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문제 정의
- 본 연구에서는 500 mm 직경의 말뚝을 대상으로 기존의 PHC 말뚝 A종, B종, C종과 휨 및 휨-압축 성능이 비슷하게 유지되는 3종의 고성능 RC 말뚝을 제안하고자 한다. 또한 한계상태설계법을 도입한 도로교 설계기준[9]뿐만 아니라 강도설계법에 기초하고 있는 콘크리트 구조설계기준[11]을 적용할 경우에도 쉽게 설계 검토가 가능하도록 2장에서 제시한 설계 PM 상관도와 설계 PV 상관도를 제시하였다.
- 프리스트레스 부재의 경우 균열을 허용하지 하지 않기 때문에 사용하중상태에 대해 균열모멘트를 검토하게 되며, 철근콘크리트 부재의 경우 설계기준에서 요구하는 허용균열폭을 만족하도록 설계한다. 본 연구에서는 RC 말뚝 설계시 허용균열폭에 대응하는 주어진 압축력에 대한 휨 모멘트를 계산하고 이를 PM 상관도에 표시하여 사용성을 간편하게 검토하는 기법을 제안하였다[8].
- 최근 고강도 철근의 철근의 개발과 더불어 소음 최소화를 위해 말뚝 시공법이 매입 공법으로 전환됨에 따라 기존 PHC 말뚝의 단점을 보완할 수 있는 경제적인 고성능 RC 말뚝 개발이 추진되고 있다. 본 연구에서는 고강도 철근과 콘크리트를 자유롭게 적용하여 다양한 성능의 고성능 RC 말뚝의 단면 상세의 개발 방법론을 제시하였다. 허용균열폭에 대응하는 주어진 압축력에 대한 휨 모멘트를 계산하고 이를 축력-모멘트 상관도(이하 PM 상관도)에 표시하여 사용성을 검토하는 기법을 제안하였다.
- 본 연구에서는 직경별로 단일단면으로 제시된 ExPile과는 달리 고강도 철근과 콘크리트를 자유롭게 적용하여 다양한 성능의 고성능 RC 말뚝의 단면 상세의 개발 방법론을 제시하였다. 고성능 RC 말뚝의 제작공법은 PHC 말뚝과 동일하게 원심성형 공법을 가정하였고, 콘크리트 재료 역시 80 MPa 콘크리트를 가정하였다.
- RC 말뚝은 PHC 말뚝과 달리 균열을 허용한다. 본 연구에서는 허용균열폭에 대응하는 주어진 압축력에 대한 휨 모멘트를 계산하고 이를 축력-모멘트 상관도(이하 PM 상관도)에 표시하여 사용성을 검토하는 기법을 제안하였다. 이 기법으로 계산된 설계 PM 상관도를 통해 극한상태는 물론 사용한계상태에 대해서도 간편하게 설계 검토를 수행할 수 있다.
- 또한 한계상태설계법을 도입한 도로교 설계기준[9]뿐만 아니라 강도설계법에 기초하고 있는 콘크리트 구조설계기준[11]을 적용할 경우에도 쉽게 설계 검토가 가능하도록 2장에서 제시한 설계 PM 상관도와 설계 PV 상관도를 제시하였다. 이를 통해 실제 설계시 선택의 폭을 확대하고, PHC 말뚝으로 설계된 현장에서 효율적인 구조인 고성능 RC 말뚝으로 쉽게 전환되도록 유도하고자 한다.
가설 설정
- 본 연구에서는 직경별로 단일단면으로 제시된 ExPile과는 달리 고강도 철근과 콘크리트를 자유롭게 적용하여 다양한 성능의 고성능 RC 말뚝의 단면 상세의 개발 방법론을 제시하였다. 고성능 RC 말뚝의 제작공법은 PHC 말뚝과 동일하게 원심성형 공법을 가정하였고, 콘크리트 재료 역시 80 MPa 콘크리트를 가정하였다. RC 말뚝은 PHC 말뚝과 달리 균열을 허용한다.
- 두 기준을 적용할 때 나선철근으로 보강된 철근콘크리트 중공원형말뚝을 대상으로 전단설계를 적용하기 위해서는 기존 설계식을 수정할 필요가 있다. 먼저 나선철근은 피치간격의 원형스터럽으로 가정하여 적용하였다. 두번째로 전단 유효 깊이 z(콘크리트 구조설계기준[11]에서는 z =d, 도로교 설계기준[9]에서는 z =0.
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