초록 ▼

최근 건축물의 기초가 구조부재에 포함되도록 건축구조기준이 개정되어 향후 말뚝기초 또한 건축물 기둥과 같이 구조부재로 간주하여 내진성능을 필요로 한다. 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙’에 따라 향후 건축물의 기초도 기둥, 보 등과 같이 구조부재로 간주되며 지진 시 안정성을 확보하도록 설계하여야 한다. 이러한 내진성능 확보에 관현 규정은 이미 법적으로도 강제되어 있으나, 현재 건축물 기초의 내진설계는 적확하게 수행되지 않고 있는 실정이다. ㈜에스와이텍에서 개발한 삼축내진말뚝은 소규모 건축물 기초 내진설계에 적용하기에 적합한 공법으로,

최근 건축물의 기초가 구조부재에 포함되도록 건축구조기준이 개정되어 향후 말뚝기초 또한 건축물 기둥과 같이 구조부재로 간주하여 내진성능을 필요로 한다. 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙’에 따라 향후 건축물의 기초도 기둥, 보 등과 같이 구조부재로 간주되며 지진 시 안정성을 확보하도록 설계하여야 한다. 이러한 내진성능 확보에 관현 규정은 이미 법적으로도 강제되어 있으나, 현재 건축물 기초의 내진설계는 적확하게 수행되지 않고 있는 실정이다. ㈜에스와이텍에서 개발한 삼축내진말뚝은 소규모 건축물 기초 내진설계에 적용하기에 적합한 공법으로, 2020년 KICT 공모과제(코로나19대응 건설(연)중소 중견기업 지원프로그램)에서 S등급을 받아 시작품 제작 완료했으나, 다음과 같은 애로사항 해결 및 성능 개선 연구 필요하다. 본 연구에서는 지원기업의 보유기술인 삼축내진말뚝에 대하여 지진하중에 대한 삼축내진말뚝 안정성 검증, 지지 메커니즘 분석을 통한 삼축내진말뚝 설계 프로세스 정립, 삼축내진말뚝 설계지침 제도화에 대한 연구를 수행하였다.

(출처 : 서지자료 69p)

Abstract ▼

Recently, the building structure standard has been revised to include the foundation of a building as a structural materials, and in the future, pile foundations are also regarded as structural materials like building columns and require earthquake resistance. In accordance with the ‘Rules on the St

Recently, the building structure standard has been revised to include the foundation of a building as a structural materials, and in the future, pile foundations are also regarded as structural materials like building columns and require earthquake resistance. In accordance with the ‘Rules on the Structural Standards of Buildings’, foundations of future buildings are regarded as structural materials such as columns and beams, and must be designed to ensure stability in the event of an earthquake. Although the relevant regulations for securing such seismic performance are already legally enforced, the current situation is that the seismic design of building foundations is not being carried out accurately. The triaxial seismic pile developed by SY Tech Co., Ltd. is a construction method suitable for application to the earthquake-resistant design of small-scale building foundations. In 2020, the KICT contest task (Corona 19 Response Construction (Small and Medium-sized Enterprise Support Program)) received the S grade and completed the production of the prototype. However, it is necessary to solve the following difficulties and study performance improvement. In this study, studies were conducted on triaxial seismic pile stability verification against seismic load, establishment of triaxial seismic pile design process through support mechanism analysis, and institutionalization of triaxial seismic pile design guidelines for the triaxial seismic pile, which is a technology possessed by the supporting company.

(source : Bibliographic Data 70p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 6
• 제1장 서론 ... 12
• 1. 연구의 필요성 ... 12
• 2. 국내외 동향 ... 14
• 2.1 정책현황 ... 14
• 2.2 연구개발 현황 ... 14
• 2.3 시장·산업동향 ... 16
• 2.4 동적원심모형실험 문헌조사 ... 19
• 2.5 말뚝관련 문헌조사 ... 19
• 3. 사업목표 ... 21
• 3.1 사업목표 및 내용 ... 21
• 3.2. 추진 전략 ... 22
• 3.3. 추진 체계 ... 22
• 제2장 1차년도 주요 연구 성과 ... 24
• 1. 동적 원심모형실험을 통한 삼축내진말뚝 메커니즘 검증 ... 24
• 1.1 경사말뚝 ... 24
• 1.2 삼축내진말뚝 ... 24
• 2. 수치해석을 통한 삼축내진말뚝 내진성능 검증 ... 26
• 2.1 삼축내진말뚝 모델링 및 입력 물성값 산정 ... 26
• 2.2 수치해석을 통한 내진성능 검증 ... 27
• 제3장 실험 및 해석기반 내진성능 산정방법 도출 ... 28
• 1. 동적원심모형실험 기반 삼축내진말뚝 변수연구 ... 28
• 1.1 삼축내진말뚝 모형 제작 ... 28
• 1.2 지반조성 및 실험 단면 ... 30
• 1.3 동적 원심모형실험 결과 ... 33
• 1.4 그룹 삼축내진말뚝의 내진성능 평가 및 매개변수 도출 ... 39
• 2. 유한차분(FDM) 해석 기반 삼축내진말뚝 변수연구 ... 40
• 3. 삼축내진말뚝 내진성능 산정방법 도출 ... 44
• 3.1 삼축내진말뚝 내진성능 평가 ... 44
• 3.2 내진성능 간이산정방법 제안 ... 49
• 제4장 동적하중을 고려한 삼축내진말뚝 설계안 제시 ... 50
• 1. 수치해석 기반 삼축내진말뚝 설계 정량화 ... 50
• 1.1 말뚝-지반 경계물성 고려 ... 50
• 2. 삼축내진말뚝 설계안 제시 ... 52
• 2.1 삼축내진말뚝 내진 안정성 간이평가 ... 52
• 2.2 삼축내진말뚝 내진 안정성 정밀평가 ... 58
• 제5장 결론 ... 63
• 1. 결론 ... 63
• 2. 동적원심모형실험을 통한 삼축내진말뚝 내진성능 검토 ... 63
• 3. 수치해석을 통한 삼축내진말뚝 내진성능 검토 ... 64
• 4. 실험 및 해석기반 내진성능 산정방법 도출 ... 65
• 5. 동적하중을 고려한 삼축내진말뚝 설계안 제시 ... 66
• 참고문헌 ... 67
• 서지자료 ... 69
• Bibliographic Data ... 70
• 표목차 ... 8
• 표 1.1 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 ... 13
• 표 1.2 개발된 내진말뚝 및 개발중인 내진말뚝 현황 ... 16
• 표 3.1 삼축내진말뚝 모형 마이크로파일의 제원 ... 28
• 표 3.2 Silica sand의 물성 ... 30
• 표 3.3 Case 1: 최대입력지진가속도에 따른 말뚝 상부에서의 최대 가속도 ... 33
• 표 3.4 Case 2: 최대입력지진가속도에 따른 말뚝 상부에서의 최대 가속도 ... 36
• 표 3.5 지반과 ESB 토조의 입력 물성 ... 40
• 표 3.6 파일캡, 연결부, 상부구조물의 입력 물성 ... 40
• 표 3.7 말뚝 및 지반-말뚝 인터페이스의 입력 물성 ... 41
• 표 3.8 내진성능 평가에 활용된 지진파와 최대가속도 ... 44
• 표 3.9 지진하중의 최대가속도에 따른 최대수평변위 결과 (mm) ... 45
• 표 3.10 지진하중의 최대가속도에 따른 최대휨모멘트 결과 (kN·m) ... 46
• 표 3.11 최대가속도에 따른 기존마이크로파일 대비 삼축내진말뚝의 말뚝두부 최대수평변위 비율 ... 47
• 표 3.12 최대가속도에 따른 기존마이크로파일 대비 삼축내진말뚝의 최대휨모멘트 비율 ... 48
• 표 4.1 Interface friction angle considered in the previous study ... 50
• 표 4.2 말뚝 두부에 작용되는 적용하중 산정방법 ... 53
• 그림목차 ... 9
• 그림 1.1 포항지진 발생위치 ... 12
• 그림 1.2 포항지진 피해 사례 ... 13
• 그림 1.3 지진시 말뚝피해와 포항지진에서의 필로티 피해 ... 14
• 그림 1.4 건축물의 말뚝 일체 모델링(일본건축학회, 2017) ... 17
• 그림 1.5 말뚝 구조부재에 대한 하중 산정 모델도(일본건축학회,2017) ... 17
• 그림 1.6 일본의 지진시 내진보강 말뚝(예)(일본건축학회,2017) ... 18
• 그림 1.7 일본의 말둑 내진보강 예 ... 18
• 그림 1.8 마찰 말뚝 구성(mm, 모델 축척) 및 수직(v) 및 경사(i) 말뚝 그룹의 응답 비교: 15번째 하중 사이클에 대한 벤딩 모멘트 프로파일(Escoffier et al. 2008) ... 20
• 그림 1.9 파일 두부에서 벤딩 모멘트와 관성력의 관계 실험 ... 20
• 그림 1.10 연구 추진 체계 ... 23
• 그림 2.1 입력가속도에 따른 지반 및 구조물 응답 비교 ... 24
• 그림 2.2 실험단면 및 센서배치 ... 25
• 그림 2.3 격자 자동화 코드를 통한 삼축내진말뚝 모델링 ... 26
• 그림 2.4 삼축내진말뚝 동적수치해석 입력 물성치 ... 26
• 그림 2.5 삼축내진말뚝 적용/미적용 시 지반-말뚝-구조체 복합 거동 ... 27
• 그림 3.1 (좌) 설치각도가 15°인 그룹 삼축내진말뚝 (Group 15) (우) 설치각도가 0°인 그룹 삼축내진말뚝 (Group 00) ... 29
• 그림 3.2 단자유도 상부 구조물 ... 29
• 그림 3.3 상부 구조물을 부착한 삼축내진말뚝 (좌 15°, 우 0°) ... 30
• 그림 3.4 그룹 삼축내진말뚝 설치 및 낙사 모습 ... 30
• 그림 3.5 Case 1, Case 2 실험단면 및 센서배치 ... 31
• 그림 3.6 Case 1 실험단면 및 센서배치 ... 31
• 그림 3.7 Case 2 실험단면 및 센서배치 ... 32
• 그림 3.8 입력지진파의 정규화한 가속도-시간 이력 ... 32
• 그림 3.9 최대입력지진가속도에 따른 말뚝 상부에서의 최대 가속도 ... 33
• 그림 3.10 그룹 삼축내진말뚝 및 지반의 침하량 ... 34
• 그림 3.11 최대 가속도가 발현된 시점에서의 모먼트 및 축력 (입력지진파: Capetown 0.084 g) ... 35
• 그림 3.12 지표에서 최대 가속도가 발현된 시점에서의 모먼트 및 축력 (입력지진파: Sine 2 Hz 0.222 g) ... 35
• 그림 3.13 최대입력지진가속도에 따른 말뚝 상부에서의 최대 가속도 ... 36
• 그림 3.14 구조물을 부착한 그룹 삼축내진말뚝 및 지반의 침하량 ... 37
• 그림 3.15 그룹 삼축내진말뚝 상부 구조물의 수평변위 ... 38
• 그림 3.16 지표에서 최대 가속도가 발현된 시점에서의 모먼트 및 축력 (입력지진파: Capetown 0.230 g) ... 38
• 그림 3.17 지표에서 최대 가속도가 발현된 시점에서의 모먼트 및 축력 (입력지진파: Sine 2 Hz 0.211g) ... 39
• 그림 3.18 원심모형실험과 수치모델 해석 결과 비교 ... 42
• 그림 3.19 경사각도별 최대 휨 모멘트 비교 ... 42
• 그림 3.20 경사각도별 최대 축력 비교 ... 43
• 그림 3.21 경사각도별 최대 침하 비교 ... 43
• 그림 3.22 지진하중의 최대가속도에 따른 말뚝두부의 최대수평변위 결과 ... 45
• 그림 3.23 지진하중의 최대가속도에 따른 말뚝의 최대휨모멘트 결과 ... 46
• 그림 3.24 지진하중에 대한 삼축내진말뚝의 말뚝두부 최대수평변위 감소효과 ... 47
• 그림 3.25 지진하중에 대한 삼축내진말뚝의 최대휨모멘트 감소효과 ... 48
• 그림 4.1 Moment diagramunder various shear and normal friction angle (more than 100 cases) ... 51
• 그림 4.2 Moment diagram when shear and normal friction angle was 20.6°, 28° ... 51
• 그림 4.3 Comparison betweenmaximummoment fromtest and simulation results (Φ_{s}=Φ_{max}-5°) ... 52
• 그림 4.4 soft clay의 정규화 비선형스프링 (API, 2011) ... 54
• 그림 4.5 sand의 극한지지력 산정을 위한 도표 (API, 2011) ... 54
• 그림 4.6 sand의 초기지반반력계수 (API, 2011) ... 55
• 그림 4.7 등가정적해석을 위한 말뚝 제원 결정 ... 55
• 그림 4.8 등가정적해석을 위한 말뚝-지반 비선형스프링 선정 ... 56
• 그림 4.9 등가정적해석을 위한 말뚝두부 하중 ... 56
• 그림 4.10 등가정적해석 결과 ... 57
• 그림 4.11 Modulus reduction curve and damping curve ... 58
• 그림 4.12 Procedure of baseline correction ... 59
• 그림 4.13 Behavior of pile element along with shear-direction (Itasca Consulting Group, 2023) ... 60
• 그림 4.14 Behavior of pile element along with normal-direction (Itasca Consulting Group, 2023) ... 60
• 그림 4.15 Super structure modeling ... 61
• 끝페이지 ... 71