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문제 정의
- 본 실험연구를 통해서 기초저면의 손실에 따른 지지력 변화거동의 안정성을 분석하였다. 분석결과 모형실험과 수치해석에서의 기초와 지반과의 접촉비율에 따라서 나타나는 각각의 기초 거동을 확인할 수 있었다.
- 본 실험은 기초의 지지력변화를 단계적으로 평가하기 위해서 일정한 크기의 기초가 지면에 맞닿았을 때 기초저 면과 지반의 접촉비율에 따른 기초의 지지력변화 거동을 분석하는 것으로 시행되었다. 기초형태는 원형과 사각형으로 나누고 크기를 다르게 제작하여 기초의 형태와 크기에 따라서 나타나는 지지력 값을 분석하기 위해서 하중재하실험이 시행되었다.
- 본 연구는 Fig. 1과 같이 기초저면이 지면과 100% 맞닿지 않았을 때 기초의 지지력 한계에 대한 안정성을 평가 분석하기 위해서 시행되었다. 그 결과 기초의 중앙을 지면과 닿지 않도록 개방하여 개방비율에 따라 달라지는 기초의 지지력 거동에 대해 분석하였다.
- 국외에서는 이미 기초중앙이 지반과 맞닿지 않는 Ring foundation의 형태를 중심으로 기초중앙을 개방한 기초에 대한 연구가 Bowles(1996)과 Ulrich Smoltcyk(2003) 에 의해서 연구된바 있지만 기초저면의 손실에 따라 달라지는 기초지지력에 대한 메커니즘이 다르다고 할 수 있다. 본 연구는 기존에 기초의 다양한 형태별 크기에 따라 재하실험을 하여 지지력변화를 분석했던 기존연구와는 다르게 기초 하부면과 지반의 접촉비율 손실에 따른 지지력 변화를 중심으로 연구를 진행하였다. 본 연구를 위해서는 얕은기초가 지면에 맞닿는 형상별 이론적 지지력변화에 대해서 선행 연구된 자료를 분석하였다.
- 본 연구는 얕은기초의 형상에 따라 달라지는 지지력 변화연구를 바탕으로 기초와 지반의 접촉면에 형상변화가 아닌 접촉비율에 따라 다르게 나타나는 지지력 거동을 분석하기 위해서 시행되었다. 기초의 지반과 접촉비율에 따라서 case별 지지력변화양상에 대해 분석하고 기초저면 및 지반의 유실에 따른 지지력 안정성을 평가할 수 있도록 연구가 진행되었다.
- 본 연구는 기존에 기초의 다양한 형태별 크기에 따라 재하실험을 하여 지지력변화를 분석했던 기존연구와는 다르게 기초 하부면과 지반의 접촉비율 손실에 따른 지지력 변화를 중심으로 연구를 진행하였다. 본 연구를 위해서는 얕은기초가 지면에 맞닿는 형상별 이론적 지지력변화에 대해서 선행 연구된 자료를 분석하였다. 국내에서는 김상환(2008)에 의하여 기존 기초와는 형상이 다른 Shell형태의 기초연구가 시행된바 있으며, 김학문(2008)에 의해서는 기초저면의 형태가 일반기초와 형상이 다른 팽이기초 연구가 진행되었다.
- 본 연구에서는 모형실험에서 나타난 기초의 침하거동과변위양상을 검증 및 분석하기 위해서 수치해석적 분석을 시행되었다. 본 분석에서 적용한 프로그램은 Visual FEA 로서 지반은 Mohr-Coulomb이지만 기초자체는 탄성모델을 기본으로 설정하여 시행하였다.
- 본 이론들은 기초와 저면이 지반과 완전히 맞닿을 때를 기본가정으로 만들어진 이론으로서 기초저면이 완전히 맞닿지 않는 기초에 대해서는 기존 이론에 의해 지지력의 거동을 유추할 수 없는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 이론적으로 규명할 수 없는 지반손실에 의한 기초지지력 손실을 분석하기 위해서 지반과 접촉면이 유실되지 않은 동일한 크기의 기초를 비교하여 이론적인 지지력과 지반의 접촉면이 손실된 기초간의 지지력을 분석하기 위해서 실험과 해석적 연구를 수행하였다.
가설 설정
- 기초의 지반과 접촉비율에 따라서 case별 지지력변화양상에 대해 분석하고 기초저면 및 지반의 유실에 따른 지지력 안정성을 평가할 수 있도록 연구가 진행되었다. 기초의 편심작용 및 응력분포 거동의 문제점을 고려하여 정량적인 실험 및 해석적 분석을 위해 Fig. 1의 (b)와 같이 기초저면의 시공초기에 지반다짐의 불량으로 인하여 중앙부분에 접촉면이 유실되었다는 기본가정으로 본 연구를 수행하였다.
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