마이크로파일 기초시스템의 하중분담 거동에 관한 수치해석 평가

국문 초록 (Abstract)

마이크로파일은 현장타설말뚝의 한 종류로써 저소음·저진동의 특성과 경사지게 시공이 가능하며 기존 구조물의 보강, 직접기초 등 여러 분야로 활용이 가능한 장점이 있다. 마이크로파일이 직접기초로 활용되는 경우 마이크로파일의 상부에 말뚝 캡이 시공되며, 이 캡은 마이크로파일과 더불어 전면지지 말뚝기초의 래프트(raft)와 같은 역할을 수행한다. 그러나 아직까지 마이크로파일의 기초시스템의 캡의 하중분담 거동에 관련된 연구는 미미한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 말뚝 캡이 씌워진 실물 크기의 마이크로파일 재하시험 자료를 바탕으로 3차원 비선형유한요소해석을 실시하여 마이크로파일과 래프트의 하중분담 거동을 분석하고, case study를 통해 각각의 변수들이 하중분담 거동에 미치는 영향을 파악하고자한다.
해석 결과 2×1 마이크로파일 기초시스템의 경우 최종하중단계에서 약 50%의 하중을 캡이 분담하고 있는 것으로 나타났으며, 2×2 마이크로파일 기초시스템의 경우 약 30%의 하중을 분담하고 있는 것으로 나타났다. 또한 말뚝 간격이 증가할수록 캡의 하중분담이 커지는 것을 확인하였으며, 경사도의 증가에 따라 말뚝의 하중분담이 커지는 것을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Micropiles have been used for underpinning or rehabilitation of existing foundations, and direct structural support system as well. The pile cap is installed on top of the micropile where the micropile is applied in direct foundation. Then this cap plays an important role in micropile foundation systems. However, relatively few studies have been done on the load sharing behavior of the pile cap in micropile foundation systems.
So, in this study a full-scale test on an instrumented capped micropile is conducted for establishing the load sharing behavior of the pile cap. In order to do numerical method using a Finite element program was used to quantify the load sharing behavior of the pile cap and micropiles. In addition, evaluate the effect of batter angles and pile spacings on load sharing behavior.
Based on the study performed, it was found that the pile cap is sharing about 50% load from final load steps in the case of 2×1 micropile foundation systems. The case of 2×2 the pile cap is sharing about 30% load from final load steps. In addition, the load sharing behavior of the pile cap is continuously larger with an increase in pile spacing and the load sharing behavior of the micropile is increased as the batter angle of pile is increased.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구 내용 = 2
• 2. 문헌 고찰 = 4
• 2.1 마이크로파일 = 4
• 2.1.1 말뚝의 거동에 따른 분류 = 5
• 2.1.2 그라우팅 방법에 따른 분류 = 7
• 2.2 말뚝지지 전면기초 = 9
• 2.2.1 기본 개념 = 9
• 2.2.2 말뚝지지 전면기초의 해석방법 = 11
• (1) 등가래프트(equivalent raft) 해석법 = 12
• (2) 등가피어(equivalent pier) 해석법 = 14
• 3. 마이크로파일 현장 하중재하시험 = 17
• 3.1 현장 및 시공조건 = 17
• 3.1.1 현장의 지반조건 = 17
• 3.1.2 마이크로파일 시공순서 = 19
• 3.1.3 하중전이 측정용 변형률계의 설치 = 20
• 3.2 시험 방법 및 절차 = 22
• 3.3 시험 결과 = 24
• 4. 수치해석 = 26
• 4.1 개요 = 26
• 4.2 해석프로그램 개요 = 26
• 4.3 해석 조건 및 방법 = 27
• 4.3.1 지반 및 기초의 모형화 = 27
• 4.3.2 입력 물성치 = 28
• 4.3.3 Reference Case의 선정 = 30
• 4.4 수치해석 Case 선정 = 32
• 4.4.1 Case A = 32
• 4.4.2 Case B = 35
• 5. 수치해석 결과분석 = 38
• 5.1 Reference Case 검증 = 38
• 5.2 Reference Case 결과 분석 = 39
• 5.3 Case A 결과 분석 = 41
• 5.3.1 말뚝 캡의 하중분담거동 = 41
• 5.3.2 말뚝지지 전면기초 계수의 변화 (Case A) = 47
• 5.4 Case B 결과 분석 = 50
• 5.4.1 말뚝 캡의 하중분담거동 = 50
• 5.4.2 말뚝지지 전면기초 계수의 변화 (Case B) = 55
• 5.4.3 등가피어 방법에 의한 해석 = 57
• 6. 결론 = 59
• 참고문헌 = 61
• 표목차 = 64
• 그림목차 = 65
• 부록 = 68
• ABSTRACT = 78