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단일 현장타설말뚝의 가상고정점 설계를 보완한 상부기둥-하부말뚝 최적 길이비 분석
Analysis of Optimized Column-pile Length Ratio for Supplementing Virtual Fixed Point Design of Bent Pile Structures 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.33 no.5, 2013년, pp.1915 - 1933  

정상섬 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  김재영 (연세대학교 사회환경시스템공학부)

초록
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본 연구에서는 단일 현장타설말뚝의 가상고정점을 고려한 해석과 기둥-말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석하여 가상고정점 해석법의 적정성을 평가하였다. 또한, 말뚝 길이, 기둥 및 말뚝 직경, 철근비, 지반조건 등 주요 영향인자에 따라 단일 현장타설말뚝의 거동 평가를 수행하였으며, 이를 통해 가상고정점 해석을 보완한 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석은 전체 모델링한 해석과 비교하여 침하량과 수평변위를 작게 예측하였으나, 반대로 축력과 휨모멘트는 가상고정점을 고려한 해석에서 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었으며, 이에 단일 현장타설말뚝의 정확한 설계를 위해서는 3차원 전체 모델링한 해석이 필요한 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 하부 말뚝 길이와 말뚝의 허용 수평변위 관계를 통해 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였으며, 이를 통해 가상고정점을 고려한 설계를 다소 보완한 경제적이고 개선된 단일 현장타설말뚝 설계를 수행할 수 있을 것으로 기대되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the virtual fixed point analysis and 3D fully modeling analysis for bent pile structures are conducted by considering various influencing factors and the applicability of the virtual fixed point theory is discussed. Also, the optimized column-pile length ratio is analyzed for suppleme...

주제어

#단일 현장타설말뚝   #가상고정점 해석   #3차원 전체 모델링 해석   #최적 기둥-말뚝 길이비   #수평변위  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단일 현장타설말뚝의 장점은? Fig. 1과 같이, 단일 현장타설말뚝은 일반적으로 기둥-캡-말뚝의 3가지 요소로 구성되는 말뚝기초와 달리 말뚝캡을 설치하지 않고 직경 1.0~3.0m의 철근 콘크리트로 말뚝과 기둥을 단일부재로 시공하는 기초를 말하며, 무리말뚝기초 공법에 비해 시공하는 말뚝의 갯수가 줄어들어 시공이 간편하고 공기를 단축할 수 있는 장점이 있다. 또한, 말뚝캡의 시공으로 인한 과다한 지반절취 없이 다양한 지반조건에 적용 가능하고, 수평하중에 대해 유연한(flexible) 거동을 보임으로써 내진 저항능력이 우수하다.
단일 현장타설말뚝을 적용하는 사례가 증가하는 이유는? 최근 국토의 확장에 따른 서·남해안 개발과 더불어 국도 및 고속도로의 개량, 육지와 도서지역을 연결하는 도로망의 확충 등과 관련하여 해상 대형교량, 고속철 및 경전철 등의 대형 토목구조물의 건설이 이루어지고 있으며, 이에 따른 소음･진동 등에 대한 민원 증가와 점차 복잡해지는 구조물 기초의 설계 및 시공 난이도가 높아지면서 보다 높은 기술력과 정확성이 요구되고 있는 추세이다. 이에 일부 토목구조물의 기초형식으로 지중 지장물과 간섭현상과 소음·진동문제를 최소화하는 동시에 시공성과 경제성을 향상시킬 수 있는 단일 현장타설말뚝(bent pile structures, single column drilled pier foundation, cast-in-drilled-hole shaft/column)을 적용하는 사례가 증가하고 있다.
단일 현장타설말뚝의 가상고정점을 고려한 해석과 기둥-말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석한 결과는? 또한, 말뚝 길이, 기둥 및 말뚝 직경, 철근비, 지반조건 등 주요 영향인자에 따라 단일 현장타설말뚝의 거동 평가를 수행하였으며, 이를 통해 가상고정점 해석을 보완한 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석은 전체 모델링한 해석과 비교하여 침하량과 수평변위를 작게 예측하였으나, 반대로 축력과 휨모멘트는 가상고정점을 고려한 해석에서 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었으며, 이에 단일 현장타설말뚝의 정확한 설계를 위해서는 3차원 전체 모델링한 해석이 필요한 것으로 판단되었다.
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