최근 신뢰성 이론에 바탕을 둔 한계상태설계법(Limit State Design)이 국제적으로 도입되고있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 항타 및 현장타설 말뚝의 지지력 산정법에 대한 신뢰도지수와 안전율과의 관계를 규명하고자 하였다. 본 연구는 말뚝 직경의 10% 침하 시 지지력을 결정하는 방법(0.1B), Chin의 방법, De Beer의 방법과 Davisson의 방법에 대한 말뚝 지지력 산정결과를 비교 분석하였고, 말뚝의 지지력 산정 시 유용하게 활용되는 CPT결과를 통한 말뚝의 지지력 산정법 중에서 LCPC법에 의한 지지력과의 비교를 통해 FOSM법을 바탕으로 각 산정 법에 대한 신뢰도를 평가하였다 각 말뚝지지력 해석 방법에 따른 안전율과 신뢰도지수 관계 분석결과, 극한지지력을 규정하는 0.1B와 Chin의 방법에 대한 신뢰도지수가 De Beer와 Davisson에 의한 신뢰도지수보다 높은 것으로 나타났으며, 목표신뢰도지수 $2.0{\sim}2.5$를 기준으로 하여 항타 말뚝에서의 안전율 2는 방법에 따라 다소 증대될 필요가 있고, 현장 타설 말뚝에서는 극한 지지력 확인시 안전율 3보다 작게 적용할 수 있는 여지가 있음을 확인하였다.
최근 신뢰성 이론에 바탕을 둔 한계상태설계법(Limit State Design)이 국제적으로 도입되고있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 항타 및 현장타설 말뚝의 지지력 산정법에 대한 신뢰도지수와 안전율과의 관계를 규명하고자 하였다. 본 연구는 말뚝 직경의 10% 침하 시 지지력을 결정하는 방법(0.1B), Chin의 방법, De Beer의 방법과 Davisson의 방법에 대한 말뚝 지지력 산정결과를 비교 분석하였고, 말뚝의 지지력 산정 시 유용하게 활용되는 CPT결과를 통한 말뚝의 지지력 산정법 중에서 LCPC법에 의한 지지력과의 비교를 통해 FOSM법을 바탕으로 각 산정 법에 대한 신뢰도를 평가하였다 각 말뚝지지력 해석 방법에 따른 안전율과 신뢰도지수 관계 분석결과, 극한지지력을 규정하는 0.1B와 Chin의 방법에 대한 신뢰도지수가 De Beer와 Davisson에 의한 신뢰도지수보다 높은 것으로 나타났으며, 목표신뢰도지수 $2.0{\sim}2.5$를 기준으로 하여 항타 말뚝에서의 안전율 2는 방법에 따라 다소 증대될 필요가 있고, 현장 타설 말뚝에서는 극한 지지력 확인시 안전율 3보다 작게 적용할 수 있는 여지가 있음을 확인하였다.
Reliability between safety factor and reliability index for driven and bored pile load capacity was analyzed in this study. 0.1B, Chin, De Beer, and Davisson's methods were used for determining pile load capacity by using load-settlement curve from pile load test. Each method defines ultimate yield ...
Reliability between safety factor and reliability index for driven and bored pile load capacity was analyzed in this study. 0.1B, Chin, De Beer, and Davisson's methods were used for determining pile load capacity by using load-settlement curve from pile load test. Each method defines ultimate yield and allowable pile load capacities. LCPC method using CPT results was performed for comparing results of pile load test. Based on FOSM analysis using load factors, it is obtained that reliability indices for ultimate pile load capacity were higher than those of yield and allowable condition. Present safety factor 2 for yield and allowable load capacities is not enough to satisfy target reliability index $2.0{\sim}2.5$. However, it is sufficient for ultimate pile load capacity using safety factor 3.
Reliability between safety factor and reliability index for driven and bored pile load capacity was analyzed in this study. 0.1B, Chin, De Beer, and Davisson's methods were used for determining pile load capacity by using load-settlement curve from pile load test. Each method defines ultimate yield and allowable pile load capacities. LCPC method using CPT results was performed for comparing results of pile load test. Based on FOSM analysis using load factors, it is obtained that reliability indices for ultimate pile load capacity were higher than those of yield and allowable condition. Present safety factor 2 for yield and allowable load capacities is not enough to satisfy target reliability index $2.0{\sim}2.5$. However, it is sufficient for ultimate pile load capacity using safety factor 3.
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문제 정의
본 연구에서는 국내 기초구조물 설계 기준을 근거로말뚝 기초의 안전율에 대한 신뢰도를 분석하였다. 말뚝시공방법에 따라 항타 말뚝과 현장타설 말뚝으로 나누어 분석을 수행하였으며, 말뚝재하시험을 통하여 지지력을 산정하는 다양한 방법 중 0.
본 연구에서는 사질토 지반 말뚝의 선단이 위치하는항타 및 현장타설 말뚝의 지지력 산정법에 대한 신뢰도지수와 안전율과의 관계를 규명하고자 하였다. 이는 기존의 허용응력설계법과 지반공학적 신뢰성 설계와의상호연관성을 평가하고, 향후 설계개념변화에 대비한기초자료를 확보하기 위함이다.
또한 활하중에 대한 사하중의 비율이 증가할 수 록 신뢰도 지수는 다소 증가하는 추세를 보이지만 하중비율의 증가에 따른 신뢰도지수에 대한 영향은 점차 작아짐을 보이고 있다. 본 연구에서는 활하중에대한 사하중의 비율에 의한 영향을 배제하기 위하여 신뢰도지수의 산정에 활하중에 대한 사하중의 비율이 영향을 미치지 않는 범위인 4.0에 대한 값을 기준으로 신뢰도지수와 안전율과의 관계를 분석하였다.
안전율과의 관계를 규명하고자 하였다. 이는 기존의 허용응력설계법과 지반공학적 신뢰성 설계와의상호연관성을 평가하고, 향후 설계개념변화에 대비한기초자료를 확보하기 위함이다. 이를 위해 문헌으로부터 말뚝재하시험결과와 콘관입시험 결과를 수집하였으며, CPT기반의 다양한 방법에 따라 말뚝 지지력을 산정하고, 통계적인 분석을 통하여 신뢰성 설계를 위한 인자들을 도출하여 적용하였다.
하지만, 지반은 각 지역마다 상이한특성을 지니며, 시공된 말뚝의 크기 및 설치방법에 따라지지력 발휘 메카니즘 및 지반 거동이 각각 상이하므로한 지역에서 제한된 말뚝에 대한 분석결과를 일반적으로 적용하기에는 다소 무리가 있다. 이에 본 연구에서는여러 지역에서 수행된 말뚝재하시험 결과와 동일 지역에서 수행된 콘관입시험결과를 통하여 말뚝지지력을산정하였다. 표 1은 본 연구에서 수집된 문헌들의 말뚝재하시험과 콘관입시험 수량을 요약한 것이다.
제안 방법
그 가운데 LCPC방법(Bustamante와 Gianeselli, 1982)은 프랑스에서 수행된 시험결과를 토대로 제안된 방법으로 말뚝의 선단지지력은 물론 주면 지지력도 %를 이용하여 산정한다. LCPC방법에서 말뚝의 선단지지력은 말뚝 선단에서 상부 및 하부에서 각각 1.5배의 말뚝 직경에 해당하는 영역에서의 대표 콘지지력qea를 결정하고, 지반 및 말뚝의 종류에 따라 주어진 변환계수를 적용하여 산정할 수 있다 주면 지지력 또한 각 지층에 해당하는 콘지지력 계수 %에 지반 및 말뚝의 종류에 따라 제시된 계수를 적용하여 산정된다 이와 같은 과정을 통해 산정된 말뚝의 선단 및 주면 지지력을 종합하여 전체 말뚝 지지력을 산정할 수 있다 본 연구에서는 말뚝재하시험을통한 말뚝의 지지력과의 비교 및 각 방법에 따른 상대적 인지 지력 편차를 분석하기 위해서 앞서 설명한 LCPC방법을통하여 각 지역에서의 말뚝 지지력을 비교하였다.
0을 적용토록 하고 있다. 각 말뚝재하시험을 통한지지력과 비교를 위한 기준으로 말뚝 기초설계에 유용하게 사용되고 있는 콘관입시험의 결과를 통한 말뚝 지지력 결과를 사용하였다. 본 연구에서는 콘관입시험을 통한 다양한 말뚝 지지력 산정법 중 LCPC방법을 적용하였다.
일반적이다. 따라서 설계단계에서는 각종 지반조사결과를 활용하여 말뚝의 지지력을 산정한다. 이중 표준관입시험(SPT)과 콘관입시험(CPT)에 의한 방법은 대표적인 현장시험으로 기초 지지력 산정에 많이 쓰이고 있다.
말뚝시공방법에 따라 항타 말뚝과 현장타설 말뚝으로 나누어 분석을 수행하였으며, 말뚝재하시험을 통하여 지지력을 산정하는 다양한 방법 중 0.1B, Chin, De Beer 및 Davisson에 대한 신뢰성분석을 실시하였다. 각각의 방법은 말뚝의 극한 지지력과 항복 지지력 및 허용 지지력을정의하는 방법으로써 현재 국내에서는 각각 안전율 3.
일례로 영국의 BS Code에서는 말뚝 직경 10%에 해당하는 지지력을극한 지지력의 기준으로 제시하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 지지력 기준을 말뚝 직경을 B라고 할 때, 0.1B 방법이라 명명하여 지지력 산정에 적용하였다. 이러한 말뚝의 극한 지지력 산정의 개요는 그림 2(a)와 같다
이는 기존의 허용응력설계법과 지반공학적 신뢰성 설계와의상호연관성을 평가하고, 향후 설계개념변화에 대비한기초자료를 확보하기 위함이다. 이를 위해 문헌으로부터 말뚝재하시험결과와 콘관입시험 결과를 수집하였으며, CPT기반의 다양한 방법에 따라 말뚝 지지력을 산정하고, 통계적인 분석을 통하여 신뢰성 설계를 위한 인자들을 도출하여 적용하였다.
15가 제시되었다(Scott, 2002). 이에 본 연구에서는 말뚝재하시험 자체의 불확실성과 콘지지력의 불확실성을 고려하기 위해 각 요소의 COV로 제시된 값의 중간값을 적용하여, 실제 말뚝기초 지지력의 저항계수 산정을 위한 변동계수를 다음과 같은 식을 통하여 산정하였다.
본 연구에서는 콘관입시험을 통한 다양한 말뚝 지지력 산정법 중 LCPC방법을 적용하였다. 일반화할 수 있는 결론을 도출하기 위해 여러 지역에서 수행된 말뚝재하시험 및 콘관입시험 결과를 통하여말뚝 지지력을 산정하고 분석에 활용하였다. 신뢰도지수산정을 위한 분석법으로는 일계이차모멘트 해석법 (FOSM)이 적용되었으며, 이를 위한 각종 하중관련 계수들은 AASHTO(1994)에서 적용되고 있는 값을 기준으로하였다 이러한 과정을 통한 연구.
지반의 저항과 관련된 요소인 λB 및 co*의 경우, 말뚝재하시험 사례를 통하여 예측 지지력에 대한 측정지지력의 비율을 평가하여 편향계수 및 이에 대한 변동계수를 산정하였다. 한편, 기존 연구결과에서 말뚝재하시험 자체가 지닌 불확실성에 대한 CW로 0.
이론/모형
각 말뚝재하시험을 통한지지력과 비교를 위한 기준으로 말뚝 기초설계에 유용하게 사용되고 있는 콘관입시험의 결과를 통한 말뚝 지지력 결과를 사용하였다. 본 연구에서는 콘관입시험을 통한 다양한 말뚝 지지력 산정법 중 LCPC방법을 적용하였다. 일반화할 수 있는 결론을 도출하기 위해 여러 지역에서 수행된 말뚝재하시험 및 콘관입시험 결과를 통하여말뚝 지지력을 산정하고 분석에 활용하였다.
일반화할 수 있는 결론을 도출하기 위해 여러 지역에서 수행된 말뚝재하시험 및 콘관입시험 결과를 통하여말뚝 지지력을 산정하고 분석에 활용하였다. 신뢰도지수산정을 위한 분석법으로는 일계이차모멘트 해석법 (FOSM)이 적용되었으며, 이를 위한 각종 하중관련 계수들은 AASHTO(1994)에서 적용되고 있는 값을 기준으로하였다 이러한 과정을 통한 연구.결과는 다음과 같다.
관련된 다양한 계수들로 정의된다. 이 중 저항계수 산정을 위한 하중관련 계수는 각 기관별, 구조물의종류별로 상이한 값을 보이고 있으나, 본 연구에서는 미국의 표준시방서인 AASHTO(1994)에서 제시한 다음의값을 적용하였다.
성능/효과
(1) De Beer 방법을 제외한 나머지 모든 방법에 대해서 항타 말뚝에서의 신뢰도지수가 현장타설 말뚝에서의 신뢰도 지수보다 다소 크게 산정되었다. 이를 통하여 항타 말뚝의 지지력 산정결과가 현장타설 말뚝에서의 결과보다 보다 높은 신뢰도를 지니고 있음을 알 수 있다.
(2) 목표신뢰도 지수 2.0~2.5를 기준으로 할 경우, 현행구조물 기초설계기준에서 권유하는 말뚝의 극한 지지 력 확인 시 안전율 3은 목표신뢰도 지수를 상회하지만, 말뚝의 극한 지지력을 명확하게 규명하지 못 , 하는 경우에 대한 허용지지력 및 극한지지력 확인 시 안전율 2는 목표신뢰도 지수를 만족하지 못한 것으로 나타났다.
(3) 실제 현징에서 말뚝의 안전율 적용 시, 말뚝의 안정성을 확보하기 위한 목표파괴확률과 말뚝에 작용하는 하중 및 저항에 대한 확률통계 변수(변동계수, 편향계수)를 결정하여, 각각의 말뚝 지지력 확인 수준에 따라 안전율을 조정할 여지가 있음을 알 수 있었다.
신뢰도 지수보다 다소 크게 산정되었다. 이를 통하여 항타 말뚝의 지지력 산정결과가 현장타설 말뚝에서의 결과보다 보다 높은 신뢰도를 지니고 있음을 알 수 있다.
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