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문제 정의
- (4) 본 연구에서는 송전철탑 연결형 말뚝기초의 저항력의 증가특성을 나타내기 위하여 저항력증가계수를 도입하여 말뚝기초 조건의 인발지지력을 통하여 연결형 말뚝기초조건에서의 송전철탑의 극한수평지 지력, 기초의 인발저항력, 기초의 수평저항력을 예측하도록 하였다. 이를 위하여 정규재하높이와 연결체의 정규강성에따른 저항력증가계수를 분석하여 관계식을 도출하였으며, 도출된 관계식과 말뚝 기초의 인발지지력을 이용하여 예측된 송전철탑의 저항력을 측정값과 비교한 본 연구를 통해 제안된 예측식이 비교적 합리적인 값을 예측하는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 송전철탑 연결형 말뚝기초의 저항력 증가특성 및 저항력증가계수를 측정하기위하여 모형수평재하시험을 수행하였다. Figure 1과 Table 1에서 나타난 바와 같이, 본 연구에서 수행된 수평모형시험은 연결체가 없는 말뚝기초 조건과 연결체가 설치된 연결형 말뚝기초의 조건으로 구분되며, 하중조건과 연결체 조건에 따라 총 24회 수행되었다.
- 송전철탑 말뚝기초의 설계는 송전철탑의 4각에 설치된 각 말뚝의 허용인발지지력, 허용압축지지력, 허용수평지지력이 기초에 작용하는 하중보다 크게 설계하도록 하고 있다(KEPCO 2011). 본 연구에서는 송전철탑상 부구조물의 하단에 설치된 로드셀에서 측정된 복합적인 저항력을 상부구조물의 경사각의 변화와 수평방향 (x,y방향)의 LVDT의 측정값을 이용하여 시험말뚝의 3방향(x,y,z방향)에서 발생하는 저항력으로 분리하였으며, 분리된 저항력과 송전철탑의 극한수평지지력을 분석하여 송전철탑의 기초시스템의 파괴시 기초에서 발생하는 저항력사이의 관계를 도출하고자 하였다.
- 본 연구에서는 시험에서 측정된 인발저항력을 이용하여 압축력이 작용하는 기초부를 중심으로 모멘트를 취하여 송전철탑의 극한수평지지력을 산정함으로서, 송전철탑의 극한수평지지력과 인발저항력의 관계를 도출 하고자 하였다. Figure 8은 본 시험에서 측정된 말뚝기초 및 연결형 말뚝기초조건에서 송전철탑의 극한수평지지력과 기초에서 발생하는 인발저항력을 이용하여 산정된 송전철탑의 극한수평지지력을 비교한 그림이다.
- 연결형 말뚝기초는 연결체의 강성이 클수록 더 높은 저항력이 나타나며, 이에 따라 저항력증가계수의 크기 또한 보다 큰 값을 갖게 된다. 본 연구에서는 연결체의 강성에 따른 저항력증가계수의 변화를 확인하기 위하여 연결체의 강성을 정규화하여 정규강성과 저항력증 가계수의 관계를 도출하고자 하였다. 연결형 말뚝기초의 저항력 증가계수는 연결체의 강성에 따라 증가하지만, 말뚝기초에 의한 지지력이 큰 조건인 경우에서는 연결체를 통한 지지력이 상대적으로 작은 부분을 부담하게 된다.
- 1B 발생한 시점을 기준으로 정의 되므로, 말뚝기초 조건에서 측정된 인발저항력은 지반에 의한 인발지지력으로 간주할 수 있다. 본 연구에서는 연결형 말뚝기초의 저항력 증가계수를 정의하기 위하여 말뚝의 인발지지력을 선정하였다. Figure 9는 본 실험에서 측정된 말뚝기초의 인발저항력을 나타낸 그림이다.
- 따라서, 기초시스템의 파괴시 발생하는 인발기초의 인발저항력은 송전철탑의 지지력을 결정하는 주요한 요소로 간주 되며, 연결체의 영향으로 연결형 말뚝기초의 인발저항력이 말뚝기초의 인발저항력에 비하여 큰 저항력이 발생된다. 본 연구에서는 연결형 말뚝기초조건에서의 인발저항력의 증가를 반영하기 위한 계수로서 저항력증가계수(CR)를 도입하고자 한다. 본 연구에서 도입된 저항력증가계수는 연결형 말뚝기초의 인발저항력과 말뚝기초의 인발저항력사이에서 식 (5)와 같이 표현할 수 있으며, 식 (1)-식 (5)의 관계에 따라, 연결형 말뚝기초조건에서의 송전철탑의 수평저항력은 식 (6)과 같은 식으로 표현되어 기초 각각의 요소의 저항력의 증가특성을 하나의 저항력증가계수를 통하여 나타낼 수 있다.
- 반면에 연결형 말뚝기초의 연결체는 인발하중에 대한 저항요소로 작용하므로, 하중재하높이가 높을수록 연결체에 의한 영향이 커져 그 효과는 크게 나타나게 되는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 정규재하높이에 대한 저항력증가계수의 분포를 회귀분석하여 상대재하높이가 저항력증가계수에 미치는 영향을 확인하였으며. 그 관계는 식 (7)과 같이 나타났다.
- 본 연구에서는 하중조건 및 연결체조건에 따른 연결형 기초의 지지력특성을 분석하여 연결형 말뚝기초의 저항력증가계수를 도출하였다. 본 연구를 위해 점토지반에 설치된 말뚝기초 및 연결형 말뚝기초에 대한 모형 수평재하시험을 현장에서 수행하고, 하중조건 및 연결형 기초의 조건에 따른 송전철탑의 극한수평지지력 특성을 분석하였으며, 송전철탑의 극한수평지지력과 기초의 각 요소간의 저항력 관계를 확인하였다.
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