[논문]링전단시험을 이용한 말뚝 기초-사질지반 간 인터페이스 거동 분석

정상섬; 정형서; 김도현

doi:10.7843/kgs.2021.37.5.5

링전단시험을 이용한 말뚝 기초-사질지반 간 인터페이스 거동 분석
Nonlinear Analysis of Shear Behavior on Pile-Sand Interface Using Ring Shear Tests 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.37 no.5, 2021년, pp.5 - 17

정상섬 (연세대학교 건설환경공학과) , 정형서 ((주)건화) , (매사추세츠공과대학교 토목환경공학과) , 김도현 (매사추세츠공과대학교 토목환경공학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the shear behavior between pile-sandy soil interface was quantified based on series of rigorous ring shear test results. Ring shearing test was carried out to observe the shear behavior prior to failure and behavior at residual state between most commonly used pile materials - steel and concrete - and Jumunjin sand. The test was set to clarify the shear behavior under various confinement conditions and soil densities. The test results were converted in to representative friction angles for various test materials. Additional numerical analysis was executed to validate the accuracy of the test results. Based on the test results and the numerical validation, it was found that due to the dilative and contractive nature of sand, its interface behavior can be categorized in to two different types : soils with higher densities tend to show peak shear stress and moves on to residual state, while on the other hand, soils with lower densities tend to show bilinear load-transfer curves along the interface. However, the relative density and the confining stress was found to affect the friction angle only in the small train range, and converges as it progresses to large deformation. This study established a large deformation analysis method which can successfully simulate and predict the large deformation behavior such as ring shear tests. Moreover, the friction angle derived from the ring shear test result and verified by numerical analysis can be applied to numerical analysis and actual design of various pile foundations.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1. Shear behavior of sandy soil (Lee, 1965)
표 Table 1. Characteristics of ring shear test
그림 Fig. 2. Schematic of ring shear test mold
표 Table 2. Specifications of ring shear test apparatus (Willie Geotechnik, 2015)
표 Table 3. Characteristics of Jumunjin sand
그림 Fig. 3. Test results of Jumunjin sand - Jumunjin sand case
그림 Fig. 4. Test results of concrete - Jumunjin sand case
그림 Fig. 5. Test results of steel - Jumunjin sand case
표 Table 4. Summary of test results
표 Table 5. Comparison of test results with related study
그림 Fig. 6. Schematic of the ring shear test mold and boundary conditions
그림 Fig. 7. Interface modeling using elasto-perfectly plastic model
표 Table 6. Material properties used in FE analysis (Han et al., 2014; Kim et al., 2020)
그림 Fig. 8. Comparison of mesh distortion in conventional and large deformation analysis
그림 Fig. 9. Flow chart of the large deformation analysis using remeshing technique
그림 Fig. 10. Analysis results of Jumunjin sand-Jumunjin sand case
그림 Fig. 11. Analysis results of concrete-Jumunjin sand case
그림 Fig. 12. Analysis results of steel-Jumunjin sand case

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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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