본 연구에서는 대표적인 원위치현장시험인 CPT의 콘관입치 $q_c$ 값을 이용하여 말뚝의 극한수평단위지지력과 극한수평지지력을 산정하는 예측식들을 제안하고, 검증하였다. 일반적으로 기존 극한수평단위지지력과 극한수평지지력은 사질토지반에서 중요한 요소인 상대밀도, 연직응력, 그리고 다양한 토압계수들에 대한 함수로 표현하여 왔다. 하지만 이들은 수평음력에 대한 영향을 고려하지 않았으며, 말뚝 주변지반이 단 일층으로 구성되어 있다고 가정하여 실제 현장에서의 영향을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이에 대한 영향을 고려할 수 있는 CPT 결과를 이용한 극한수평단위지지력 산정식과 극한수평지지력을 산정하는 방법을 제안하였다. 이는 순수사질토에 대상으로 하고 있으며, 그에 대한 해석을 위해 적합한 대상지반을 대상으로 제안된 산정식의 신뢰성을 확보하였다.
본 연구에서는 대표적인 원위치현장시험인 CPT의 콘관입치 $q_c$ 값을 이용하여 말뚝의 극한수평단위지지력과 극한수평지지력을 산정하는 예측식들을 제안하고, 검증하였다. 일반적으로 기존 극한수평단위지지력과 극한수평지지력은 사질토지반에서 중요한 요소인 상대밀도, 연직응력, 그리고 다양한 토압계수들에 대한 함수로 표현하여 왔다. 하지만 이들은 수평음력에 대한 영향을 고려하지 않았으며, 말뚝 주변지반이 단 일층으로 구성되어 있다고 가정하여 실제 현장에서의 영향을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이에 대한 영향을 고려할 수 있는 CPT 결과를 이용한 극한수평단위지지력 산정식과 극한수평지지력을 산정하는 방법을 제안하였다. 이는 순수사질토에 대상으로 하고 있으며, 그에 대한 해석을 위해 적합한 대상지반을 대상으로 제안된 산정식의 신뢰성을 확보하였다.
In this study, estimation methodology for the pile of ultimation lateral resistance, pu, and ultimate lateral capacity, Pu, is based on the CPT cone resistance $q_c$. Preexistent methodologies for ultimate lateral resistance and ultimate lateral capacity have been generally represented wi...
In this study, estimation methodology for the pile of ultimation lateral resistance, pu, and ultimate lateral capacity, Pu, is based on the CPT cone resistance $q_c$. Preexistent methodologies for ultimate lateral resistance and ultimate lateral capacity have been generally represented with relative density, vertical effective stresses, and various $K_0$ values which are important for analyzing sandy soil. These methodologies, however, did not consider the horizontal effective stress and the effects of construction site conditions. Therefore, CPT-based methodology for the estimation of the ultimate lateral pile load capacity Hu was proposed. Calibration chamber test results were analyzed and compared with calculated results. The proposed estimation methodology for the pile of $p_u$ can be effectively utilized as alternative to preexistent methods.
In this study, estimation methodology for the pile of ultimation lateral resistance, pu, and ultimate lateral capacity, Pu, is based on the CPT cone resistance $q_c$. Preexistent methodologies for ultimate lateral resistance and ultimate lateral capacity have been generally represented with relative density, vertical effective stresses, and various $K_0$ values which are important for analyzing sandy soil. These methodologies, however, did not consider the horizontal effective stress and the effects of construction site conditions. Therefore, CPT-based methodology for the estimation of the ultimate lateral pile load capacity Hu was proposed. Calibration chamber test results were analyzed and compared with calculated results. The proposed estimation methodology for the pile of $p_u$ can be effectively utilized as alternative to preexistent methods.
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문제 정의
본 논문에서는 CPT에 의한 결과인 %값을 사용하여 다양한 지반응력조건과 상대밀도 등에 의해 변화하는 극한 수평 단위지지 력을 산정하는 예측식들을 제시하였다. 이 예측식들은 기존에 제시된 세 가지 신-정 방법과 각각 연계하여 제시되었으며, 이를 검증하기 위해 실내모형시험과 현장시험에 의한 결과를 대상으로 예측식들을 검증하였다.
또한 수평 응력에 대해 보정하고자 수평응력보정계수를 적용하였다. 본 논문에서는 이에 따른 극한수평단위지지력 Pu값과 산정된 %값의 관계를 다음과 같은 식으로 나타내고자 한다.
본 연구에서는 문헌에서 실시된 여러 실내모형시험들(Chari 와 Meyerhof 1983; Meyerhof와 Sas try 1985; Meyerhof와 Sastry 1987; Park 2006)의 결과를 바탕으로 극한 수평 지지력을 검증하였다. 본 연구에 적용된 실내모형실험들은 축소모형 강관 단말뚝을 대상으로 하였으며, 사질토 지반을 형상화하여 토조 내의 지반을 균질한 지반조건으로 적용하였다.
이 방법은 깊이별로 연속적인 지반상태를 반영하여, Broms(1964)의 극한 수평 단위지지력 Pu의 산정방법보다 현장상태의 실제적인 적용이 가능함을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 이론적 인토압분포형태를 구현한 Petrasovits와 Award(1972) 의 방법과 보다 실제적인 토압분포형태를 적용한 Prasad와 Chari(1999)의 방법을 대상으로 콘지지력 %을 이용한 극한 수평 단위지지력 m를 평가하고, 그에 따른 각 극한 수평 지지력을 산정하는 방법을 제안하고자 한다.
제안 방법
그러나 최근 연구결과 (Prasad와 Chari 1999; Zhang 등 2005)에 따르면 실제 실내모형실험 결고I는 Broms(1964)에 따른 극한 수평 단위지지력과 그 분포와 상이한 것으로 나타났다. 따라서 본 논문에서는 실제적인 극한수평단위지지력의 분포를 적용하고자 Petrasovits와 Award。972)와 Prasad와 Chari (1999)에서 제안한 극한수평단위지지력과 그 분포를 도입하였다.
여기서 Salgado 등(1997) 에 따라 모형토조내에서의 %값은 상대밀도에 따른 크기 효과를 고려 하였다. 극한수평 단위 지 지 력을 산정 하기 위해 실내모형토조실험에서 수행된 결과를 바탕으로 기초적인 분석을 수행하여, 실제 해석에 포함되는 물성치들을 파악하였다. 각 CPT 결과의 %값을 앞서 제안 한식들에 적용하여 극한수평단위지지력 Pu값을 산정하고, 이를 이용하여 최종적으로 극한수평지지력 Hu값을 산정하였다.
4。로 나타났다. 또한 Kyle 등(2006)의 현장시험결과 중에서 단독말뚝의 CPT 결과를 이용하여 극힌수8지지력을 신-정하였고 이에 상응하는 실제 시험을 통해 산정된 말뚝의 극한 수평 지지 력과 비교하여 추가하였다.
수정된 극한 수평 단위지 지력 Pu값는 콘관입치 %와 유사한 계수로 구성되어 있으므로 이들을 정규화하였으며, 콘관입치 q<:는 연직응력과 수평응력에 따른 함수로 표현되어 이를 평균응력。, "으로 나누어주었다. 또한 수평 응력에 대해 보정하고자 수평응력보정계수를 적용하였다. 본 논문에서는 이에 따른 극한수평단위지지력 Pu값과 산정된 %값의 관계를 다음과 같은 식으로 나타내고자 한다.
또한 현장시험 결과를 바탕으로 본 연구에서 제안된 식을 검증하였다. 현장시험은 전북익산지역을 대상으로 하였으며, 그 외에도 문헌을 통한 결과를 추출하여 검증에 도입하였다.
천공을 실시하여 해당 공에 말뚝을 설치하였으며, 지표면 위치에 반력하중을 가할 수 있는 구조물을 통해 수평 재하시 험을 실시하였다. 모멘트재하시 험은 지표면으로부터 상부로 2m연장한 말뚝의 머리부분에 수평으로 하중을 가해 실시하였다. 실트질 모래층의 단위 중량은 14.
이 예측식들은 기존에 제시된 세 가지 신-정 방법과 각각 연계하여 제시되었으며, 이를 검증하기 위해 실내모형시험과 현장시험에 의한 결과를 대상으로 예측식들을 검증하였다. 본 연구에 적용된 실내모형시험들은 모형토조 내에 다양한 지반조건을 나타내었으며, 각 결과에 따른 예측식과의 비교, 검증이 이루어졌다.
이 예측식들은 기존에 제시된 세 가지 신-정 방법과 각각 연계하여 제시되었으며, 이를 검증하기 위해 실내모형시험과 현장시험에 의한 결과를 대상으로 예측식들을 검증하였다. 본 연구에 적용된 실내모형시험들은 모형토조 내에 다양한 지반조건을 나타내었으며, 각 결과에 따른 예측식과의 비교, 검증이 이루어졌다.
4m이 며, 대상말뚝은 현장 타설 말뚝으로 구성되었다 n 대상지반은 상부에 실트질 점토증이 2m, 그 후로는 실트질 모래층으로 구성되어 있으며, 실험을 위해 상부의 실트질 점토층 2m를 제거하고, 실트질 모래층으로 구성된 지반을 대상으로 말뚝실험을 수행하였다. 천공을 실시하여 해당 공에 말뚝을 설치하였으며, 지표면 위치에 반력하중을 가할 수 있는 구조물을 통해 수평 재하시 험을 실시하였다. 모멘트재하시 험은 지표면으로부터 상부로 2m연장한 말뚝의 머리부분에 수평으로 하중을 가해 실시하였다.
대상 데이터
검증하였다. 본 연구에 적용된 실내모형실험들은 축소모형 강관 단말뚝을 대상으로 하였으며, 사질토 지반을 형상화하여 토조 내의 지반을 균질한 지반조건으로 적용하였다. 여기서 Salgado 등(1997) 에 따라 모형토조내에서의 %값은 상대밀도에 따른 크기 효과를 고려 하였다.
예측식에 대한 실제적인 검증을 위해 전북 익산지역에서 현장시험을 수행하였다. 현장시험에서 수행된 말뚝은 총 세 가지로 말뚝길이 2.
검증하였다. 현장시험은 전북익산지역을 대상으로 하였으며, 그 외에도 문헌을 통한 결과를 추출하여 검증에 도입하였다. 앞서의 실내모형실험과 유사하게 극한 수평 단위지지력은 상대적으로 분산 정도가 컸지만 극한 수평 지지력을 산정하면 그 분산 정도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
데이터처리
극한수평 단위 지 지 력을 산정 하기 위해 실내모형토조실험에서 수행된 결과를 바탕으로 기초적인 분석을 수행하여, 실제 해석에 포함되는 물성치들을 파악하였다. 각 CPT 결과의 %값을 앞서 제안 한식들에 적용하여 극한수평단위지지력 Pu값을 산정하고, 이를 이용하여 최종적으로 극한수평지지력 Hu값을 산정하였다. Prasad와 Chari(1999)에 따른 예측식은 깊이에 따른 %값의 변화를 극한수평단위지지력 Pu값의 분포에 적용하고자 기존 선형구간의 예측 Pu값을 비례적으로 감소하는 계수를 곱하여 회전점에서는 '0, 의 값을 갖도록 변형하는 방법을 사용하였다.
89를 보여 제안된 식에 상당히 근사한 값을 보였다. 제안식들에 대한 검증을 위해 실내모형실험과 현장시험에 의한 결과를 비교, 검증하였다. 실내모형시험은 Broms(1964)에 따른 예측식이 측정값보다 약간 작은 결과를 보였으나 그와 반대로 Prasad와 Chari(1999)에 따른 예측식에 의한 결과는 측정값보다 약간 큰 결과를 보여 대비를 이루었다.
이론/모형
수평응력은 해당지반의 조밀성에 따른 지반 상태에 따라 그 적용성이 달라지기 때문에 본 논문에서는 이준환 등(2007)에서 제안한 수평응력보정계수 야를 적용하고자 하며, 식 (4)와 같이 나타낼 수 있다.
성능/효과
예측식에 따른 극한 수평 단위지지 력과 측정값과의 비교를 보면 6D-M의 결과에서 일정한 범위의 흩어짐이 관찰된다. 극한수평지지력의 분포 또한 다른 결과들에 비해 상대적으로 큰 차이를 보였지만 비교적 분산도가 감소한 결과를 보였다. 해당 현장시험의 결과들은 제시된 식의 핵심적인 부분을 합리적인 방법을 통해 검증해 내었으며, 앞으로 더 다양한 시험을 통해 제시된 식의 다양한 적용성을 도출할 필요성을 확인하였다.
현장시험은 전북익산지역을 대상으로 하였으며, 그 외에도 문헌을 통한 결과를 추출하여 검증에 도입하였다. 앞서의 실내모형실험과 유사하게 극한 수평 단위지지력은 상대적으로 분산 정도가 컸지만 극한 수평 지지력을 산정하면 그 분산 정도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 각 위치에서의 지반의 물성 변화에 따라 예측식과의 차이가 약간 발생할 수는 있으나, 이러한 변화를 포함하는 극한수평지지력을 산정하면 지반의 변화에 따른 영향을 보완하게 되는 것으로 판단되어 진다.
김민기 등(2008)은 콘지지력 %값을 이용한 극한 수평 단위지지력 Pu의 평가를 수행하였다. 이 방법은 깊이별로 연속적인 지반상태를 반영하여, Broms(1964)의 극한 수평 단위지지력 Pu의 산정방법보다 현장상태의 실제적인 적용이 가능함을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 이론적 인토압분포형태를 구현한 Petrasovits와 Award(1972) 의 방법과 보다 실제적인 토압분포형태를 적용한 Prasad와 Chari(1999)의 방법을 대상으로 콘지지력 %을 이용한 극한 수평 단위지지력 m를 평가하고, 그에 따른 각 극한 수평 지지력을 산정하는 방법을 제안하고자 한다.
후속연구
극한수평지지력의 분포 또한 다른 결과들에 비해 상대적으로 큰 차이를 보였지만 비교적 분산도가 감소한 결과를 보였다. 해당 현장시험의 결과들은 제시된 식의 핵심적인 부분을 합리적인 방법을 통해 검증해 내었으며, 앞으로 더 다양한 시험을 통해 제시된 식의 다양한 적용성을 도출할 필요성을 확인하였다.
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