깊은기초 - 부마찰력 - 시공 사진 - 팽이 말뚝

본문내용

평판재하시험에 있어서 하중-변위 관계를 나타내는 지수이다. 그림 17은 그림 12의 각각의 기초 형태에 대한 KV값을 정리한 것이다. 그림 17의 빗금친 부분(KV = 0.178 - KV = 0.025kg/㎠) 은 표1에 제시된 일축압축강도로부터 계산된 값을 의미한다. 일반적으로 지반 반력 계수는 극한 지지력 의 1/3의 압력으로 얻어진 데이터로부터 결정된다. 그림 17은 일축압축강도 시험으로부터 게산된 KV와 평판재하시험으로부터 얻어진 무처리지반의 KV는 잘 일치함을 나타낸다.
표 2는 각각의 기초에 대한 침하량을 비교한 결과이다. 쌍곡선 함수법에 의해 얻어진 하중-변위 곡선에 서 2.75t/㎡에 해당하는 침하량을 비교하였고, 무처리지반에 대한 침하량은 실내압밀시험 결과, mv를 이 용하여 2.75t/㎡에 해당하는 침하량을 구하였다.
팽이기초를 1층만 설치한 지반의 즉시 침하량은 무처리지반의 즉시 침하량의 1/2-1/3, 압밀침하량의 경우 1/3으로 나타났고, 팽이기초를 2층으로 설치한 경우는 그 효과가 더욱 커 즉시 침하량의 경우 1/3-1/4, 압밀침하량의 경우 1/9의 비율로 나타냈다.
<표-2 다양한 기초형태에 대한 침하량의 결과 비교>
시험
기초형식
재하시험
장기압밀시험
탄성침하량
탄성침하량
압밀침하량
침하량
무처리 비교
침하량
무처리 비교
1차침하량
무처리 비교
무 처 리
(반경 10cm)
3.35
1.00
3.95
1.00
19.3
1.00
무 처 리
(반경 30cm)
2.75
0.82(1/1.2)
-
-
-
-
쇄 석
2.75
0.82(1/1.2)
4.11
1.04
9.66
0.50(1/2.0)
공 항
2.25
0.67(1/1.5)
2.31
0.58(1/1.7)
9.56
0.50(1/2.0)
팽이1회
(연결근 없음)
1.75
0.52(1/1.9)
-
-
-
-
팽이1회
1.60
0.48(1/2.1)
1.33
0.34(1/3)
6.57
0.34(1/2.9)
팽이2회
0.80
0.24(1/4.2)
4.26
0.32(1/3.1)
2.14
0.11(1/9.1)
5.수치해석을 통한 거동 분석
1.해석방법
<표-3 FEM에 사용된 재료의 물성치
Soil
(elast-plastic)
Concrete
(elastic)
λ=0.25
κ=0.03
μ=D=0.0004
ν=0.333
y=1.62tf/㎡
eo=1.6
k=6*10-6m/min
Ko=0.5
σyield=σo*2+5 tf/㎡
E=1*10 tf/㎡
ν=0.333
y=3.0 tf/㎡
eo=0.3
k=6*10-2 m/min
Ko=0.5
Gravel(elastic)
ε=200 tf/㎡
ν=0.333
y=1.8 tf/㎡
eo=0.7
k=6*10-2 m/min
Ko=0.5
팽이기초 거동의 메커니즘을 규명하기 위한 보다 나은 분석을 위해 Coupled Stress Flow(부간극수압, 불 포화 흐름이 포함된) 유한 요소 해석이 수행되었다. 해석을 위한 구성 모델은 2차원 압밀이론에 근거한 탄소성 모델인 Sekiguchi-Ohta 모델이 도입되었으며, 이 모델은 다이러턴시, 비등방성, 크립, 2차 압밀 등을 고려할 수 있다.
FEM 요소망의 형태는 그림 18과 같다. 평면변형을 가정하였으며, 팽이기초의 크기는 직경 33cm, 높이 33cm이다. 해석에서 8절점 등방변수요소가 이용되었고 총 요소수는 104개 총 절점수는 329개이다. 간극수 압의 산정은 각 요소의 4개 모서리의 절점에서만 산정하였다. 재료의 물성치는 표-3에 요약되어 있다. 지 반의 초기 조건으로 선행압밀압은 σyield = σo * 2+5t/㎡(σo는 유효상재압력)로 가정하고 채움자갈은 해 석의 용이를 위해 탄성체로 보았다. 하중은 1t/㎡씩 5분 간격으로 5t/㎡까지 증가시키고 20년 동안 하중 을 지속시켰다.
2.해석방법
그림 19는 무처리지반과 팽이기초지반의 시간에 따른 침하량을 비교한 것이다. ―○―○―과 ―△―△― 는 각각 팽이기초와 무처리지반의 재하판 중심에서의 지표면 침하를 나타낸 것이다. ―●―●―과 ―▲― ▲―는 재하판 중심 아래 1.5m의 침하량을 나타낸다. 팽이기초의 지표면 침하량은 무처리지반의 1/2이었 고, 반면 지표하 1.5m에서의 침하량의 차이는 미미했다. 이는 곧 팽이기초에 의한 침하량 제어 메커니즘 은 지표면에 가까운 지반의 거동과 매우 밀접한 관계가 있다는 것을 시사한다.
지표면에서 즉시 침하량은 팽이기초의 경우 5.0cm, 무처리지반의 경우 7.5cm이고, 압밀 후 침하량은 13.5cm과 7.6 cm로서 그 차이는 시간이 지날수록 증가하였다. 팽이기ㄱ초의 경우 초기 압밀 침하량은 즉 시 침하량의 약 50% 정도인 반면, 무처리지반의 경우 압밀침하량은 즉시 침하량의 80%에 해당했다. 변현 해석으로부터 팽이기초는 압밀침하량을 억제하는 효과도 있음을 알 수 있다.
그림 21은 재하판 중심 하단의 횡방향 변형 분포를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 횡방향 변형은 지표면 하단 1m 깊이의 영역에서 주로 발생한다. 팽이기초의 경우 지반의 횡방향 탄성 변형은 무처리지반 의 2/3에 해당하며, 그 비율은 압밀 후 1/2 이하로 감소한다. 또 다른 중요한 사실은 팽이기초 지반에 비 해, 무처리지반의 횡방향 변형은 압밀이 진행됨에 따라 더욱 커진다는 점이다.
그림 22는 압밀이 종료된 후 연직 방향의 응력분포를 나타낸다. 실내 모형실험에서와 같이 연직 응력 분 포는 유사하였고, 무처리 지반의 표면은 다소 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다.
6.팽이파일공법의 작용 메커니즘 및 효과
팽이기초의 거동에 대한 메커니즘과 그에 따른 팽이형 파일 공법의 효과를 요약하면 다음과 같다.
1) 팽이형 콘크리트블럭과 채움쇄석으로 이루어진 팽ㅇ기초는 연약지반 성토시 설티되는 PPmat 등의 Geotextile과 같이 국부 변형을 줄여 부등침하를 억제하고, 측방 유동을 방지하는 효과를 나타낸다.
2) 팽이형 콘크리트 블록과 채움쇄석이 일체로 된 지반구조는 아스팔트 포장이나 콘크리트 포장과 같이 강 성지반을 형성하면서 하중을 넓게 분포시켜 연약지반에 전달되는 응력을 감소시킴으로써 침하량을 줄이 고 상재하중에 대한 저항능력을 증대시키는 효과를 나타낸다.

키워드

깊은 기초,   말뚝,   부마찰력