샌드쿠션을 고려한 말뚝지지 전면기초의 수치해석

Abstract

The piled-raft foundation, a new design concept, is one of the most effective kinds of foundation for reducing settlement of structures. An alternative piled-raft system with disconnection cap and a sand cushion between the pile and raft was also investigated to compare the influence of ultimate bearing capacity and settlement. Load-settlement relation curves were used to evaluate the ultimate bearing capacity. In the numerical analyses, a plane strain elasto-plastic finite element model (Mohr-Coulomb model) was used to present the response of the piled-raft foundation.1. 서 론 말뚝지지 전면기초(Piled-raft foundation)에서 Raft는 상부 구조물의 하중을 분산시키고 충분한 지지력을 확보하는 역할을 하며, 파일은 Raft의 과도한 침하를 억제시켜 상부 구조물을 지지하는 상호 보완적인 역할을 하는 기초의 효과적인 방법 중 하나로 새로운 설계공법중의 하나(김경남 등, 1999)이다. 이러한 Piled-raft기초는 무리 말뚝기초와 비교할 때, 소요되는 파일의 길이 및 개수를 현저하게 줄일 수 있는 경제적인 기초형식으로서 국외에서는 연구가 활발하게 진행되고 실질적으로 적용된 사례연구도 많으나 국내에서는 적용된 사례가 전무하여 이에 대한 연구 성과도 상대적으로 적은 편이다. 그래서 국내에서 사용하는 대부분의 기초 사례들을 보면 파일을 이용하여 지반아래의 연암층까지 시공하는 것이 보편화되어 있다. 본 연구는 기본적인 말뚝지지 전면기초의 거동특성 파악과 더불어 Sand cushion층을 접목한 말뚝지지 전면기초의 거동특성, 그리고 말뚝지지 전면기초에 접목된 Sand cushion층의 효과를 고찰하는데 있다. 말뚝지지 전면기초의 침하량은 지반조건, 하중조건, 시공방법, 파일의 조건(형상, 크기, 재질), 파일의 근입 길이, 파일의 배열상태, 파일 간격, Raft의 두께, Raft의 폭, Raft의 강성 등 여러 가지 인자의 영향을 받는다. 그러나 이들 인자의 상호 복합적인 작용 때문에 합리적인 침하량 예측이 어렵다(권오균 등, 2002; 권오균 등, 2002). 본교신저자 김남익: 부산광역시 영도구 동삼1동051-410-4846 namick77@naver.com연구는 국내지반과 같이 충적층으로 구성된 지반위에 Sand cushion층을 고려한 말뚝지지 전면기초 설계시 평균침하율(Total displacement ratio), 부등침하율(Differential displacement ratio) 그리고 지지력(Bearing capacity)에 미치는 Sand cushion층을 살펴봄으로써 좀 더 효과적이고, 경제적인 기초형태를 파악하는데 있다.