초록 ▼

□연구개요
최근 우리나라를 포함한 세계 여러나라들에서 발생된 지진에 따라 내진설계 및 내진보강의 중요성이 증대되고 있다. 반복하중에 따른 군말뚝거동에 대한 기존 연구들은 균일한 말뚝으로 구성된 군말뚝에 대한 실험 및 해석결과만을 대상으로 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 말뚝요소들로 구성된 내진보강 군말뚝의 말뚝-지반-말뚝상호작용을 실내모형시험과 3차원 유한요소 수치해석기법을 적용하여 반복횡하중에 따른 거동을 보다 자세히 분석하고 정량화함으로써 이를 말뚝기초의 최적 내진보강 기법개발에 적용할 수 있는 기초 지식을 제공하고자 한

□연구개요
최근 우리나라를 포함한 세계 여러나라들에서 발생된 지진에 따라 내진설계 및 내진보강의 중요성이 증대되고 있다. 반복하중에 따른 군말뚝거동에 대한 기존 연구들은 균일한 말뚝으로 구성된 군말뚝에 대한 실험 및 해석결과만을 대상으로 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 말뚝요소들로 구성된 내진보강 군말뚝의 말뚝-지반-말뚝상호작용을 실내모형시험과 3차원 유한요소 수치해석기법을 적용하여 반복횡하중에 따른 거동을 보다 자세히 분석하고 정량화함으로써 이를 말뚝기초의 최적 내진보강 기법개발에 적용할 수 있는 기초 지식을 제공하고자 한다.

□연구 목표대비 연구결과
기존말뚝(직경 40mm), 보강말뚝(직경 20mm), 기존말뚝으로 구성된 2X2 군말뚝 및 기존 군말뚝에 6개의 보강말뚝으로 보강된 군말뚝에 대한 정적 및 반복 수평하중재하실험을 수행하였다. 정적수평하중 재하실험 결과 보강된 군말뚝이 기존 군말뚝에 비해 극한하중이 약 31% 증가하였으며 극한하중 시 기존말뚝에 발현되는 최대모멘트는 최대 43% 감소되는 것으로 나타났다. 하중제어 반복하중의 경우 보강군말뚝이 기존군말뚝과 비교하여 영구수평변위가 일방향 반복하중의 경우 52.9~59.4%의 감소가 나타났으며 양방향 반복하중의 경우 32.8~44.7% 감소의 보강효과가 나타났다. 변위제어 반복하중의 경우 보강군말뚝이 기존군말뚝과 비교하여 Backbone curve 기울기 감소가 일방향 반복하중의 경우 27.0~47.6%, 양방향 반복하중의 경우 16.5~16.9% 감소하는 보강효과가 나타났다. 50회 반복하중 후 동일한 기존말뚝에서 측정된 최대모멘트의 경우 보강말뚝을 적용한 경우 35.8~66.4% 감소하는 보강효과를 나타내었다. 50회의 반복하중 직후 수행된 정적 수평하중에서 발현되는 극한 하중을 비교한 결과 보강군말뚝의 경우 극한하중이 기존 군말뚝에 비해 16.7~35.5% 증가하는 것으로 나타났다. 수치해석의 경우 반복하중에 따른 사질토의 거동을 잘 묘사할 수 있는 진보된 2차원 흙의 구성방정식을 서부루틴으로 제작하는 성과를 거두었으며 적용 가능한 구성방정식모델과 지반-말뚝 경계면요소를 적용한 3차원 수치해석결과를 통해 수치해석의 한계점을 인식할 수 있었다.

□연구개발결과의 중요성
반복횡하중에 따른 군말뚝거동에 대한 기존 연구들이 균일한 말뚝으로 구성된 군말뚝을 대상으로 수행된 반면 본 연구에서는 기존 군말뚝의 말뚝요소와 다른 크기를 가지는 말뚝들로 보강된 군말뚝의 반복횡하중에 대한 거동을 실내모형말뚝실험과 수치해석을 통해 살펴보았다. 실내모형말뚝실험을 통해 기존 보강되기전 군말뚝과 비교한 보강군말뚝의 보강효과를 정량적으로 분석한 것이 가장 큰 의미가 있으며 특히 반복횡하중을 받는 군말뚝의 경우 지반파괴보다는 말뚝의 휨에 의해 주로 파괴가 발생된다는 점을 고려한다면 보강말뚝을 적용하여 기존 군말뚝 요소에 발생되는 최대 휨모멘트를 감소시키는 효과를 정량적으로 분석한 점이 중요한 연구결과라 판단된다. 수치해석 연구의 경우 반복하중에 따른 사질토의 거동을 잘 묘사할 수 있는 진보된 3차원 흙의 구성방정식을 해석프로그램에 사용할 수 있도록 서부루틴 제작에 어려움있어 제대로된 수치해석이 수행되지 않았다. 하지만 2차원 흙의 구성방정식을 서부루틴으로 제작하는 성과를 거두어 향후 연구에 도움이 될 것으로 판단된다. 현재 수치해석에서 많이 사용되는 Mohr-Coulomb 모델을 적용하고 지반-말뚝 경계면 요소를 적용한 경우 실험결과와 비교하여 많은 수치해석의 한계점을 인식할 수 있는 계기가 되었다.

(출처 : 요 약 문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 최종목표 ... 4
• 3) 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 실내모형말뚝시험 ... 6
• 2) 3차원 수치해석 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 10