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직접기초와 파일기초로 적용된 이질기초에 대한 수치해석적 평가
The Numerical Analysis for Different Foundations Constructed by Footing and Pile 원문보기

한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄, 2009 Sept. 25, 2009년, pp.985 - 992  

황의석 (대림산업(주) 기술연구소) ,  장경준 (단국대학교 토목공학과) ,  탁기열 (단국대학교 토목공학과) ,  이종성 (대림산업(주) 기술연구소) ,  김학문 (단국대학교 토목공학과)

초록
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대형 구조물의 기초 시공 시 구조물의 하부지반이 불균질하거나 경사진 지반 또는 일반토사와 암반이 혼재된 지지력이 급격히 변화하는 구간에서 시공되는 경우가 많으며 이와 같은 경우에는 경제적인 최적의 방안으로 직접기초와 말뚝기초를 혼용하여 사용하는 방안이 필요하다. 그러나 일반적으로 기초의 안정성 확보를 위해 보수적으로 말뚝기초를 적용하는 경우가 대부분이며 소규모의 아파트 기초현장에서는 부분적으로 이질기초가 적용되나 이에 대한 보강이나 안정성 검토는 형식적으로 이루어지는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 직접기초와 파일기초가 적용되는 이질기초에 대한 수치해석을 통하여 이질기초 적용 시 기초 및 하부지반에 대한 거동을 평가하여, 이질기초에 대한 적용가능성 여부 및 기초하부에서의 개략적인 거동에 대하여 고찰하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 동일구조물에서 직접기초와 말뚝기초가 혼용된 이질기초에 대한 수치해석을 실시하여 기초와 기초하부지반에 대한 침하 및 지지력 특성을 평가하였다. 총 3개의 이질기초 단면을 대상으로 기초별 지반거동과 지반내 발생하는 응력을 평가하였고 이를 토대로 유한요소해석을 수행한 결과를 종합하면 다음과 같다.
  • 그 이유로는 직접기초와 파일기초가 혼용되는 이질기초의 경우에 대한 연구가 미비하여 그 적용성과 안정성이 검증되지 못하고 개략검토를 통한 이질기초의 시공이 적용되고 있는 점이 그 중요한 이유일 것이다. 이에 본 연구에서는 직접기초와 파일기초가 혼용되는 이질기초에 대한 수치해석 연구를 통해 기초 및 지반에 대한 거동 등을 평가하여, 이질기초에 대한 적용가능성 여부 및 개략적인 거동에 대하여 고찰하고자 하였다.

가설 설정

  • 본 해석에서는 기본적으로 프로그램에서 제공된 스프링강성 ks를 사용하였으며, 접촉면에 연직한 스프링 강성 kn은 ks의 10배로 가정하였다.
  • 따라서 본 수치해석에서는 접촉면 거동을 해석하기 위하여 힘-변위 관계를 사용하였다. 수직방향에서 응력 - 변형 관계는 선형적이라 가정하고 수직 강성도에 의해 지배된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기초의 안정성 확보를 위해 보수적으로 무엇을 적용하는 경우가 대부분인가? 대형 구조물의 기초 시공 시 구조물의 하부지반이 불균질하거나 경사진 지반 또는 일반토사와 암반이 혼재된 지지력이 급격히 변화하는 구간에서 시공되는 경우가 많으며 이와 같은 경우에는 경제적인 최적의 방안으로 직접기초와 말뚝기초를 혼용하여 사용하는 방안이 필요하다. 그러나 일반적으로 기초의 안정성 확보를 위해 보수적으로 말뚝기초를 적용하는 경우가 대부분이며 소규모의 아파트 기초현장에서는 부분적으로 이질기초가 적용되나 이에 대한 보강이나 안정성 검토는 형식적으로 이루어지는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 직접기초와 파일기초가 적용되는 이질기초에 대한 수치해석을 통하여 이질기초 적용 시 기초 및 하부지반에 대한 거동을 평가하여, 이질기초에 대한 적용가능성 여부 및 기초하부에서의 개략적인 거동에 대하여 고찰하고자 한다.
총 3개의 이질기초 단면을 대상으로 기초별 지반거동과 지반내 발생하는 응력을 평가하여 이를 토대로 유한요소해석을 수행한 결과를 종합하면 어떻게 되는가? 암반층과 토사가 접목하는 중앙 부분의 침하량이 PHC말뚝은 74.12mm, 강관말뚝은 68.45mm, 현장타설 말뚝의 경우에는 61.48mm으로 최대 침하량이 발생하였다. 기초의 중앙부에서 주변으로 갈수록 침하량은 점차적으로 감소되며 단계적으로 하중을 증가시켜 적용한 단계별하중의 침하량의 그래프 선도는 비슷한 양상을 보였다. 수치해석의 결과로 각 기초의 침하량 그래프에서 직접기초와 말뚝기초가 접목되는 중앙부에서의 침하량이 가장 크게 나타난 결과로서 기초현장에서 이질기초를 적용할 경우 직접기초와 말뚝기초가 접목되는 중앙부분에 있어서 안정성을 고려한 기초의 보강이 필요한 것으로 판단된다.
대형 구조물의 기초 시공 시 어떠한 구간에서 시공되는 경우가 많은가? 대형 구조물의 기초 시공 시 구조물의 하부지반이 불균질하거나 경사진 지반 또는 일반토사와 암반이 혼재된 지지력이 급격히 변화하는 구간에서 시공되는 경우가 많으며 이와 같은 경우에는 경제적인 최적의 방안으로 직접기초와 말뚝기초를 혼용하여 사용하는 방안이 필요하다. 그러나 일반적으로 기초의 안정성 확보를 위해 보수적으로 말뚝기초를 적용하는 경우가 대부분이며 소규모의 아파트 기초현장에서는 부분적으로 이질기초가 적용되나 이에 대한 보강이나 안정성 검토는 형식적으로 이루어지는 경우가 대부분이다.
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