[논문]사질토를 지나 풍화암에 소켓된 매입 PHC말뚝에서 지반의 허용압축지지력 산정도표 및 산정공식 개발에 관한 연속 연구(V) - 매개변수 수치해석 자료 분석 -

박민철; 권오균; 김채민; 윤도균; 최용규

doi:10.7843/kgs.2019.35.10.47

사질토를 지나 풍화암에 소켓된 매입 PHC말뚝에서 지반의 허용압축지지력 산정도표 및 산정공식 개발에 관한 연속 연구(V) - 매개변수 수치해석 자료 분석 -
Study(V) on Development of Charts and Equations Predicting Allowable Compressive Bearing Capacity for Prebored PHC Piles Socketed into Weathered Rock through Sandy Soil Layers - Analysis of Results and Data by Parametric Numerical Analysis - 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.35 no.10, 2019년, pp.47 - 66

박민철 (서울기술연구원) , 권오균 (계명대학교 공과대학 건축토목공학부) , 김채민 (경성대학교 건설환경도시공학부) , 윤도균 (경성대학교 대학원 토목공학과) , 최용규 (경성대학교 공과대학 건설환경도시공학부)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 사질토층을 지나 풍화암에 4D 소켓된 매입 PHC말뚝에 대하여 PHC말뚝 직경과 길이 및 사질토 지반의 N값에 따른 매개변수 수치해석을 실시하였다. PHC말뚝과 지반은 Mohr-Coulomb의 탄 소성모델을 적용하였으며, 말뚝 주변 경계면은 가상두께의 인터페이스를 설정하였다. 10종류 직경의 PHC말뚝에 대한 수치해석 결과를 분석하여 사질토의 N값에 따른 말뚝머리 하중-침하 곡선과 말뚝의 근입길이에 따른 축하중 분포도 곡선을 구하였다. 또한 이들 결과로부터 각 하중 성분과 침하 사이의 관계 곡선을 구하였으며, 하중 성분은 전체 하중, 전체 주면마찰하중, 사질토의 주면마찰하중, 풍화암의 주면마찰하중 및 풍화암의 선단하중으로 구분하였다. 수치해석으로부터 구한 하중-침하 곡선에서 변곡상태가 나타나는 하중을 분석한 결과, 대체로 변곡상태를 나타내는 하중 단계는 말뚝 직경의 약 5~7% 수준의 침하량으로 나타났으며, 안전측으로 말뚝직경의 5% 침하량에 해당하는 하중으로 평가하였다. 이 하중 단계를 동원지지력($Q_m$)으로 정의하였으며, 본 연구의 지지력 분석에 사용하였다. 매개변수 수치해석 결과, PHC 말뚝 직경, 상대근입길이 및 사질토의 N값에 관계없이 SRF는 평균적으로 70% 이상으로 나타났다. 또한 전체마찰지지력에서 사질토의 주면마찰지지력이 평균 80% 이상으로 나타났다. 이러한 결과는 매입 PHC말뚝의 지지력 산정에 이용할 수 있으며, 또한 새로운 지지력 산정방법 제안을 위한 연구에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

A parametric numerical analysis according to diameter, length, and N values of soil was conducted for the PHC pile socketed into weathered rock through sandy soil layers. In the numerical analysis, the Mohr-Coulomb model was applied to PHC pile and soils, and the contacted phases among the pile-soil-cement paste were modeled as interfaces with a virtual thickness. The parametric numerical analyses for 10 kinds of pile diameters were executed to obtain the load-settlement relationship and the axial load distribution according to N-values. The load-settlement curves were obtained for each load such as total load, total skin friction, skin friction of the sandy soil layer, skin friction of the weathered rock layer and end bearing resistance of the weathered rock. As a result of analysis of various load levels from the load-settlement curves, the settlements corresponding to the inflection point of each curve were appeared as about 5~7% of each pile diameter and were estimated conservatively as 5% of each pile diameter. The load at the inflection point was defined as the mobilized bearing capacity ($Q_m$) and it was used in analyses of pile bearing capacity. And SRF was appeared above average 70%, irrespective of diameter, embedment length of pile and N value of sandy soil layer. Also, skin frictional resistance of sandy soil layers was evaluated above average 80% of total skin frictional resistance. These results can be used in calculating the bearing capacity of prebored PHC pile, and also be utilized in developing the bearing capacity prediction method and chart for the prebored PHC pile socketed into weathered rock through sandy soil layers.

주제어

표/그림 (21)

그림 Fig. 1. Schematic and detail diagrams of PHC pile used for numerical model verification
표 Table 1. Properties of PHC pile and cement paste used for finite element analysis
그림 Fig. 2. Relationship between deviator stress and strain of PHC pile
표 Table 2. Material properties of domestic weathered rock from references [Recited directly from (Choi et al., 2019a)]
표 Table 3. Properties of dilatancy angle of weathering soil from literature review
표 Table 4. Properties of dilatancy angle on weathering soil interface from literature review
그림 Fig. 3. Load-settlement curves according to the dilatancy angle of weathered soil for 500 mm diameter PHC pile
그림 Fig. 4. Load-settlement curves according to the dilatancy angle of weathered soil interface for 500 mm diameter PHC pile
그림 Fig. 5. Parametric numerical analysis condition
그림 Fig. 6. Cross-section and mesh network of the PHC pile for parametric numerical analysis
표 Table 5. Input parameters of parametric numerical analysis
표 Table 6. Pile length according to pile diameters and L/D (unit : m)
표 Table 7. Procedure of parametric numerical analysis study
그림 Fig. 7. Load-settlement curves according to N values of sand (D=600mm, L/D=30)
그림 Fig. 8. Axial load distribution according to N values of sand (D=600mm, L/D=30)
표 Table 8. Summary of methods to estimate the ultimate or yield load[Recited directly from Choi et al. (2019)]
그림 Fig. 9. Load-net settlement curves according to N values of sand (D=600mm, L/D=30)
그림 Fig. 10. Example of determining each of load components (D=600mm, L/D=30, N=30)
표 Table 9. Mobilized loads according to N value of sand and L/D and the axial load sharing ratio (in the case of 600mm diameter of embedded PHC pile)
그림 Fig. 11. Mobilized capacities according to N values of sand (L/D=30)
그림 Fig. 12. Mobilized capacity components and SRF according to N values of sand (D=600mm)

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	말뚝 기초의 연직지지력은 어떻게 나타낼 수 있는가?	일반적으로 말뚝기초의 연직지지력은 주면마찰력과선단지지력의 합으로 나타낼 수 있다. 여기서 주면마찰력이 극한에 도달하기 위한 변위는 말뚝 직경의 1% 내외 수준인 반면, 선단지지력이 극한에 도달하기 위해서는 말뚝 직경의 10% 정도의 침하가 발생해야 하므로,사용하중 하에서 말뚝에 작용하는 대부분의 하중은 주면마찰력이 분담하게 된다(Tomlinson, 1994).
	말뚝의 연직방향하중이 말뚝 주면을 지나 선단에 전달되는 하중전이 거동을 실제와 가깝게 예측하는 방법은?	말뚝의 연직방향하중이 말뚝 주면을 지나 선단에 전달되는 하중전이 거동을 실제와 가깝게 예측하는 방법으로는 하중전이함수법, 수치해석방법 등이 주로 사용된다. 한편 수치해석방법의 경우, 현장의 실규모 재하시험 결과를 역해석하고, 몇 가지 중요 영향인자에 대한 매개변수 해석을 실시하여 해석 결과의 신뢰성을 제고하기도 한다.
	시멘트 풀은 탄성모델을 적용한 이유는?	말뚝 내부와 외부 공극에 충전되는 주면고정액인 시멘트 풀은 탄성모델을 적용하였다. 연직하중이 PHC말뚝에 재하되고, 이하중은 주면고정액과의 경계면 거동에 따라 지반으로 주면마찰력이 전이되기 때문에, 시멘트 풀에는 큰 하중이 재하되지 않는다. 따라서 최근 수행된 매입 말뚝에 대한 수치해석 사례와 동일하게 시멘트 풀은 탄성모델을 적용하였다(Jung et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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