실내시험을 통한 수평 재하속도에 따른 말뚝의 수평 저항 특성

국문 초록 (Abstract)

말뚝 기초는 다양한 기술의 발전으로 구조물의 대형화와 고층화가 이루어지고 있어 중요성이 더욱 증대되고 있다. 무엇보다 말뚝기초를 안전하고 경제적이게 시공을 하기 위해서는 다양한 하중조건에서 말뚝의 움직임을 인지하고 있어야하며, 말뚝과 지반 사이의 영향을 고려하여햐 한다. 상부구조물로 인해 말뚝에는 수직하중이 가해지는 것이 일반적이지만, 옹벽의 토압과 말뚝 측면의 토사 유동으로 인한 정적 수평하중, 지진과 같은 진동으로 인한 동적 수평하중, 풍력과 파력과 같은 반복 수평하중이 있다. 그래서 말뚝은 수직 하중 뿐만 아니라 수평 하중도 고려해야 한다. 현재까지 수직 하중을 받는 말뚝에 대한 연구는 국내외적으로 실험, 수치해석 등 많은 수행이 있었으나 수평 하중에 대한 연구는 비교적 적으며 특히 모형 시험에 관련한 연구가 필요하다. 콘크리트와 흙의 경우 실내시험에서의 표준 재하속도를 1%/min으로 제시하고 있으며 재하속도가 증가면 강도가 증가하는 경향을 가지고 있는 것을 여러 논문을 통해 확인할 수가 있다. 반면 말뚝 실내시험의 경우 재하속도를 흙의 실내시험과 동일하게 진행하고 있으며 독자적인 기준과 재하속도와 강도 사이의 영향성에 대해 연구가 전무하다. 본 연구는 모형 말뚝시험 시 조밀 지반에서의 수평 재하속도에 따른 지반과 말뚝간의 영향을 통해 수평 재하속도-수평 저항력의 관계성을 고찰하고 실내 말뚝 모형시험시 하중 재하속도의 기준을 확립하였다. 조밀 지반(Dr=72%)에서 장말뚝의 경우 수평 재하속도가 빠를수록 수평저항력이 감소하는 경향을 보였다. 이를 옹벽 모의시험을 통해 수평 재하속도에 따른 배후지반 파괴단면 형상을 분석을 통하여 증명할 수 있었다. 또한 수평 재하속도-수평저항력 그래프를 통하여 말뚝 모형시험은 1.5mm/min이내의 속도에서 이루어져야하나 경제성을 위하여 1.5mm/min의 속도에서 진행하는 것을 제안하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The importance of pile foundation is increasing further as structures are being enlarged and high-rise due to the development of various technologies. Above all, in order to construct the pile foundation safely and economically, the movement of the pile should be recognized under various load conditions, and the influence between the pile and the ground should be considered.
Although vertical loads are commonly applied to piles due to superstructures, there are static horizontal loads due to soil pressure of retaining walls and soil flow on the sides of piles, dynamic horizontal loads due to earthquake-like vibrations, and repeated horizontal loads such as wind and wave forces. Therefore, the pile should take into account not only the vertical load but also the vertical load.
Until now, there have been many studies on piles subject to vertical loads, such as experiments and numerical analysis at home and abroad, but there are relatively few studies on horizontal loads, especially research on model tests is needed.
In the case of concrete and soil, the standard loading speed in indoor tests is suggested as 1%/min, and it can be confirmed through several papers that the loading speed tends to increase when the loading speed increases. On the other hand, in the case of pile indoor test, the loading speed is conducted in the same way as the indoor test of soil, and there is no research on the effect between the loading speed and strength.
This study examined the relationship between horizontal loading speed and horizontal resistance through the influence of horizontal loading speed on dense ground during the model pile test, and established the tandard for load loading speed during the indoor pile model test.
In the case of long piles in dense ground (Dr=72%), the horizontal resistance tends to decrease as the horizontal loading speed increases. This could be proved through analysis of the shape of the background fracture cross section according to the horizontal loading speed through the retaining wall simulation test. In addition, through the horizontal load speed-horizontal resistance graph, it was suggested that the pile model test should be performed at a speed within 1.5 mm/min, but for economic feasibility of 1.5 mm/min for economic feasibility

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• 2. 연구내용 및 방법 2
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 기초의 정의 3
• 2. 말뚝기초의 정의 5
• 3. 말뚝의 종류 7
• 4. 수평하중을 받는 말뚝 10
• 5. 수평하중이 주어지는 말뚝의 해석 방법 13
• 1) 극한 평형법 13
• 2) 탄성지반반력법 20
• 3) p-y 곡선법 29
• 4) 탄성해석법 35
• 5) 수평지반반력계수 산정방법 39
• 6) 국외 기관의 횡방향지지력 산정 방식 45
• Ⅲ. 모형 말뚝시험 47
• 1. 실내 모형시험 47- 2 -
• 2. 모형시험 지반형성 48
• 3. 말뚝 49
• 4. 시험방법 50
• Ⅳ. 시험결과 및 분석 52
• 1. 재하장치 신뢰성 검토 52
• 2. 수평 재하속도에 따른 수평저항력-변위 그래프 분석 54
• 3. 수평 저항력-수평 재하속도 관계 및 추세 분석 63
• 4. 모형 시험 결과 증명 64
• V. 결론 및 추후 연구방향 66
• 참고문헌 67