(strain-hardening) 현상이 나타났다. 상대밀도 50%인 경우에서 B=5cm의 실험결과는 매우 작은 응력에서 급격한 침하를 보이고 있는데, 이는 기초의 설치시에 문제가 있었기 때문이다.
- 5B 이상에서는 상부층에 상당히 의존하고 있는 것 으로 나타났다. 극한지지력에 대한 하부층 지반의 영향을 무시할 수 있는 한계 상부층 두께는 기초 폭 의 2배로 결정되었다. 그러나, 73%의 상부층 상대밀 도인 경우는 침화비(6/B) 0.
- 그러나, Nr는 동일 상대밀도에 대하여 일정한 것이 아니라 기초 폭의 증가에 대하여 감소하는 결과를 얻을 수 있었으며, 이러한 결과는 원심모형실험을 통하 여 Ueno 등(2001)이 기초 폭의 영향을 고려한 실험결과 와도 유사하다고 할 수 있다 (그림 1). 기존의 지지력 방정식에 의하면, 극한지지력은 기초 폭에 비례하는 것 으로 알려져 있으나, 실험결과는 기초 폭이 2배 증가하 지만 극한지지력은 상대밀도 73%인 경우 약 1.85배 그 리고 상대밀도 50%인 경우 약 1.96배 정도만 증가하고 있는 것도 기초 폭의 효과를 반영하는 것으로 사료된다. 극한지지력의 산정에 있어서는 Ueno 등(2001)이 제안 하는 방법에 의한 예측값과 기존 Terzaghi (1943)와 Meyerhof (1963)에 의한 예측값을 실험결과와 비교하면 표 5와 같다.
- 기초 폭이 2배 증가함에 따라 파괴시 기초의 침하량 비 (8 頑)는 상대 밀도 70%인 경우 약 31% 증가하나, 상대 밀도 50%인 경우에서는 접지면의 증가에 의한 입자의 맞물림(interlocking) 증가에 기인하여 약 15% 정도 감소 하였다.
- (1) 사질토지반의 지지력 계수(Nr)는 동일 상대밀도에 대하여 고전적인 결과와 같이 일정한 것이 아니라, 기초 폭의 증가에 대하여 감소하는 결과를 얻을 수 있었다. 기초의 크기와 구속압력을 고려하는 Ueno 방법의 결과가 기존의 내부마찰각에 대하여 동일한 지지력계수(NJ를 적용하는 고전적인 방법들보다 높은 정확도를 나타내고 있으며, 실험결과의 65% 〜 120%의 예측을 할 수 있는 것으로 나타났다.
- 0B이 고 상부층 D「=50%인 경우에서는 경계면이 경사를 갖는 지반과 수평인 지반의 지지력 - 침하 곡선은 거의 유사 하며 극한지지력의 차이도 크지 않음을 알 수 있다. 따 라서, 상부층의 상대밀도가 느슨할수록 그리고 상부층 의 두께가 클수록 2개층 지반에서 극한지지력에 대한 경계면 경사의 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 경계 면의 경사가 증가함에 따른 극한침하량의 변화는 경계 면이 수평인 경우를 기준으로 0.
- 일반적으로 얕은기초의 파괴형태는 3가지로 구분하 고 있다. 본 연구의 균질지반에 대한 파괴형태는 상대밀도가 73%인 조밀한 지반에서 3 阳=9〜12% 정도로 전 반전단파괴(general shear failure)와 상대 밀도가 50%인 지 반에서 8 归=21 〜25% 정도로 국부전단파괴(local shear failure)로 구분할 수 있었으며, 파괴 면을 실험 후 확인할 수 있었다(사진 4 참조). 균질지반의 실험에서는 얕은기 초의 극한지지력과 침하에 대한 기초 폭과 상대밀도의 영향성을 고찰하였다.
- Ueno et al.의 극한지지력 은 실험결과의 65%-120% 정도의 예측을 할 수 있는 것으로 나타났다.
- 극한지지력 비와 파괴시 침하량 비는 상부층 두께가 zero인 균질지반의 극한지지력 (*3= 。))과 파괴 시 침하량(8 恥=。))을 기준으로 각 상부증 두께에 대한 극한지지력(如提과 파괴시 침하량。顷)의 비로 나타내었다. 파괴시 침하량 비는 상부층이 Dr=50% 인 경우에 H=2.0B까지 급격히 증가하고 H=2.0B 이상에 서는 일정하였으며, 상부층이 0=73%인 경우에서는 H=0.0〜0.5B에서 큰 감소를 보이고는 H=0.5B 이상에 서는 매우 완만한 감소양상을 나타내었다. 극한지지력 비에 있어서는 상부층이 0=50%인 경우에서 상부층의 두께가 증가함에 따라 가 급격히 감소한 후 거의 일정하고 있으며 2개층 지반에서 하부층의 영향을 무시할 수 있는 한계 상부층 두께(Hen)는 1.
- 표 3에서와 같이, 상대밀도가 50%에서 73%로 증가 함에 따라 극한지지력은 평균 3.6 배로 크게 증가하였 다. 그림 5는 균질지반에서 각 상대밀도에 대한 지지력 (q) - 침하(<5 ) 관계를 각각 / B와 기초 폭에 대하여 정 규화한 것을 나타낸 것이다.
후속연구
- 05 이상의 침하를 발생시키는 상 재응력에서는 앞서 설명한 맞물림과 다이러턴시에 의 한 지지력의 증가와 감소를 보이고 있다. 따라서, 이에 대한 보다 명확한 규명을 위하여 경계면에서의 파괴형 상의 변화에 대하여 연구할 필요가 있을 것으로 사료된 다. 그림 10-(a)의 결과에 대하여 지지력(q(Q을 0=50% 인 균질지반의 지지력(4。=。))으로 정규화한 결과를 도 시하면 그림 10-(b)와 같다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.