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문제 정의
- 상호작용계수 a站와는 달리, 말뚝-raft 간의 상호작용계수 a馈은 모형실험을 토대로 유추하기가 상당히 어렵다. 따라서 본 연구에서는 말뚝-raft 간의 상호작용계수 a〃를 평가하기 위한 기초적인 노력의 일환으로, 하중 분담율(%) 및 세장비 등에 따른 상호작용 계수의 변화 양상을 살펴보고, 이를 토대로 piled raft 기초의 최적설계에 필요한 주된 영향인자를 살펴보았다.
- 조립토 piled raft 기초는 일반적인 piled raft 기초와는 달리 말뚝과 raft가 서로 강결되어 있지 않고 서로 독립된 상태로 존재하며, 설계는 주로 지지력의 관점에서 실시되고 있으나 구조물의 사용성 측면을 감안할 때, 침하량의 관점에서 설계하는 것이 보다 합리적인 접근 방법이라고 판단된다. 따라서, 조립 토 piled raft 기초의 사용성 확대 차원에서 조립토 다짐 말뚝과 주변 지반 사이의 상호작용에 대한 평가가 선행되어야 하며, 본 연구에서는 조립토다짐말뚝의 파괴모드 및 조립토군말뚝의 팽창 파괴 거동 특성이 반영된 상호작용 계수의 평가에 대한 접근방법을 모색하고자 한다.
- 본 연구에서는 조립토 piled raft 기초의 거동 특성 및 파괴 메커니즘 등을 평가하기 위해 하중을 가화지 않은 초기 상태와 실험 후의 탄소 봉 모형 말뚝의 변형 양상을 비교해 보았다 (사진 1 및 사진 2 참조). 실험결과를 살펴보면, 하중을 증가시킴에 따라 군 형태로 구성된 탄소봉 모형 말뚝에 팽창 파괴가 발생하는 것으로 확인되었으며, 이는 '말뚝의 우선 팽창에 의해 인접한 주변 지반이 소성 파괴를 일으킨다, 는 내용과 대체적으로 부합되는 결과이며, 파괴 양상도 앞서 언급했던 원추형의 파괴 양상과 상당히 유사함을 확인할 수 있다.
- 본 연구에서는 조립토군말뚝의 거동 특성 중 파괴 메커니즘을 시각적으로 관찰하고, 말뚝-raft 사이의 상호작용 계수에 대한 평가를 목적으로 탄소봉 실험을 수행하였다. 우선, 실내 모형 지반의 재료를 표준사(상대밀도 60%) 및 4 mm 탄소봉 등으로 구성한 후, 모형지반 내부에 탄소봉(carbon rod)을 일정 비율로 혼합하여 조립토 다짐 말뚝을 조성하였다.
- 1) 조립토단말뚝에 대한 지배적인 파괴 형태를 구분짓는 한계깊이(乙C)즉, 팽창 파괴 중심부까지의 깊이에 대한 정량적 예측기법을 우선 제시하고, 또한 raft기 초하부에 정방형 군 형태로 설치되는 조립토 말뚝에 대해, 2) 상부raft기초 재 흐卜 하중에 대한 기초지반의 하중분담 효과를 고려하고, 말뚝 간 상호간섭 효과에 의거한 원추형상의 모델링 및 원지반의 치환율 등을 근거로 각말뚝의 팽창 파괴 중심부까지의 깊이를 결정하기 위한 기법, 3) 인 접말뚝에 의한 원지반의 치환 효과가 고려된 합성탄성계 수 개념을 토대로 조립토 말뚝에 의해 보강된 지반 및 보강되지 않은 지 반 전체의 평균 극한공동 압을 평가하는 기법 등이 아울러 제시되었고 최종적으로 제시된 기법들을 종합적으로 이용하여 군 형태 조립토 다짐 말뚝 각각에 대한 극한 지지력을 결정하는 절차가 제시된 바 있다. 이상과 같이 기제시된 연구결과 중 가정사항을 이론적으로 체계화하고 또한 그 적용성 등을 더욱 확대하기 위한 차원에서, 본 연구에서는 탄소봉 실험장치에 의한 실내모형 실험을 실시하여 조립토 piled raft의 파괴모드, 팽창 파괴의 거동 특성 및 하중-침하량 관계 등에 의한 상호작용 계수의 평가방법 등을 살펴보고자 한다.
가설 설정
- 또한, 조성된 모형지반은 평면-변형률 상태로 가정하였으며 일정한 간격(s=3.5d)으로 5본이 설치된 군 형태의 탄소 봉 모형말뚝에 대해서 실험이 수행되었다. 본 실험에서는 식(1)에 의한 상호작용 계수를 평가하기 위흐!], 동일하 중하의 단일 모형 말뚝에 대한 실험 결과(沙J와 군 형태의 모형말뚝 실험결과(«〃)를 서로 비교 .
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