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
- 그러나 이럴 경우 재하폭이 증가할수록 예상 침하량 또한 계속적으로 증가하게 되어 과다하게 산정하는 결과를 보이며, 기초시공 후의 압밀침하로 인한 대책을 마련할 수 없다. 따라서 실제적으로는 어느 깊이 이상에서는 침하량이 더 이상 증감이 없는 것으로 예상되기 때문에, 본 연구에서는 팽이말뚝을 해석대상으로 선정하고 3차원 유한요소해석을 통해 재하폭과 압밀을 고려한 침하량 산정 기법을 제안하고자 한다.
- 본 연구에서는 팽이기초공법의 압밀과 재하폭의 영향을 고려한 총 침하량 산정 기법을 제안하기 위하여, 대표적인 연약지반에 대하여 3차원 유한요소 해석을 수행하였다
- 본 연구에서는 현재 팽이기초의 침하량 산정법에 고려되지 못하고 있는 재하폭과 압밀의 영향을 평가하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 영향 깊이와 하중분산각을 산정하여, 각 지반종류에 따른 새로운 침하량 산정 기법을 제안하였다.
가설 설정
- 선정하여 해석하였다. 해석 지반은 점성토지 반 및 사질토 지반이며, 해석 시 적용된 물성치는 지반을 Mohr-Coulomb의 구성 법칙을 만족시키는 재료로 가정하여 탄성계수 및 점착력, 내부 마찰각을 달리하면서 해석하였다. 지반의 물성치는 팽이기초가 적용되는지 반의 최대 및 최소범위의 N치를 바탕으로 최대 및 최소 범위의 대표적인 연약 점성토와 연약 사질토의 물성값을 산정하였다.
제안 방법
- (3) 점성토지반 및 사질토지반에서의 영향깊이 산 정식 및 하중분산각을 제안하였으며, 현장 계측치와 비교.분석하여 적용성을 검증하였다.
- 따라서 본 결과와 앞의 침하량 결과를 토대로 역 해석하여 본 현장에 대한 흐卜중분산각을 확인하였다. 하중분산각을 제안한 방법은 앞의 식 (1)〜(3)에 실제 현장의 계측 침하량 St와 수치해석을 통한 영향깊이 Z를 적용하여 각 분할층의 응력 厶% 을 확인함으로써, 침하량 계산 시의 하중분산각 w를 역계산하였다 또한, 각 분할 층의 지중응력의 깊이별 응력비를 확인함으로써, 제안한 하중 분산 각을 검증하였다.
- 따라서 이를 바탕으로 현재 산정법과 같이 재하폭 증가에 따라 침하량이 계속적으로 증가하지 않음을 알 수 있었으며, 팽이기초의 수렴배열을 정의하였다. 따라서 이후의 수치해석 시, 7x7의 팽이말뚝 배열로 현장 전체의 팽이 말뚝 개수를 대체하여 해석하였다.
- 팽이말뚝의 개수를 증가시키면서 재하폭의 증가에 따른 영향깊이 및 침하량의 영향을 확인하였다. 또한 지반종류에 따른 압밀해석을 수행하여, 압밀에 대한 영향을 확인하였다.
- 이를 바탕으로 영향 깊이와 하중분산각을 산정하여, 각 지반종류에 따른 새로운 침하량 산정 기법을 제안하였다. 또한, 실제 팽이 기초가 시공된 현장의 계측자료를 바탕으로 제 안식과의 비교를 통해 현장 적용성을 검증하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 팽이기초공법의 압밀과 재하폭의 영향을 확인하기 위하여, 3차원 유한요소해석 기 법을 이용한 PLAXIS 3D FOUNDATION ver.2(2007) 프로그램을 이용해 현장 계측 결과와 비교.분석하였다.
- 계측은 그림 4와 같이 구조물 중심을 포함한 2곳에서 실시하였으며, 이는 수치해석과 비교하여 결과값을 검증하는데 이용하였다. 본 현장의 지반조사를 통한 현장 물성은 표 1과 같으며 물성치는 표준 관입시험을 통해 얻어진 N치와 시료를 이용하여 산정(한국 도로 교시 방서) 하였다.
- 본 현장의 해석방법은 그림 6과 같이 팽이말뚝의 개수를 증가시키면서 침하량이 수렴하는 배열을 확인하였다. 본 현장의 지반조건에 대한 수치해석을 실시한 결과, 팽이말뚝 개수가 증가함에 따라 침하량은 증가하였으며, 그 증가하는 비율이 급격히 감소하면서 7x7 배열 이상에서는 침하 증가량이 매우 미소하게 나타났다.
- 비교.분석하여 적용성을 검증하였다. 그 결과, 점성토지 반의 경우, 최대 영향깊이 28Bt와 하중분산각 65 도를 제안하였다.
- 0m)이하인 경우에서는 식 (6)을 통해 영향깊이를 산정할 수 있고, 그 이상의 재하폭에서는 최대 영향깊이를 18切로 볼 수 있다. 사질토 지반의 제안된 하중분산각의 경우, 실제 계측 자료가 없기 때문에 수치해석을 통한 침하량 및 영향 깊이를 바탕으로 역해석하여 제안하였으며, 임의의 깊이마다의축방향 감소폭을 회귀분석하여 검증하였다. 王한, 응력구근 그래프에 제안된 하중분산각을 검토하여 재검증하였다 그 결과, 각각의 응력분산각은 차이가 없었으며, 따라서 이를 사질토지반의 대표 하중분산각으로 산정하는 것에 무리가 없다고 판단된다.
- 수치해석 시, 기초 시공완료부터 구조물 시공 완료 시점까지는 탄성해석, 그 이후는 압밀해석을 실시하였다. 해석결과, 수치해석과 현장계측의 즉시 침하량은 유사하게 나타났으며, 이후 그림 5와 같이 구조물 시공이 완료된 시점부터 약 190일 동안, 수치해석과 현장 계측의 압밀 침하량을 비교하였다.
- 앞서 기술한 현장의 지반 종류에 따른 영향거리와 침하량 결과를 토대로 팽이기초가 적용 가능한 6종류의 연약지반을 선정하여 해석하였다. 해석 지반은 점성토지 반 및 사질토 지반이며, 해석 시 적용된 물성치는 지반을 Mohr-Coulomb의 구성 법칙을 만족시키는 재료로 가정하여 탄성계수 및 점착력, 내부 마찰각을 달리하면서 해석하였다.
- 3차원 수치해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 영향 깊이와 하중분산각을 산정하여, 각 지반종류에 따른 새로운 침하량 산정 기법을 제안하였다. 또한, 실제 팽이 기초가 시공된 현장의 계측자료를 바탕으로 제 안식과의 비교를 통해 현장 적용성을 검증하였다.
- 해석 지반은 점성토지 반 및 사질토 지반이며, 해석 시 적용된 물성치는 지반을 Mohr-Coulomb의 구성 법칙을 만족시키는 재료로 가정하여 탄성계수 및 점착력, 내부 마찰각을 달리하면서 해석하였다. 지반의 물성치는 팽이기초가 적용되는지 반의 최대 및 최소범위의 N치를 바탕으로 최대 및 최소 범위의 대표적인 연약 점성토와 연약 사질토의 물성값을 산정하였다. 단, 지반 종류에 따라 제안된 하중 분산 각의 경우에 수치해석 결과를 바탕으로 확인한 영향 깊이를 반영하였으므로 오차를 포함할 수 있다.
- 팽이말뚝의 개수를 증가시키면서 재하폭의 증가에 따른 영향깊이 및 침하량의 영향을 확인하였다. 또한 지반종류에 따른 압밀해석을 수행하여, 압밀에 대한 영향을 확인하였다.
- 5m)이하인 경우에서는 식 (4) 를통해 영향깊이를 산정할 수 있으며, 그 이상의 재하 폭에 서는 최대 영향깊이를 28Bt로 볼 수 있다. 하중 분산 각에 대해서는 앞서 수행한 현장 침하량 계측과 수치해석을 통한 침하량 및 영향깊이를 바탕으로 역해석하여 제안하였다
- 확인하였다. 하중분산각을 제안한 방법은 앞의 식 (1)〜(3)에 실제 현장의 계측 침하량 St와 수치해석을 통한 영향깊이 Z를 적용하여 각 분할층의 응력 厶% 을 확인함으로써, 침하량 계산 시의 하중분산각 w를 역계산하였다 또한, 각 분할 층의 지중응력의 깊이별 응력비를 확인함으로써, 제안한 하중 분산 각을 검증하였다.
- 여기서, 현재 팽이기초 산정법에서는 지반의 종류 및 작용하중과는 상관없이 45도의 하중 분산 각을 동일하게 적용하고 있다. 하지만 이러한 경우, 허용 침하량이 실제 침하량에 비해 과다하게 산정되며, 따라서 본 연구에서는 현장 지반조건에 맞는 하중 분 산각 57.6도를 확인하였다 하중분산각을 제안한 근거는 현장 계측 침하량과 수치해석을 통한 영향깊이를 이용하여, 현재 팽이기초 침하량 지중응력 계산식에 적용하여 확인하였다. 또한 이 결과를 적용한 침하량(=21.
- 해석 결과, 가장 큰 영향깊이를 보인 N치 16-20 정도 지반에 하중 400兩/£을 적용한 경우를 사질토지반의 대표값로 정하고 따라서 식 (6) 및 (7)을 연약 사질토 지반에 대한 대표 영향깊이 산정식 및 하중분산각으로 제안하였다. 식 (6) 및 (7)도 최대 물성지반에 하중 400kN/m2< 적용한 경우의 그래프 기울기로써, 이중선형식으로 제안하였다.
- 해석 결과를 토대로 가장 큰 영향깊이를 나타낸 N치 10~12 정도 지반에 하중 300kN/m2을 적용한 경우를 점성 토지 반의 대표 결과로 정하였다' 따라서 식 (4) 및 5와 같이 연약 점성토지반에 대한 대표 영향깊이 산 정식 및 하중분산각을 제안하였다. 식 (4) 및 (5)는 최대물성지반에 흐}중 aOOkN/m2을 적용한 경우의 결고} 그림 9의 기울기로써, 그 형태가 bilinear형태를 보이므로 이중선형식으로 제안하였다.
- 그림 2는 지반의 경계조건을 나타낸 것으로 X, y, z방향에 대해서 변위를 발생시키지 않도록 구속하였다. 해석 단계는 구조물 시공단계에 따라 초기 원지반 자중상태를 반영하였으며, 팽이 기초 시공 및 하중 재하와 압밀해석 순으로 수행하였다.
- 해석 시, 사용된 물성 및 지반조건은 표 1과 같이 수치해석 검증 시 적용한 물성치 및 지반구성을 동일하게 적용흐]였으며 해석 단계 및 적용히중(늬OOkN/m2)도 시공일지와 현장조건을 바탕으로 동일한 조건에서 해석하였다 또한, 본 현장은 점성토로 이루어진 연약지반이기 때문에 구조물 시공이 완료된 시점부터 압밀해석을 실시하였다.
- 실시하였다. 해석결과, 수치해석과 현장계측의 즉시 침하량은 유사하게 나타났으며, 이후 그림 5와 같이 구조물 시공이 완료된 시점부터 약 190일 동안, 수치해석과 현장 계측의 압밀 침하량을 비교하였다. 또한 현재 팽이 기초공법의 침하량 산정법을 통한 허용 침하량과 약 50mm 정도의 일반적인 철근콘크리트 구조물의 허용 침하량을 최대기준으로 정하였다(Terzaghi & Peck, 1948).
대상 데이터
- 따라서 연약지반 상에 지지력이 충분하지 않고 침하발생의 우려가 있는 구조물을 설치하고자 할 경우, 확대기초, 전면기초 등의 다양한 연약지반 보강공법을 고려할 수 있다 이에 본 연구에서는 연약지반 보강공법의 일종으로써, 하중이 크지 않은 중.소규모의 구조물 기초에 적용이 가능한 팽이 말뚝기초 공법을 연구대상으로 선정하였다.
이론/모형
- 수치해석 모델의 경계는 직육면체경 계를 사용하였다. 수치해석모델의 경계(20m X 20m x 36m)는 팽이 말뚝의 모델링 시, 변위영향이 발생하지 않는 약 6B정도의 충분한 범위에 대하여 고려하였다.
성능/효과
- (1) 수치해석 결과, 재하폭에 따른 영향깊이의 증가는 존재하지만 그 증가폭은 급격히 감소하였으며 7x7 이상의 팽이말뚝 배열에서는 영향깊이가 18〜28Bt 정도로 수렴하였다.
- (4) 본 연구를 통해, 상부 점성토 지반에 팽이기초가 적용될 경우, 사질토지반에 비하여 싱대적으로 큰 영향 깊이와 하중분산각을 나타남을 알 수 있었다. 반면, 사질토지반과 같이 상대적으로 좋은 지반에 팽이 기초를 시공할 경우, 비교적 작은 영향깊이와 하중 분산 각을 보였으며, 하부층은 그 종류와 상관없이 하중의 영향을 크게 받지 않는 것을 알 수 있었다.
- ⑵ 수치해석 및 현장 계측을 통해, 구조물 시공후의 압밀 침하량이 발생하였음을 알 수 있었다. 따라서 압밀침하를 고려하지 않는 현재 침하량 산정법은 수정될 필요가 있다.
- 결론적으로 제안된 영향깊이 산정식과 하중 분산 각을 적용한 침하량은 기존의 산정법에 비해 실제 침하량과 비슷하게 나타나며, 따라서 훨씬 팽이기초의 효과를 반영하여 적용할 수 있다.
- 분석하여 적용성을 검증하였다. 그 결과, 점성토지 반의 경우, 최대 영향깊이 28Bt와 하중분산각 65 도를 제안하였다. 또한, 사질토지반의 영향 깊이는 약 18Bt, 하중분산각은 55도로 나타났다.
- 본 현장의 지반조건에 대한 수치해석을 실시한 결과, 팽이말뚝 개수가 증가함에 따라 침하량은 증가하였으며, 그 증가하는 비율이 급격히 감소하면서 7x7 배열 이상에서는 침하 증가량이 매우 미소하게 나타났다. 따라서 이를 바탕으로 현재 산정법과 같이 재하폭 증가에 따라 침하량이 계속적으로 증가하지 않음을 알 수 있었으며, 팽이기초의 수렴배열을 정의하였다. 따라서 이후의 수치해석 시, 7x7의 팽이말뚝 배열로 현장 전체의 팽이 말뚝 개수를 대체하여 해석하였다.
- 6도를 확인하였다 하중분산각을 제안한 근거는 현장 계측 침하량과 수치해석을 통한 영향깊이를 이용하여, 현재 팽이기초 침하량 지중응력 계산식에 적용하여 확인하였다. 또한 이 결과를 적용한 침하량(=21.41mm) 이 기존 산정법을 통한 값(=38.8mm)보다 현저히 작아짐과 동시에 실제 침하량(=11.0mm)에 훨씬 근접하게 계산됨을 확인할 수 있었다.
- 발생하였다. 또한 이후 압밀 침하량도 수치해석과 현장 계측에서 미소한 차이는 보였으나, 압밀에 대한영향이 존재함을 확인하였다.
- 반면, 사질토지반과 같이 상대적으로 좋은 지반에 팽이 기초를 시공할 경우, 비교적 작은 영향깊이와 하중 분산 각을 보였으며, 하부층은 그 종류와 상관없이 하중의 영향을 크게 받지 않는 것을 알 수 있었다. 하지만 다층지반의 경우, 구성된 층의 두께가 제한적이기 때문에 이에 대한 추가 연구 및 검토가 필요하다.
- 본 현장의 지반조건에 대한 수치해석을 실시한 결과, 팽이말뚝 개수가 증가함에 따라 침하량은 증가하였으며, 그 증가하는 비율이 급격히 감소하면서 7x7 배열 이상에서는 침하 증가량이 매우 미소하게 나타났다. 따라서 이를 바탕으로 현재 산정법과 같이 재하폭 증가에 따라 침하량이 계속적으로 증가하지 않음을 알 수 있었으며, 팽이기초의 수렴배열을 정의하였다.
- 재하폭 변화에 따른 영향깊이 분석 또한 앞서 수행한 재 하폭 一 침하량과 같이 7x7 배열 이상의 재 하폭에서는 영향 깊이가 수렴하는 것을 확인하였다.
- 적용물성 및 해석방법은 앞선 해석과 동일하게 수행 하여, 팽이말뚝 개수 증가에 따른 최대 영향깊이를 확인하였다. 영향깊이는 응력구근을 통해 응력이 영향을 미치는 최대 깊이까지 산정하였다.
- 하지만 수치해석 및 현장계측 결과 모두, 현재 팽이 기초의 침하량 산정 기준에 비하여 25mm이상의 적은 침하량이 발생하는 것으로 나타났다. 이는 식 (1)〜(3) 과정의 현재 팽이기초 침하량 산정법은 지반종류와 상관없이 동일한 하중분산각 w와 기초폭에 비례한 영향 깊이 z를 적용함으로써, 팽이기초의 침하량을 과도하게 산정하고 있다고 볼 수 있다.
- 영향깊이는 응력구근을 통해 응력이 영향을 미치는 최대 깊이까지 산정하였다. 해석 결과, 팽이 말뚝 개수가 증가함에 따라 영향깊이는 계속적으로 증가하지 않고, 증가량은 점차 감소하면서 13.63m 이상에서는 더 이상 영향이 없었다. 이는 현재 산정법에서 적용한 영향 깊이 15m와 유사하였다.
후속연구
- 반면, 사질토지반과 같이 상대적으로 좋은 지반에 팽이 기초를 시공할 경우, 비교적 작은 영향깊이와 하중 분산 각을 보였으며, 하부층은 그 종류와 상관없이 하중의 영향을 크게 받지 않는 것을 알 수 있었다. 하지만 다층지반의 경우, 구성된 층의 두께가 제한적이기 때문에 이에 대한 추가 연구 및 검토가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.