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제안 방법
- 관입기를 사용하여 설치하였다. 100g level 로 가속한 상태에서 서보모터로 구동되는 인발기를 사용하여 모형석션파일과 연결된 견인줄을 인발하여 최대인발저항력을 Load cell로 측정하였다. 최대인발저항력을 인발각과 인발작용점별로 비교 분석하였고, 실험 전 석션 파일의 초기 위치와 실험 후 최종 위치를 자로 측정하여 석션파일의 이동 및 회전에 대하여 계산하고 최대인발저항력과 그 변위특성을 비교 검토하였다.
- 5°, 90。의 경우는 각도조절용 이동식도르래를 이용하여 각도를 조절하였으며 마찬가지로 인발시 load cell을 이용하여 인발저항력을 측정하였다. 계측은 초당 4회를 기준으로 측정하였으며 인발속도는 0.6mm/sec로 하였고 실험은 100g level로 하였다.
- 모래지반에 매설된 최대인발저항력에 대한 석션 파일의 거동을 원심모형실험에 의거하여 제시하고 최대인발저항력 작용 시 인발작용점, 인발각의 변화에 대한 파일의 거동을 분석하였다. 실험 결과로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 두 번째 방식에 의한 연구로 실험에 의하여 먼저 최대인발저항력을 결정하는 중요한 인자 중에서 인발각과 인발작용점을 변화시켜 실험적으로 석션 파일의 인발저항거동을 구하는데 목적이 있으며 수평인 발(0。)에서 수직인발(90。)까지, 인발작용점도 석션 파일 길이의 상부 5%에서 하부 95%까지에 대하여 원심모형실험을 실시하였다.
- 본 연구에서도 인발 작용점의 위치 및 인발각을 실험변수로 사용하였으며(그림 5) 인발 작용점은 파일의 전체 길이 대비 상부에서 5%, 25%, 50%, 75%, 95%의 총 5가지 변수로 하였다(그림 6
- 본 연구에서의 모형지반은 실험용기에 탈기된 물을 20mm넣은 후 라인살포식 강사기(김택곤, 1999)를 사용하여 주문진표준사를 높이 1.0m에서 낙하시켜서 두께 10mm씩 조성하였다. 이렇게 조성된 지반은 낮은 상대 밀도지반을 높은 상대밀도 지반으로 변경하고 지면을 고르게 조성하기 위하여 두께 12mm, 무게 7.
- 창을 설치하여 내부 관찰이 가능하다. 실험에 사용된인발장치를 그림 2에 나타내었는데 수평(0。)인발 시에는 수직벽체에 도르래를 설치하여 도르래를 통하여 견인 줄이 당겨 짐에 따라 인발저항력을 load cell을 이용하여 계측하였다. 인발각 22.
- 5°, 90。로 22.5。씩 증가시켜 총 5가지를 사용하였다(표 4). 인발작용점의 위치와 인발 각을 조합하여 총 25가지 조건의 실험을 실시하였는데, 동일조건에서 실험은 2회 이상 실시하여 최대인발저항력 결과 중에 중앙값(median value) 또는 그 중 작은 값을 대표 값으로 결정하였다.
- 이와 관련 국외에서는 Allersma et al.(2000)이 공기건조 모래지반에 석션파일을 설치하고 인발각 10。~25。와 인발작용점의 위치를 석션 파일 길이에 대해서 상부 5%~80%까지에 위치하도록 조합하여 8가지의 실험을 실시하였다. 그러나 수평에서 수직까지의 인발각에 대한 체계적인 실험을 수행한 사례는 전무한 실정이다.
- 5°, 45°, 67.5°, 90。의 경우는 각도조절용 이동식도르래를 이용하여 각도를 조절하였으며 마찬가지로 인발시 load cell을 이용하여 인발저항력을 측정하였다. 계측은 초당 4회를 기준으로 측정하였으며 인발속도는 0.
- 0m에서 낙하시켜서 두께 10mm씩 조성하였다. 이렇게 조성된 지반은 낮은 상대 밀도지반을 높은 상대밀도 지반으로 변경하고 지면을 고르게 조성하기 위하여 두께 12mm, 무게 7.7N의 직사각형 강재판을 높이 5cm에서 낙하시켜 지반전체에 걸쳐서 다시 다짐을 실시하였다. 조성된 지반면에 탈 기수를 다시 넣어 물높이를 20mm로 만든 후 표준사를 10mm로 추가 포설하며 이와 같은 절차를 반복하여 최종 22cm높이의 지반을 조성하였다.
- 100g level 가속 시 상사성의 원리에 따라 직경 3m, 길이 6m와 같은 특성을 가진다. 인발작용점의 위치는 석션파일 길이의 상부 5%에서 95%까지 25% 간격으로 5가지로 하였으며 각 인발작용점(padeye)을 장착한 모형 석션 파일도 5개로 실험을 실시하였다. 그림 3의 상부 구멍은 석션파일 설치 시 내부의 물을 배수하기 위한 배수 구멍이다.
- 5。씩 증가시켜 총 5가지를 사용하였다(표 4). 인발작용점의 위치와 인발 각을 조합하여 총 25가지 조건의 실험을 실시하였는데, 동일조건에서 실험은 2회 이상 실시하여 최대인발저항력 결과 중에 중앙값(median value) 또는 그 중 작은 값을 대표 값으로 결정하였다.
- 7N의 직사각형 강재판을 높이 5cm에서 낙하시켜 지반전체에 걸쳐서 다시 다짐을 실시하였다. 조성된 지반면에 탈 기수를 다시 넣어 물높이를 20mm로 만든 후 표준사를 10mm로 추가 포설하며 이와 같은 절차를 반복하여 최종 22cm높이의 지반을 조성하였다. 조성된 지반에는 석션 파일 타입기를 석션파일 상부가 지반면과 동일하게 설치하였다.
- 100g level 로 가속한 상태에서 서보모터로 구동되는 인발기를 사용하여 모형석션파일과 연결된 견인줄을 인발하여 최대인발저항력을 Load cell로 측정하였다. 최대인발저항력을 인발각과 인발작용점별로 비교 분석하였고, 실험 전 석션 파일의 초기 위치와 실험 후 최종 위치를 자로 측정하여 석션파일의 이동 및 회전에 대하여 계산하고 최대인발저항력과 그 변위특성을 비교 검토하였다.
대상 데이터
- 모형석션파일의 직경 및 길이는 각각 30mm, 60mm이다(표 2). 100g level 가속 시 상사성의 원리에 따라 직경 3m, 길이 6m와 같은 특성을 가진다.
- , 1998)이며 상세 제원은 그림 1 및 표 1과 같다. 본 기기는 빔형 원심모형실험기로 외팔보의 단일 바스켓 형이며 용기를 설치하는 바스켓의 반대방향 빔에는 평형 카운터웨이트가 있어 길이 방향의 무게중심을 맞추게 되어 있다.
- 실험에 사용된 Actidyn사의 C65-20 원심모형실험기는 회전반경 3m에 최대 200g level까지 가속이 가능한 원심 모형실험 장치(Park et al., 1998)이며 상세 제원은 그림 1 및 표 1과 같다. 본 기기는 빔형 원심모형실험기로 외팔보의 단일 바스켓 형이며 용기를 설치하는 바스켓의 반대방향 빔에는 평형 카운터웨이트가 있어 길이 방향의 무게중심을 맞추게 되어 있다.
- 실험에 사용된 모래는 비중이 2.62, 내부마찰각이 37.8° 인 주문진표준사이며 그림 4와 표 3과 같은 빈 입도의 특성을 가진다. 일반적인 포화된 지반의 조성은 공기 건조 상태의 모래를 강사기를 이용하여 상대밀도를 조절하여 가며 지반을 조성하고 나중에 지반의 하부에 CO2 가스를 넣은 후 탈기수를 주입하는 방식으로 수행한다.
- 실험용기는 가로 80cm 높이 50cm 폭은 20cm의 강체로 제작되었으며 전면에는 두께 40皿의 플라스틱 재질의 창을 설치하여 내부 관찰이 가능하다. 실험에 사용된인발장치를 그림 2에 나타내었는데 수평(0。)인발 시에는 수직벽체에 도르래를 설치하여 도르래를 통하여 견인 줄이 당겨 짐에 따라 인발저항력을 load cell을 이용하여 계측하였다.
- 실험은 모형토조에 포화된 모래지반을 조성하고 모형 석션 파일을 관입기를 사용하여 설치하였다. 100g level 로 가속한 상태에서 서보모터로 구동되는 인발기를 사용하여 모형석션파일과 연결된 견인줄을 인발하여 최대인발저항력을 Load cell로 측정하였다.
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