수평하중을 받는 말뚝의 모형실험

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수평하중을 받는 말뚝의 모형실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구내용 2
제 2 장 이론적 배경 4
2.1 말뚝 기초 4
2.2 말뚝의 수평저항력 7
2.2.1 수평하중을 받는 말뚝의 해석방법 7
2.2.2 말뚝의 수평저항력 산정 8
제 3 장 모형실험 장치 및 방법 33
3.1 모형말뚝 및 모형지반 33
3.2 하중재하 35
3.3 측정장치 39
3.4 모형실험 방법 42
제 4 장 연구결과 및 분석 45
4.1 개요 45
4.2 모형실험 결과 및 분석 46
4.3 수치해석 결과 및 분석 51
제 5 장 결 론 55
참고문헌 57
영문초록 60
국문초록 62
표 목 차
표 2.1. 시공방법별 특징 6
표 2.2. 긴 말뚝과 짧은 말뚝의 구별 9
표 2.3. 제안된 경험 상수값(J) 25
표 2.4. 대표적인 모래의 값 28
표 2.5. 계수 A1과 B1값 29
표 3.1. 근입깊이 1D 조건에서의 하중재하단계 36
표 3.2. 근입깊이 1.5D 조건에서의 하중재하단계 37
표 3.3. 근입깊이 2D 조건에서의 하중재하단계 38
표 4.1. 모형실험 조건 및 표현기호 45
표 4.2. 수치해석 결과와 차이값 54

그 림 목 차
그림 2.1. 말뚝의 시공법에 의한 분류 4
그림 2.2. 말뚝의 하중전달 메카니즘 5
그림 2.3. 말뚝의 재질에 의한 분류 6
그림 2.4. 수평력을 받는 말뚝 7
그림 2.5 수평반력의 분포 10
그림 2.6. 사질토 지반에서의 두부자유 짧은 말뚝 11
그림 2.7. 사질토 지반에서의 두부자유 긴 말뚝 11
그림 2.8. 사질토 지반에서의 극한수평저항력 13
그림 2.9. 사질토 지반에서의 두부구속 조건일 때 말뚝의 거동 16
그림 2.10. 관입비에 따른 극한수평하중 비교 17
그림 2.11. 극한수평지지력 실측치와 예측치 비교 18
그림 2.12. 지반반력 해석시의 모델링 21
그림 2.13. 연약 점토지반의 p-y 곡선 24
그림 2.14. 굳은 점토의지반의 p-y 곡선 26
그림 2.15. 사질토 지반의 p-y 곡선 27
그림 2.16. 말뚝배면 지반의 수동저항 영역 32
그림 3.1. 모형말뚝의 철근배근과 완성품 33
그림 3.2. 콘크리트 블럭 및 모형말뚝 공시체 강도시험 34
그림 3.3. 수평하중 재하장치 35
그림 3.4. 단계별 하중재하방식 36
그림 3.5. 스프링타입 변위계(LVDT) 40
그림 3.6. 와이어 변위계(CDP-50) 40
그림 3.7. 데이터로거(TDS-602) 41
그림 3.8. 모형지반 조성과정 43
그림 3.9. 모형실험 개략도 44
그림 4.1. 모형실험에 의한 Cycle별 수평하중-수평변위 48
그림 4.2. 모형실험에서의 수평하중-수평변위 48
그림 4.3. 말뚝의 위치별 수평변위양상 50
그림 4.4. 모형실험과 수치해석에 의한 수평하중-수평변위 곡선 52
그림 4.5. 말뚝의 근입깊이에 따른 수평하중-수평변위 곡선 53
그림 4.6. 암반층 강도에 따른 수평하중-수평변위 곡선 53
그림 4.7. 수평지반반력계수에 따른 수평하중-수평변위 곡선 54

본문내용

형실험
근입깊이
1D
1.5D
2D
수평저항력
(kN)
0.90
0.97
1.21
수치해석
근입깊이
1D
1.5D
2D
2.5D
3D
수평저항력(kN)
2.16
2.7
2.97
3.28
3.76
암반층강도(MPa)
24
27
30
35
40
수평저항력(kN)
2.655
2.680
2.690
2.705
2.720
사질토 지반 수평지반반력계수
()
1000
3000
5000
10000
50000
수평저항력(kN)
2.89
3.52
3.76
3.86
3.88
제 5 장 결 론
본 논문에서는 현장타설말뚝이 암반에 근입되는 깊이에 따른 수평하중-수평변위 거동특성을 규명하기 위하여 모형실험과 수치해석을 실시하였다. 모형실험에서는 1D, 1.5D, 2D 근입깊이와 말뚝머리가 구속되지 않는 조건에서 수평재하 실험을 실시하여 하중 증가에 따른 말뚝의 수평하중-수평변위 관계와 사질토 지반 속에서 말뚝의 수평변위 양상을 분석하였다. 또한“L-pile" 프로그램을 이용하여 수치해석을 수행하여 모형실험 결과와 비교·분석 및 수평하중에 따른 단일콘크리트 말뚝의 거동특성을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 모형실험 결과 근입깊이 1D 조건에서 항복하중은 1.45kN이고 그 때의 수평변위는 28.5mm로 나타났고, 1.5D 조건에서는 1.75kN과 32mm이고, 2D 조건에서는 2.25kN과 34mm로 나타나 말뚝의 근입깊이가 커짐에 따라 수평저항력은 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 도로교설계기준(2001)에 의한 15mm 수평변위 기준으로 보면 근입깊이 1D 조건에서의 수평저항력은 0.98kN, 1.5D 조건에서 0.97kN, 2D 조건에서 1.2kN으로 평가되었다.
2. 수평하중 증가에 따른 말뚝의 수평변위 양상은 하중이 커짐에 따라 수평변위는 증가하며, 말뚝 두부 부근에서는 선형적으로 급격히 감소하고 지반 속에서는 감소경향이 서서히 줄어드는 것으로 나타났다.
3. 수치해석에 의한 말뚝의 수평저항력은 모든 경우에서 모형실험 결과를 과대평가하고 있으며, 약 2.4∼2.8배 정도로 크게 평가되었다. 암반의 근입깊이와 사질토층의 수평지반반력계수가 커짐에 따라 말뚝의 수평저항력은 증가하지만, 암반층의 강도는 영향을 주지 않는 것으로 평가되었다.
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