초록 ▼

현재 본 연구는 총 6개년 수행계획 하에 l차년도의 연구가 완성된 단계에 있으며. 현재 까지의 연구결과는 다음과 같다.

O 대형 구조물의 기초로 사용되는 현장타설말뚝 공법의 종류 및 설계 · 시공법을 조사하였으며， 최근 국내에서 장대교량 기초로 대구경 현장타설말뚝 공법이 적용된 현장들을 대상으로 각 현장의 지반조건 및 기초현황을 분석하였다. 또한 강관합성 구조재에 대한 국내외 연구동향 및 관련 기준 분석을 통하여 강관합성 말뚝체 개발을 위해 필요한 요소기술들을 파악하였다.

O 강관합성 현장타설말뚝의 역학적

현재 본 연구는 총 6개년 수행계획 하에 l차년도의 연구가 완성된 단계에 있으며. 현재 까지의 연구결과는 다음과 같다.

O 대형 구조물의 기초로 사용되는 현장타설말뚝 공법의 종류 및 설계 · 시공법을 조사하였으며， 최근 국내에서 장대교량 기초로 대구경 현장타설말뚝 공법이 적용된 현장들을 대상으로 각 현장의 지반조건 및 기초현황을 분석하였다. 또한 강관합성 구조재에 대한 국내외 연구동향 및 관련 기준 분석을 통하여 강관합성 말뚝체 개발을 위해 필요한 요소기술들을 파악하였다.

O 강관합성 현장타설말뚝의 역학적 거동 및 강관에 의한 지지력 증진효과를 정량적으로 평가하기 위하여 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 먼저 국내에서 시공되고 있는 해상 장대교량을 대상으로 설계시 무시되고 있는 희생강관의 지지력을 설계에 반영할 경우 말뚝의 지지력이 증가하는 것을 정량적으로 검증함으로써 현장타설말뚝의 설계에서 강관합성 말뚝 개념의 당위성을 보였다. 또한 해상에 설치되는 대 구경 현장타설말뚝을 대상으로 탄소성 해석을 실시하여 말뚝 파괴시의 극한 저항력 및 국내 시방기준에 따른 허용 저항력(즉 말뚝 직경 1 % 의 변위에 해당하는 저항)을 산정하였다 해석결과 강관합성 현장타설말뚝의 경우 일반 콘크리트 현장타설말뚝에 비해 수평방향 허용 저항력이 약 68% ~ 80% 정도 증가하는 것으로 나타났다.

O 강관합성 말뚝의 최적 부식저감 기술 마련을 위하여 기존 방식기법 들의 현황, 특징, 문제점 등을 파악하고 개선점을 도출함으로써 시공성, 경제성, 내 구성이 우수한 방식기법을 제안하였다. 일반적인 현장타설말뚝의 강관재료로 사용되는 탄소강(88400)을 내해 수강(A690)으로 대체하고 요구되는 기준에 부합하는 방식처리를 하였을 때, 내 해수강 강관합성말뚝의 타당성과 경제성을 검토하였다. 말뚝직경 및 방식기법에 따라 다소 상이하나 방식처리한 내해 수강 강관의 경우 일반 탄소강 강관에 비해 교량의 설 계 내구연한이 70년인 경우 약 20~40%. 100년의 경우 약 35~65% 가량 재료비가 증가하는 것으로 나타났다.

O 수치해석 결과 및 방식 설계 결과를 바탕으로 강관합성 현장타설말뚝의 경제성 분석을 실시하였다. 수치해석 결과를 통해 나타난 말뚝의 수평 허용 저항력의 증가에 따른 말뚝의 시공비 감소를 정량적으로 분석하고, 본 연구에서 제안한 방식설계에 따른 외부강관의 재료비 증가를 종합적으로 고려하여 경제성 분석을 실 시하였다. 경제성 분석결과 방식설계를 적용한 강관합성 현장타설말뚝의 경우 설계 내구연한 70년과 100년에 대하여 각각 약 60~70%. 약 50~60% 의 말뚝 공사비 절감효과가 있는 것으로 나타났다.
(출처 : 요약문)

Abstract ▼

This research project scheduled for total 6 years has reached its completion phase of the first year. Some important results are as follows

o Investigated were various types of drilled shaft foundations used for large-sized super-structures and their design and construction techniques. Analyz

This research project scheduled for total 6 years has reached its completion phase of the first year. Some important results are as follows

o Investigated were various types of drilled shaft foundations used for large-sized super-structures and their design and construction techniques. Analyzed were the geotechnical conditions and related foundation details of t he domestic construction sites having employed drilled shafts of large diameters as found ations for long-spanned bridges . Reviewed were technologies required for the development of steel-composite pile foundations through literature study on the current research trend and related specifications of steel-composite structural members.

o A series of three-dimensional finite element analysis were carried out to simulate the mechanical behavior of steel-composite drilled shaft and to quantitatively evaluate the effect of steel casing in enhancing the capacity of the shaft. This was aimed to demonstrate the validity of the steel-composite drilled shaft concept that allowed the outermost steel casing of drilled shaft to bear resistance, as opposed to the conventional design that assumed it being a mere sacrifice casing. From the numerical analyses on off-shore drilled shaft modelled to follow the elasto-plastic behavior. determined were ultimate resistance at pile failure and allowable resistance corresponding to a strain specified in the domestic design manual (= 1% of pile diameter). The results of the FEM simulation showed that steel-composite drilled shaft exhibited an increase in horizontal resistance ranging from 68% to 80 % than the conventional concrete drilled shaft

o Introduced was a new anti-corrosive method with improved ease of construction, economy, and durability that could be applicable for steel-composite drilled shaft. The feasibility and economy of sea-water-resistant steel was evaluated under the assumption that it was to substitute carbon steel for steel casing of drilled shaft foundation as a load carrying structural member not just as a sacrifice casing, and that anti-corrosive protection measures as required by the domestic standards was applied. Sea-water-resistant steel was found to cost 20% to 40% more. depending on pile diameter and the type of applied anti-corrosive measures. than carbon steel for the service life time of 70 years: 35% to 60% more for 100 years of service life

o The economy of the steel- composite drilled shaft proposed in this study was evaluated . The steel-composite drilled shaft in which its steel casing served as a structural member carrying external loads yielded the reduction of the total number of piles due t o the increased load resisting capacity of each pile as compared t o that of the conventional concrete drilled shaft . This was found to counterbalance higher material cost of sea-water-resistant st eel casing armed with the proposed anti-corrosive protection measures The res ults showed that the proposed steel-composite drilled shaft could reduce the construction cost by 60 % to 70% for 70 year long service life and 50% to 60% for 100 year long service life.
(출처 : Summary)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 머리말 ... 3
• 요약문 ... 4
• Summary ... 7
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 17
• 그림목차 ... 21
• Contents ... 25
• List of Tables ... 30
• List of Figures ... 34
• Ⅰ. 연구계획 ... 38
• 제1장 연구의 필요성 ... 40
• 제2장 연구목표 및 내용 ... 43
• 1. 연구목표 ... 43
• 2. 연구내용 및 범위 ... 44
• 2.1 총괄 연구내용 ... 44
• 2.2 연차별 세부 연구내용 ... 45
• 2.3 당해연도 세부 연구 추진일정 ... 48
• 2.4 연구 추진체계 ... 48
• 3. 사업과의 연계성 ... 49
• 3.1 기술지도(Technology Road Map) ... 49
• 3.1.1 거시 TRM ... 49
• 3.1.2 미시 TRM ... 50
• 3.1.3 세부기술간 상관도(Technology Flow) ... 51
• 4. 연구성과 활용방안 및 기대효과 ... 51
• 제3장 국내외 기술동향 ... 54
• 1. 국외 기술동향 ... 54
• 2. 국내 기술동향 ... 55
• Ⅱ. 세부 연구 성과 ... 58
• 제4장 강관합성 현장타설말뚝 공법 ... 60
• 1. 개요 ... 60
• 2. 대구경 현장타설말뚝 공법 ... 61
• 2.1 공법의 개요 ... 61
• 2.1.1 현장타설말뚝의 장·단점 ... 62
• 2.1.2 현장타설말뚝의 종류 및 특징 ... 62
• 2.2 주요 국내 대구경 현장타설말뚝의 시공현황 ... 65
• 2.2.1 인천대교 ... 65
• 2.2.2 광안대교 ... 69
• 2.2.3 서해대교 ... 72
• 2.2.4 마창대교 ... 77
• 2.2.5 한돌대교 ... 81
• 3. 국내외 관련 규정 ... 83
• 3.1 구조물 기초설계기준(2003) ... 83
• 3.1.1 재료의 허용하중 ... 83
• 3.1.2 허용하중 감소율 ... 84
• 3.2 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (2004) ... 85
• 3.2.1 일반사항 ... 85
• 3.2.2 폭-두께비 규정 ... 85
• 3.3 일본토목학회(1985) ... 86
• 제5장 수치해석을 통한 강합성 현장타설말뚝의 성능평가 ... 88
• 1. 개요 ... 88
• 2. 수치해석 기본 이론 ... 89
• 2.1 일반사항 ... 89
• 2.1.1 유한 요소법 ... 89
• 2.1.2 비선형-탄소성 해석 ... 90
• 2.1.3 접촉면의 유한 요소 모델링 ... 92
• 2.2 지반-말뚝계의 수치해석 이론 ... 93
• 2.2.1 개요 ... 93
• 2.2.2 지반-말뚝계의 구조 ... 94
• 2.2.3 지반 반력 해법 ... 95
• 3. 국내 현장타설말뚝의 사례연구 ... 98
• 3.1 수치모형 및 해석방법 ... 98
• 3.1.1 모델설정 ... 98
• 3.1.2 모델링 방법 ... 100
• 3.1.3 지반조건 및 하중조건 ... 102
• 3.2 해석결과 ... 105
• 3.2.1 변위분석 ... 105
• 3.2.2 응력분석 ... 108
• 4. 강관합성 현장타설말뚝의 지지력 분석 ... 111
• 4.1 개요 ... 111
• 4.2 수치해석 방법 ... 112
• 4.2.1 수치모형 ... 112
• 4.2.2 해석방법 ... 114
• 4.3 수치해석 결과 ... 116
• 4.3.1 단일하중에 의한 말뚝의 저항력 ... 116
• 4.3.2 조합하중에 의한 말뚝의 저항력 ... 126
• 제6장 해상 강관말뚝 방식기법 개선방안 ... 132
• 1. 서론 ... 132
• 1.1 연구배경 및 목적 ... 132
• 1.2 연구방향 ... 133
• 2. 국내외 문헌 조사 ... 134
• 2.1 설계기준 및 지침 ... 134
• 2.1.1 항만 및 어항 설계기준(2005) ... 134
• 2.1.2 Eurocode(2003) ... 136
• 2.1.3 강관말뚝위원회 제안 ... 137
• 2.2 방식기법 관련 문헌 ... 137
• 2.2.1 방식기법의 분류 ... 137
• 2.2.2 방식기법의 비교 ... 138
• 3. 강관말뚝 방식기법의 종류 및 특징 ... 142
• 3.1 국내 적용 방식기법 ... 142
• 3.1.1 페트로레이텀 테이프 방식 ... 142
• 3.1.2 세라믹 코팅 ... 143
• 3.1.3 후막 폴리에틸렌 라이닝 방식 ... 143
• 3.1.4 후막 폴리우레탄 라이닝 방식 ... 144
• 3.1.5 내해수강 적용 ... 145
• 3.1.6 국내 강관말뚝 방식기법 요약 ... 147
• 3.2 해외 적용 방식기법 ... 147
• 3.2.1 일본 ... 147
• 3.2.2 북미 ... 156
• 4. 방식설계 및 경제성 분석 ... 161
• 4.1 방식기법 선정 ... 161
• 4.1.1 방식기법 선정기준 ... 161
• 4.1.2 방식기법 선정 ... 162
• 4.2 방식설계 ... 164
• 4.2.1 방식설계 단면 ... 164
• 4.2.2 내해수강 대체 효과 ... 164
• 4.2.3 내구연한 산정 ... 165
• 4.2.4 강관 재료비 산정 ... 166
• 4.2.5 전기방식 비용 산출 ... 167
• 4.2.6 방식기법의 경제성 분석 ... 168
• 제7장 강관합성 현장타설말뚝의 경제성 ... 170
• 1. 서론 ... 170
• 2. 말뚝 1본당 공사비 산정 ... 170
• 2.1 지반조건 및 말뚝재원 ... 170
• 2.2 말뚝시공 공정별 공사비 산정 ... 172
• 2.2.1 장비 운송 및 설치 ... 172
• 2.2.2 케이싱 압입 및 내부토사 굴착 ... 173
• 2.2.3 케이싱 내부 풍화암 굴착(RCD) ... 177
• 2.2.4 철근망 건입 ... 179
• 2.2.5 콘크리트 타설 ... 180
• 2.2.6 말뚝 두부정리 ... 183
• 2.2.7 푸팅설치 ... 185
• 2.2.8 말뚝 1본당 공사비 산정결과 ... 186
• 3. 경제성 분석 ... 187
• 3.1 강관합성 현장타설말뚝의 수평지지력 증진효과 ... 187
• 3.2 방식설계 비용 ... 187
• 3.3 경제성 분석결과 ... 188
• 참고문헌 ... 190
• 끝페이지 ... 199