본 연구에서는 모형실험을 통해 균질모래지반에 매설된 횡력을 받는 무리말뚝의 수평저항력을 산정하는데 가장 큰 영향을 주는 배면토의 저항형태를 파악하였다. 저항거동 형태는 회전절점, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각으로 파악하였다. 실험은 지반의 상대밀도, 말뚝의 폭, 말뚝의 간격과 배열을 달리하여 수행하였다. 그 결과 직렬말뚝에서의 지반거동 양상은 전열과 중간열이 같았고 후열의 경우 전열과 중간열 보다 작은 값을 나타내었다. 병렬말뚝의 경우 지반거동 양상이 단독말뚝과 같게 나타났다. 실험 결과를 바탕으로 회전절점, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각 산정 값 들을 식으로 제안하였다.
본 연구에서는 모형실험을 통해 균질모래지반에 매설된 횡력을 받는 무리말뚝의 수평저항력을 산정하는데 가장 큰 영향을 주는 배면토의 저항형태를 파악하였다. 저항거동 형태는 회전절점, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각으로 파악하였다. 실험은 지반의 상대밀도, 말뚝의 폭, 말뚝의 간격과 배열을 달리하여 수행하였다. 그 결과 직렬말뚝에서의 지반거동 양상은 전열과 중간열이 같았고 후열의 경우 전열과 중간열 보다 작은 값을 나타내었다. 병렬말뚝의 경우 지반거동 양상이 단독말뚝과 같게 나타났다. 실험 결과를 바탕으로 회전절점, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각 산정 값 들을 식으로 제안하였다.
In this study, we grasped the resistance state of the back ground which had a notable influence on computing the lateral resistance of the laterally loaded pile group in the homogeneous ground by the model test. Resistance state was grasped as the depth of rotation-point, wedge failure angle, and we...
In this study, we grasped the resistance state of the back ground which had a notable influence on computing the lateral resistance of the laterally loaded pile group in the homogeneous ground by the model test. Resistance state was grasped as the depth of rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle. The model experiment is performed by varying the width, spacing and number of piles and the relative density of sand in this study. According to the observation of the rear ground surface deformation of the piles in lateral load, rotation point ratio, wedge failure angle, and wedge wing angle of the front row were similar to those of the middle row; however, those of the back row were relatively smaller. The rotation point ratio, wedge failure angle and wedge wing angle of the piles in parallel were the same as those of a single pile. Based on the model test results, equations for estimation of the rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle are proposed.
In this study, we grasped the resistance state of the back ground which had a notable influence on computing the lateral resistance of the laterally loaded pile group in the homogeneous ground by the model test. Resistance state was grasped as the depth of rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle. The model experiment is performed by varying the width, spacing and number of piles and the relative density of sand in this study. According to the observation of the rear ground surface deformation of the piles in lateral load, rotation point ratio, wedge failure angle, and wedge wing angle of the front row were similar to those of the middle row; however, those of the back row were relatively smaller. The rotation point ratio, wedge failure angle and wedge wing angle of the piles in parallel were the same as those of a single pile. Based on the model test results, equations for estimation of the rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle are proposed.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 기존의 쐐기 모델의 단점을 보완하고자 무리말뚝에 수평하중이 작용할 경우 말뚝 배면지반의 전단변형영역, 전단파괴각, 회전절점의 깊이와 말뚝 간격에 따른 중첩영역을 실내 모형실험을 통해 구하고자 하며 후속으로 진행될 연구에 본 연구의 값을 이용하여 쐐기 이론을 이용한 무리말뚝의 수평저항력 산정식을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 모래지반에 매설된 무리말뚝에 수평하중이 작용할 경우 말뚝 배면지반에서 발생되는 지반변형을 관찰하기 위하여 모형실험을 수행하였고, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
3과 같이 토조 하부에 밀도 측정 용기를 매설하여 모래를 포설한 후, 토조 윗면에 1mm 크기의 망을 50mm 간격으로 두겹 배치한다. 강사장치를 일정한 높이에 배치한 뒤 모래를 포설하고 토조 저면에 설치 된 진동 다짐 장치를 이용 30초, 60초, 300초 600초의 진동 시간을 주어 각 진동시간별 모형지반의 상대밀도를 수차례 반복 측정하였고 측정된 모형지반의 상대밀도는 Table 3과 같다. 측정된 모형지반의 상대밀도는 각각의 진동시간에 대한 상대밀도를 대표하는 것으로 간주하였다.
6과 같이 말뚝 뒷부분에 색 모래를 포설하였고 토조 전면에 눈금선을 부착하였다. 그리고 사진으로 저장된 파일을 CAD 프로그램에서 불러와 수직선을 긋고 말뚝이 수직선을 튀어나온 부분의 위치를 회전절점의 위치로 기록하였다.
말뚝의 회전절점 깊이를 구하기 위해 아크릴판으로 되어있는 토조 전면에 말뚝을 밀착시켜 두부에 하중을 주며 1mm 변위시마다 사진 촬영을 하였다. 이때 정확한 판독을 위해 Fig.
모형실험 방법은 직렬말뚝과 병렬말뚝 두 형태로 나누어 실험하였다. 직렬말뚝의 경우 회전절점의 위치를 육안으로 파악하기 위해 토조 벽면에 밀착하여 실험을 하였고, 쐐기 파괴각과 날개각을 구하기 위해 토조 중앙에 위치시켜 실험을 하였다.
직렬말뚝의 경우 회전절점의 위치를 육안으로 파악하기 위해 토조 벽면에 밀착하여 실험을 하였고, 쐐기 파괴각과 날개각을 구하기 위해 토조 중앙에 위치시켜 실험을 하였다. 병렬말뚝의 경우 회전절점의 위치, 쐐기 파괴각, 날개각을 동시에 관찰할 수 있기에 한번에 실험을 하였다.
수평하중이 작용하는 병렬말뚝의 회전절점의 깊이와 쐐기 파괴각을 산정하기 위해 Fig. 20과 같이 연직방향의 지반 변형형상을 관찰하였고, 쐐기 날개각을 산정하기 위해 Fig. 21과 같이 지표면에서 지반 변형을 관찰하였다. 산정방법은 3.
모형실험에 사용된 강체 토조 크기는 1000×200×500mm의 강재로 제작하였으며 이는 말뚝과 토조 벽면사이의 간섭이 일어나지 않는 5D 이상으로서 충분한 경계거리를 유지하였다. 지반의 변위양상을 파악하기 위해 눈금자가 새겨진 20mm 두께의 아크릴 판을 전면에 부착하였다.
모형실험 방법은 직렬말뚝과 병렬말뚝 두 형태로 나누어 실험하였다. 직렬말뚝의 경우 회전절점의 위치를 육안으로 파악하기 위해 토조 벽면에 밀착하여 실험을 하였고, 쐐기 파괴각과 날개각을 구하기 위해 토조 중앙에 위치시켜 실험을 하였다. 병렬말뚝의 경우 회전절점의 위치, 쐐기 파괴각, 날개각을 동시에 관찰할 수 있기에 한번에 실험을 하였다.
대상 데이터
모형실험에 사용된 강체 토조 크기는 1000×200×500mm의 강재로 제작하였으며 이는 말뚝과 토조 벽면사이의 간섭이 일어나지 않는 5D 이상으로서 충분한 경계거리를 유지하였다.
말뚝의 제원은 Table 1과 같다. 지반의 재료는 주문진 표준사로서 기건 상태의 모래를 사용하였으며, 재료의 물리적 성질은 Table 2와 같고 입도분포곡선은 Fig. 2와 같다.
성능/효과
(1) 직렬말뚝에서는 회전절점비, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각의 값이 전열과 중간열에서 같게 나타났고 후열의 경우 전열과 중간열보다 작은 값을 나타내었다. 말뚝의 간격이 넓어질수록 회전절점비, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각의 위치는 점차 증가하고 있고 간격이 넓어져 서로간의 간섭이 없을 때 즉 단독말뚝으로 볼 수 있을 때 까지 회전절점의 깊이는 점점 증가한다는 것을 알 수 있다.
(3) 병렬말뚝의 경우 회전절점비, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각의 값이 단독말뚝과 같게 나타났다. 하중 변위 곡선에서 병렬말뚝의 수평저항력이 단독말뚝보다 작게 나타났는데 이는 쐐기 모양이 병렬말뚝과 단독말뚝에서 같지만, 중첩효과로 인해 병렬말뚝의 수평 저항력이 줄어드는 것으로 해석된다.
5D인 직렬말뚝의 상대밀도에 따른 쐐기 파괴각(βm)을 말뚝 두부회전 Θ=2°일 때 즉, 표 7위치(극한상태)에서 각각의 말뚝별로 나타냈다. 그 결과 쐐기 파괴각은 전열과 중간열 말뚝이 서로 같하게 나왔고 후열에 배치된 말뚝은 전열과 중간열에 비해 작은 값을 나타냈다.
19는 말뚝 두부회전이 2°일 때 상대밀도에 따른 쐐기 날개각을 말뚝간격별로 나타낸 그래프이다. 단독말뚝보다 낮게 측정이 되었고 말뚝의 간격이 증가할수록 쐐기 날개각은 점점 증가함을 알 수 있다. 이는 말뚝두부에 수평하중 작용 시 말뚝 전면지반의 이완으로 인해 말뚝과 말뚝사이의 지반의 밀도가 낮아지고 말뚝의 간격이 좁아질수록 영향을 더 받는 것으로 사료된다.
따라서 말뚝과 지반 파괴면이 이루는 경사각도 지반의 내부마찰각의 함수이기 보다는 말뚝 두부의 변위에 따른 함수임을 알 수 있다. 둘째, 쐐기의 변형영역은 말뚝의 회전절점에서부터 시작되지만 이에 대한 고려가 되어 있지 않다. 이러한 쐐기 모델을 결정짓기 위해서는 말뚝의 회전절점의 깊이와 배면지반의 전단파괴각, 전단변형영역 들이 결정되어야만 한다.
14는 말뚝 두부회전 Θ=2°일 때 1×4 배열 말뚝의 상대밀도에 따른 말뚝간격별 쐐기 파괴각을 나타낸 그래프이다. 직렬말뚝의 쐐기 파괴각이 단독말뚝보다 작은 값이 측정 되었고 말뚝의 간격이 커질수록 쐐기 파괴각은 증가하였다. 이는 말뚝 두부에 수평하중 작용 시 말뚝 전면지반의 이완으로 인해 말뚝과 말뚝사이의 지반의 밀도가 낮아지고 말뚝의 간격이 좁아질수록 영향을 더 받는 것으로 사료된다.
참고문헌 (12)
Bae, J.S. and Kim, S.H. (2008), "Behavior of Back Ground of the Laterally Loaded Single Pile", J. of the Korean Geotechnical Society, Vol.24, No.8, pp.53-60.
Bae, J.S., Kim, J.S., and Kim, S.H. (2009), "Behavior of Back Ground of the Laterally Loaded Single Pile II", J. of the Korean Geotechnical Society, Vol.25, No.11, pp.61-73.
Bae, J.S., Kim, J.S., and Kim, S.H. (2010), "Lateral Resistance Analysis of Single Pile Using Strain Wedge Model in Sand", J. of the Korean Geotechnical Society, Vol.26, No.11, pp.39-46.
Ashour, M., Norris, G., and Pilling, P. (1999), "Lateral Loading of a Pile in Layered Soil Using the Strain Wedge Model", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol.124, No.4, pp.303-315.
Ashour, M. and Norris, G. (2003), "Lateral Loaded Pile Response in Liquefiable Soil", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol.129, No.6, pp.404-414.
Ashour, M., Pilling, P., and Norris, G. (2004), "Lateral behavior of Pile Groups in Layered Soils", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol.130, No.6, pp.580-592.
Banerjee, P. K. and Davis, T. G. (1980), "Analysis of Some Reported Case Histories of Laterally Loaded Pile Groups", Proc. Int. Conf. Number. Methods in Offshore Piling, London, U.K, pp.101-108.
Brown, D. A., Morrison, C., and Reese, L.C. (1988), "Lateral Load behavior of Pile Group in Sand", Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.114, No.11, pp.1261-1276.
Davidson, H. L., Cass, P. G., Khilji, K. H., and Mcquade, P. V. (1982), Laterally loaded drilled pier research, Report EL 2197, EPRI, pp.324.
Matlock, H. and Reese, L. C. (1960), "Generalized Solutions for Laterally Loaded Piles", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.86, No.SM5, pp.63-91.
Michale, McVay, Robert Casper, and Te-I Shang (1995), "Lateral Response of Three-Row Groups in Loose to Dense Sand at 3D and 5D pile Spacing", Journal of geotechnical Engineering, ASCE, Vol.121, No.5, pp.436-441.
Poulos, H. G. (1971), "Behavior of Laterally Loaded PIles : II-Pile Groups", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.97, No.SM5, pp.733-751.
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