논문집 개요 소개 | 2017년 12월 제 33권 12호

직접전단장비를 이용한 토석류의 전단강도 및 유변학적 특성에 대한 입도분포의 영향 연구

박근우 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학화 박사과정)
홍원택 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학화 박사수료)
홍영호 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학화 박사수료)
정승원 (정회원, 한국지질자원연구원 지질환경재해연구센터 책임연구원)
이종섭 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학과 교수, Jongsub@korea.ac.kr)

본 연구에서는 전단특성 및 유변학적 정수를 모두 산정할 수 있는 직접전단실험 장비를 이용하여 조립토와 세립토에 대하여 전단강도 및 유변학적 특성에 대한 입도분포의 영향을 조사하고자 하였다. 최대입경 0.075mm의 세립토와 최대입경이 0.425mm이고, 세립분 함량이 17%인 조립토를 건조상태와 액성한계상태로 조성하여, 산사태 분류기준에 따라 재활성 산사태(reactivated landslide) 혹은 붕괴직후 토석류 속도에 해당하는 전단속도에 대하여 전단강도를 산정하였다. 또한, 유변학적 특성 평가를 위해 액성한계상태로 조성된 조립토와 세립토에 대하여 서로 다른 세 가지의 전단변형률속도로 반복적으로 전단하며 잔류전단강도를 측정하였다. 측정된 잔류전단강도와 전단변형률속도와의 관계를 통해 빙햄모델의 소성 점도와 항복응력을 산정하였다. 건조 및 액성한계상태에서 조성된 시료에 대하여 첨두전단강도에서 산정한 점착력의 경우, 세립토에서 조립토보다 더 크게 산정되었으며, 내부마찰각은 조립토에서 더 크게 산정되었다. 유변학 정수의 경우, 소성 점도와 항복응력이 조립토보다 세립토에서 더 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 재활성 산사태 혹은 붕괴직후 토석류의 거동예측에 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.

항타시공성을 고려한 대구경 항타강관말뚝의 폐색효과 분석(CEL해석)

정상섬 (정회원, 연세대학교 토목환경공학과 교수)
송수민 (정회원, 연세대학교 토목환경공학과 석사과정, ssm9780@yonsei.ac.kr)
고준영 (정회원, Texas Tech Univ. 박사후연구원)

본 연구에서는 항타시공성(BPM, blow per meter)을 고려하여 대구경 항타강관말뚝을 시공하였을 때 발생하는 폐색효과를 분석하였다. Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL)해석 시 적용된 항타에너지는 파동방정식을 이용하여 산정하였고, CEL 대변형 3차원 유한요소 해석을 수행하여 말뚝 항타시공 과정을 모사하였다. 본 연구 결과, 말뚝 직경이 증가함에 따라 목표 깊이까지 소요되는 항타에너지는 증가(일정한 BPM인 경우에 해당함) 하였으며, 그 결과 soil plugging index(SPI)는 서로 유사하게 나타나지만 폐색효과는 감소함을 알 수 있었다. 또한, 말뚝의 근입 깊이가 증가할수록 SPI는 서로 유사한 값을 나타냈으나 관내토에서 발생하는 수평토압이 증가하게 되어 폐색효과는 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과, 폐색효과의 대표적 영향인자인 말뚝 직경, 말뚝 근입 깊이, 지반 탄성계수, BPM에 따른 관내토의 수평토압계수 분포 경향을 제안하였다.

다짐으로 인한 순환골재의 파쇄 및 공학적 특성에 관한 연구

박성식 (정회원, 경북대학교 공과대학 건설환경에너지공학부 부교수)
천커챵 (비회원, 경북대학교 공과대학 건설환경에너지공학부 석사과정)
이영재 (비회원, 경북대학교 공과대학 토목공학과 교수)
문홍득 (정회원, 경남과학기술대학교 건설환경공과대학 토목공학과 교수, hdmoon@gntech.ac.kr)

노후화된 콘크리트 포장 및 건물 철거 시 많은 양의 폐콘크리트가 발생하고 있다. 본 연구에서는 폐콘크리트를 파쇄 처리하여 생산된 순환골재가 다시 인근 도로 현장의 노체 또는 노상 재료로 사용될 경우, 다짐으로 인한 파쇄 정도와 입도 변화가 공학적 특성(투수계수 및 전단강도)에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 현장에서 수거된 순환골재의 크기를 3 종류(31.5-45.0mm, 19.0-31.5mm, 9.5-19.0mm)로 나눈 다음, 이를 일정한 비율로 혼합한 총 7 종류의 시료를 대상으로 수정 B 및 D 다짐시험을 실시하였다. 다짐으로 파쇄된 순환골재에 대한 체분석을 실시하여 다짐 에너지와 골재 크기에 따른 파쇄 정도를 4 종류의 파쇄지수(B15, Cc, B10, Br)로 계산하였다. 다짐에너지에 따른 파쇄지수는 지수에 따라 D 다짐의 경우가 2.0-8.0배 정도 더 높은 파쇄성을 보였으며, 가장 큰 골재의 파쇄성이 가장 작은 골재에 비해 1.4-3.0배 정도 더 높았다. 한편, 5.6-9.5mm 사이 순환골재를 분쇄하여 파쇄지수 중 B15에 따라 1, 3, 10, 20, 30, 50, 60, 70이 되도록 입도 조정한 시료에 대해 투수시험과 직접전단시험을 실시하였다. 파쇄지수(B15)가 증가함에 따라 투수계수는 계속 감소하였으며, 파쇄지수가 50일 경우 1/22까지 감소하였다. 한편, 순환골재의 마찰각은 파쇄지수가 1에서 50까지 증가함에 따라 46.1°에서 54.5°까지 증가하다가 60 이후는 다시 감소하는 경향을 보였다.

비선형 응답이력해석의 영향인자에 대한 사례연구 - 1989 Loma Prieta 지진 계측기록을 중심으로 -

유계항 (비회원, 원광대학교 토목환경공학과 석사과정)
이진선 (정회원, 원광대학교 토목환경공학과 부교수, blueguy@wku.ac.kr)

최근 들어 시설물별 내진설계기준이 성능기반 내진설계로 전환됨에 따라, 신뢰성있는 비선형 응답이력해석(Response- history analysis, RHA)에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나, 부지응답해석 분야에 있어서는 1970년대 이후 등가선형해석이 표준절차로 자리잡고 있음에 따라, 이를 대체하기 위해서는 비선형 응답이력해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 본 논문에서는 1989년 미국 Loma Prieta 지진기록을 바탕으로 다층지반에 대해서 비선형 RHA를 이용한 부지응답해석결과의 신뢰성을 검증하였다. 이를 위하여, 비선형 RHA를 위한 비선형 지반모델의 선정방법과 3차원 해석시 요구되는 기반암 경계조건의 영향을 평가 하였다. 평가 결과, 제한된 조건하에서 가장 정확한 비선형 지반모델과 경계조건을 적용 시 비선형 RHA의 결과는 등가선형 해석결과와 유의미한 차이는 발생하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 3차원 해석을 시행하는 경우, 전체 모델의 회전운동을 제어하기 위하여 최 하단부 흡수 경계조건을 적용해야 함을 알 수 있었다.

수치해석기반의 동적 p-y 곡선 산정 -

박정식 (정회원, 연세대학교 토목공학과 박사과정, hlpcs@hanmail.net)
정상섬 (정회원, 연세대학교 토목공학과 교수)

3차원 유한요소 프로그램(PLAXIS 3D)를 이용한 수치해석을 통하여 동적표면하중 하에서지반-말뚝 구조물의 상호작용을 평가하였다. 수치해석에 의한 진동대 실험 형태의 하중조건 및 지반시스템에 대한 동적 p-y곡선을 산정하고 이를 통하여 말뚝-지반의 조건, 말뚝의 선단부 조건, 재하조건 등을 고려하여 매개변수 연구를 하였다. 그 결과 주파수 1.4Hz 입력 진동수가 모형 말뚝-지반 시스템의 고유진동수 1.4Hz와 거의 일치하여 공진 현상이 발생하여서 다른 진동수의 결과와 비교시 다른 p, y 값을 보이고 있다. P-y 곡선에서 이를 대표할 수 있는 경향선을 나타내는 3차 다항함수로 표현하여 결과를 정리하였다. 특히 단독 말뚝의 경우 지배적인 곡선의 형태가 수학적인 증명을 통해 타원(ellipse)임을 밝혀냈다. P-y곡선의형태가 타원인 경우는 타원 방정식을 직접 지반-구조물의 동적설계나 해석에 이용하는 것이 바람직하다고 판단된다.

평판재하시험을 통한 투수 블록포장의 탄성계수 및 상대강도계수 산정

최용진 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 석사과정)
오정호 (정회원, 국립한국교통대학교 철도시설공학과 조교수)
한신인 (정회원, (주)서영엔지니어링 기술연구소 상무)
안재훈 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 부교수, jahn@pusan.ac.kr)
신현석 (비회원, 부산대학교 사회한경시스템공학과 교수)

도심 홍수 및 물순환 왜곡을 해결하기 위한 대표적 저영향개발기술 중 하나인 투수 블록포장이 포장시설로서 활발하게 적용되고 있다. 하지만 국내의 경우 설계법이 잘 정립되어있지 않고 국외에선 AASHTO 93 연성포장 설계법을 구조설계법으로 적용하고 있긴 하나 투수성 포장재료의 상대강도계수에 대한 정보가 부족하여 다양한 재료에 대한 설계적용이 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라 본 연구에선 평판재하시험을 통해 투수 블록포장 재료의 상대강도계수를 산정하는 방법을 제시하고, 투수성 포장 실증현장에서 평판재하시험을 실시하여 이를 산정하였다. 산정된 개립도 골재와 투수 블록포장 표층의 상대강도계수는 전체적으로 기존의 값과 유사한 경향을 나타냈다. 본 연구에서 제시한 방법을 사용하여 향후 설계를 위한 투수 블록포장 재료의 상대강도계수를 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

수직증축형 공동주택 리모델링 구조해석을 위한 PC말뚝 강성에 관한 연구

최창호 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구소 연구위원, chchoi@kict.re.kr)
이현지 (비회원, 한국건설기술연구원 건축도시연구소 연구원)
최기선 (비회원, 한국건설기술연구원 건축도시연구소 연구위원)
유영찬 (비회원, 한국건설기술연구원 건축도시연구소 선임연구위원)
김진영 (정회원, 한국건설기술연구원 수석연구원)

2013년 주택법 개정에 따라 최대 3개층까지 공동주택의 수직증축 리모델링 사업이 가능해졌다. 수직증축 리모델링은 추가하중으로 인한 구조 안전성 및 강화된 내진기준을 만족해야 하므로 기초보강을 필요로 하며, 말뚝 보강설계에서는 기존 말뚝과 보강 말뚝의 하중분담을 고려해야 한다. 말뚝의 하중분담을 계산하기 위해서는 말뚝의 수직 강성(Kν)이 필요하지만, 20~30년 전에 설치된 PC 말뚝 강성에 대한 연구는 매우 미미한 실정이다. 본 논문에서는 1990년대 아파트 신축시 수행된 38건의 현장 말뚝재하 시험 결과를 검토하여, 직경 및 길이의 변화에 따른 PC말뚝의 강성을 분석하였다. 분석 결과 말뚝강성은 장경비(L/D)가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 현장 말뚝재하 시험결과를 도로교설계기준해설(2008) 및 한국철도시설공단 말뚝기초의 설계(2012)에서 제안하고 있는 말뚝강성 산정을 위한 계수 ‘a’와 비교하였다. 비교결과 10

불포화 강도 유실에 의한 지반함몰 현상의 모형 실험 재현 및 일반 보간 재료점법을 활용한 수치적 모사

이민호 (정회원, 서울대학교 건설환경공학과 석사과정)
우상인 (정회원, 서울대학교 공학연구원 연구원, sanginnwoo@gmail.com)
정충기 (정회원, 서울대학교 건설환경공학과 교수)

본 연구에서는 하수관 손상에 의한 지반함몰 발생 과정에서 지반의 포화도 상승에 따른 흙의 불포화 강도 저하의 영향을 파악하기 위하여, 직접 전단 실험, 모형 실험, 그리고 수치해석을 수행하였다. 직접 전단 시험 결과, 흙의 마찰각은 포화도의 영향을 크게 받지 않으나, 점착력은 포화도의 영향을 크게 받음을 알 수 있다. 포화도 상승에 따른 강도저하의 영향만을 고려하기 위하여, 물의 침투효과를 배제한 모형 실험을 실시하여 지반 함몰 현상을 재현하였다. 지반 함몰은 대변위를 동반하며, 기존 유한요소법의 적용이 어렵다. 본 연구에서는 대변위 해석 기법인 일반 보간 재료점법을 사용하여 수행한 모형실험을 수치적으로 모사하였다. 비록 경계 조건 차이, 불완전 포화, 손상부 연결관의 폐색등에 의해 함몰 시간 등에는 차이가 있었지만, 유사한 토체의 변형 거동이 모형 실험과 수치해석에서 발견되었다.

PHC-W 흙막이를 활용한 건축영구벽체에서 PHC-W말뚝과 증설벽체를 합벽시키는 전단연결재의 인발거동에 관한 연구

진홍민 (정회원, 무성토건(주) 과장)
김성수 (정회원, 무성토건(주) 전무이사)
최정표 (정회원, 무성토건(주) 차장)
최용규 (정회원, 경성대학교 건설환경도시공학부 교수)

PHC-W 흙막이를 건축영구벽체로 활용하기 위해서 전단연결재를 이용하여 PHC-W말뚝과 증설벽체를 일체화 시켜야 한다. 전단연결재의 인발 거동은 2가지 인발 거동 유형으로 나타났다. 첫 번째 인발 거동 유형은 최대 인발저항력에 도달한 이후 정착부가 파괴되어 전단연결재가 정착부위에서 뽑혀 나오는 인발변위 거동을 나타내었다. 두 번째 인발 거동 유형은 최대인발저항력에 도달한 이후에도 정착부가 파괴되지 않고 인발변위가 점진적으로 증가하는 거동을 나타내었다. 최대 인발저항력은 강재 앵커 전단연결재가 이형 철근 전단연결재보다 크게 나타났다. 동일 재료의 전단연결재에서는 직경이 클수록 그리고 정착 길이가 길수록 최대 인발저항력은 큰 값을 나타내었다. 최대인발력에 상응하는 인발변위는 재료, 직경 및 정착길이에 상관없이 다양한 범위를 나타내었다. 즉 A-D20 전단연결재의 경우 8~10mm이었으며 A-D16, D-D19 그리고 D-D16 전단연결재의 경우 14~20mm이었는데 정착길이가 50, 80mm에서는 6~10mm로 나타났다.

PHC-W 흙막이 공법의 차수방안에 관한 차수성능확인을 위한 모형 압력 수조 실험 연구

최용규 (정회원, 경성대학교 건설환경도시공학부 교수)
Johannes, Jeanette Odelia (정회원, 경성대학교 토목공학과 석사과정)
윤대희 (정회원, 경성대학교 토목공학과 석사과정)
김채민 (정회원, 경성대학교 건설환경공학부 박사과정)
전병한 (정회원, 한국지반공학회 지반공학연구소 연구원, hany0901@gmail.com)

PHC-W 흙막이 벽체 공법은 연속시공이 가능한 공법이다. 기존 흙막이 공법에서는 지하수의 유출을 막기 위해 별도의 차수공법이 필요한데 반하여 PHC-W 흙막이 벽체 공법은 PHC-W 말뚝의 연결부에 차수제품을 삽입하여 지하수의 유출을 막을 수 있는 공법이다. 이 연구에서는 PHC-W 흙막이 공법에 적용할 3가지의 차수 방안을 선정하여 압력수조 실험을 진행하였다. 섬유팩내에 1액형, 2액형 우레탄을 주입하는 방안에서는 120kPa, 140kPa 이상의 압력에서 급격한 누수가 발생되었으며, 섬유팩내에 그라우팅하는 방안에서는 120kPa 이상의 압력에서 급격한 누수가 발생되었으며 이 방안에서는 차수재의 상단부와 하단부를 우레탄으로 보강한 부위에서 누수가 발생하였다.

화강 풍화암의 지반특성 및 풍화도 평가에 대한 사례 연구

이승환 (정회원, 서울대학교 건설환경공학부 박사과정)
유병수 (정회원, 서울대학교 건설환경공학부 석사과정)
정충기 (정회원, 서울대학교 건설환경공학부 교수, geolabs@snu.ac.kr)

고양 지역의 화강 풍화암 지층을 대상으로 시추조사 및 다양한 현장 시추공 시험(프레셔미터시험, 공내전단시험, Downhole test, Suspension PS 검층, 밀도검층)을 수행하였고, 채취한 풍화암 코어시료에 대한 X선 형광분석을 실시하여 풍화도를 평가하였다. 현장 시추공 시험 결과로부터 변형계수, 전단강도 정수, 전단파 속도 등을 평가하였고, 심도에 따라 각 지반특성 값이 증가하는 경향을 확인하였다. X선 형광분석을 통해 산정한 화학적 풍화지수는 심도에 따라 풍화도가 감소하는 일반적인 경향을 나타냈으며, 대표적 풍화지수인 VR과 풍화암의 지반특성과의 관계를 분석하였다.

토목섬유 접촉면을 포함한 해상 폐기물처분장 호안구조물의 동적 거동

곽창원 (정회원, 한국지역난방기술 토건설계그룹 과장)
오명학 (정회원, 한국해양과학기술원 책임연구원, omyhak@kiost.ac.kr)
박인준 (정회원, 한서대학교 토목공학과 교수)
장동인 (정회원, 한서대학교 대학원 토목공학과 박사과정)

해상처분장 건설시 폐기물 내부에 생성되는 침출수 및 기타 오염물질을 차폐하기 위하여 토목섬유를 활용하는 것이 일반적이며, 이러한 토목섬유 포설시 필연적으로 토목섬유-흙 접촉면이 생성되게 된다. 본 연구에서는 토목섬유-흙 접촉면이 포함된 해상처분장에 지진하중 재하시 동적 전단거동을 수치해석적으로 파악하였다. 해상처분장은 호안형식에 따라 경사식 및 중력식으로 구분할 수 있으며 각각의 형식에 대하여 2차원 동적수치해석을 수행하여 그 거동을 분석하였다. 수치해석시 지중 간극수압의 분포를 고려한 유효응력해석을 수행하였으며 호안형식에 따른 토목섬유-흙 접촉면의 변형율 및 축력 발생경향을 지진파 주기 특성에 따라 비교하였다. 그 결과, 중력식 호안형식을 적용시 액상화에 대하여 보다 안정한 것으로 판단되고, 토목섬유 축력 및 접촉면 전단변형에 유리한 것으로 나타났다.

논문집 개요 소개 | 2018년 1월 제 34권 1호

테프론 또는 제강슬래그를 활용한 기초형 지진격리장치의 면진 메카니즘 평가

손수원 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 박사과정)
강인구 (비회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 석사과정)
푸얀 벅게리 (비회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 박사과정)
김진만 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 토목공학전공 교수, jmkim@pusan.ac.kr)

본 연구에서는 지반에서 1차적인 면진작용을 할 수 있는 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다. 테프론과 제강슬래그를 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성한 후 그 위에 모형 상부구조물을 설치하고 1-G 진동대 실험을 수행하였다. 다양한 수준의 입력지진파에 대해 응답가속도와 응답스펙트럼을 분석하였으며, 지진격리장치가 없는 고정기초 구조물과 결과를 비교하였다. 연구결과, 제강슬래그형 지진격리장치가 가장 가속도 저감효과가 좋았으며, 테프론형 지진격리장치는, 중·약진 조건에서는 가속도 저감효과가 크게 없고 강진조건에서는 가속도 저감효과가 좋았다. 입력파가 상부질량(Mass)으로 전달되면서, 고정기초 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 단주기영역에서 증폭하고, 테프론과 제강슬래그를 이용한 지진격리장치가 있는 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 장주기영역에서 증폭하였다. 이러한 주기특성 변화와 재료간의 마찰특성이 가속도 저감효과에 영향을 준 것으로 판단된다.

벤토나이트 완충재의 열물성이 온도 변화에 미치는 영향

김민준 (정회원, KAIST 건설 및 환경공학과 박사과정)
이승래 (정회원, KAIST 건설 및 환경공학과 교수, srlee@kaist.ac.kr,)
윤    석 (정회원, 한국원자력연구원 방사성폐기물처분연구부 선임연구원)
전준서 (비회원, KAIST 건설 및 환경공학과 박사과정)
김민섭 (비회원, KAIST 건설 및 환경공학과 박사과정)

심층 처분시설에서 완충재는 지하수의 유입을 최소화하며, 역학적인 충격을 흡수하는 중요한 역할을 한다. 사용후 핵연료로부터 발생하는 붕괴열은 완충재의 온도를 변화시켜 역학적 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 완충재 온도 변화에 대한 정확한 예측이 필요하다. 이러한 온도 변화는 완충재의 열물성인 열전도도, 밀도, 비열에 영향을 받으며, 이에 대한 영향이 심층 처분시설의 열 해석에 고려되어야 한다. 특히 이들 열물성은 벤토나이트 완충재의 밀도와 함수비에 따라 변화하기 때문에 이에 대한 영향이 해석에 포함되어야한다. 따라서 본 연구에서는 완충재의 밀도와 함수비 변화 영향을 고려할 수 있는 유한요소법 기반의 열 해석 수치모델을 설정하였다. 또한 수치모델을 바탕으로 매개 변수 연구를 수행하여 각각의 열물성이 완충재의 온도 변화에 미치는 영향에 대해 살펴보았다.

원심모형실험을 이용한 얕은 기초의 기초-지반-기초 상호작용: 실험적 접근

노린반 (비회원, 전남대학교 해양토목공학과 박사과정)
김재민 (비회원, 전남대학교 해양토목공학과 교수)
임재성 (비회원, 전남대학교 해양토목공학과 박사과정)
이창호 (정회원, 전남대학교 해양토목공학과 조교수, changho@jnu.ac.kr)

구조물-지반-구조물 상호작용을 확인하기 위하여 다양한 크기를 가지는 얕은 기초에 대하여 원심모형실험에 의한 진동대실험을 실시하고 결과를 분석하였다. 낙사법을 이용하여 지반을 조성하였으며, 두 기초의 이격 거리 및 매립에 따른 거동을 평가하였다. 원심모형실험 시 측정된 깊이별 지반 가속도는 입력 지진파의 크기가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 증폭 현상에 의하여 지표면에서 가장 큰 값을 보였다. 두 기초의 이격 거리가 줄어듦에 따라 구조물-지반-구조물 상호작용에 의하여 가속도 응답 스펙트럼 비(RRS)의 크기는 커지며, RRS 값이 최대가 되는 주기는 줄어 들었다. 동일한 이격 거리에서 기초가 지반에 매립될 경우, 두 기초의 RRS는 감소하는 경향을 보였다.

복합말뚝용 중공형 콘크리트 충전 강관말뚝의 강도 특성

백규호 (정회원, 가톨릭관동대학교 토목공학과 교수, pkh@cku.ac.kr)

얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성해서 기존 PHC말뚝 및 강관말뚝보다 휨강도와 전단강도가 향상된 프리스트레스를 도입한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝을 개발하였다. HCFT말뚝의 강도특성을 조사하기 위해 다양한 조건에서 제작된 HCFT말뚝과 함께 동일 직경의 PHC말뚝 및 강관말뚝에 대해 휨강도 및 전단강도시험을 실시하였다. 시험결과 직경이 450?500mm인 HCFT말뚝은 동일 직경의 ICP말뚝 대비 2.88배, 두께 12mm의 강관말뚝 대비 1.19배의 휨강도를 발휘하였고, 강관말뚝의 2.40배에 달하는 전단강도를 발휘하였다. 그리고 HCFT말뚝의 강관 내벽에 설치한 전단연결재는 HCFT말뚝의 휨거동에 거의 영향을 주지 않았으며, HCFT말뚝의 휨강도는 HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PHC말뚝에 대한 개별 휨강도 합산치보다 35?63% 컸는데 이것은 강관의 구속효과로 인해 압축영역에 있는 콘크리트의 강도가 증가하기 때문으로 판단된다. 또한 HCFT말뚝이 복합말뚝에서 상부말뚝으로 사용되면 수평하중을 받는 구조물의 수평변위 저감과 구조안정성 향상에 효과적일 것으로 사료된다.

3차원 수치해석을 이용한 공동주택 수직증축용 기초 보강 선재하공법 효과 분석

왕성찬 (정회원, 과학기술연합대학원대학교(UST) 지반신공간공학과 통합과정)
한진태 (정회원, 한국건설기술연구원 연구위원)
장영은 (정회원, 과학기술연합대학원대학교(UST) 지반신공간공학과 박사과정)
하익수 (정회원, 경남대학교 토목공학과 교수)
김석중 (정회원, 한국건설기술연구원 신진연구원, seokjungkim@kict.re.kr)

최근, 수직증축을 통한 공동주택의 리모델링은 제한된 부지 내에서 세대수를 증가시킬 수 있다는 장점으로 인해 그 수요가 증가하고 있다. 수직증축시 기초보강의 가장 큰 목적은 증축되는 층고로 인해 발생하는 추가하중을 지지하는 것이다. 단, 추가된 하중의 일부가 보강말뚝이 아닌 기존말뚝에도 가해지기 때문에, 기존말뚝의 허용지지력을 초과하지 않는 범위 내에서만 증축이 가능하다. 선재하공법은 수직증축 시공 전 단계에서 기존말뚝에 가해지던 하중 중 일부를 보강말뚝에 분담하도록 하여, 증축하중이 추가되어도 기존말뚝의 허용지지력을 초과하지 않도록 하며, 선재하하중에 의해 보강말뚝의 침하를 미리 발생시켜 증축하중이 가해졌을 때 보강말뚝의 지지력을 빨리 발현시키는 공법이다. 본 연구에서는 3차원 수치해석을 통해 선재하공법의 효과를 분석하였다. 3D FEM 프로그램인 PLAXIS 3D를 활용하여 수직증축 리모델링시 기초보강을 모델링하고 선재하공법의 적용 유무에 따른 효과를 비교 분석하였다. 수치해석 결과 선재하공법을 적용하였을 때 기존말뚝에 가해지던 하중을 보강말뚝에 더욱 효과적으로 분담하였으며, 보강말뚝의 지지력이 조기에 발현하는 데 효과가 있는 것으로 확인하였다.