PHC말뚝 확대기초 결합부의 구조거동 특성에 관한 안정성 연구 :

전상표

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자료유형: 학위논문

저자정보: 전상표 (강원대학교, 강원대학교 일반대학원)

지도교수: 박철우

발행연도: 2015

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

PHC말뚝 확대기초 결합부의 구조거동 특성에 관한 안정성 연구

전상표 토목건설공학과 2015.01 학위논문

2014

PHC말뚝과 확대기초 접합부의 압축 및 수평거동에 대한 실험적 연구

전상표 , 김용재 , 남문석 외 3명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2014.10 학술대회자료

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현재 도로교설계기준(2008)에서는 말뚝과 기초는 강결합하는 방법 A와 B를 연결구조상세와 함께 제시하고 있다. 하지만 이러한 강결합 방법을 통하여 구조물이 담당할 수 있는 하중한계 등에 관한 구체적인 기준은 제시되어 있지 않은 실정이다. 또한 그 구조상세가 현장에서 적용하며 철근을 배근하고 시공하기에는 다소 복잡한 구조로 되어있다. 최근 이러한 복잡한 구조상세를 단순화하고 현장적용성을 증대하기 위한 다양한 공법들이 제시되고 있다. 따라서 우선적으로 도로교설계기준(2008)에 제시된 구조상세에 대한 역학적 거동특성을 명확하게 분석할 필요가 있다. 이러한 역학적 특성 분석을 통하여 실제 기준에 부합하는 결합부의 하중지지 한계를 분석할 수 있으며, 추후 이러한 결과는 결합부의 최소하중지지 사항 등의 기준점검에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 그 사용성이 증대될 것으로 기대되는 PHC말뚝을 도로교설계기준(2008)의 강결합 방법 B에 준하여 시공한 경우 그 역학적 특성을 분석하고자 하였다. 이때 시험체의 제원은 실제 구조물의 특성을 고려하기 위하여 실물크기를 제작 하였으며, 말뚝과 내부충전콘크리트의 부착거동 및 결합부에 압축과 인장력이 작용할 경우에 대하여 실험적 연구를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 말뚝과 내부충전콘크리트의 부착거동을 분석한 결과 말뚝과 내부충전콘크리트의 부착성능은 충분하여 일체거동 하는 것으로 평가되었다. PHC말뚝과 내부충전콘크리트 및 내부보강철근의 인발실험에서도 내부보강철근의 정착길이만 확보된다면 압발실험과 같이 일체거동을 하는 것으로 평가되었다. 이는 PHC말뚝 내부에 제작결과로 인한 골재돌기 등이 존재하게 되며 이러한 돌기들이 미끌림방지턱 역할을 하여 결합부에서 말뚝과 기초부의 내부충전콘크리트간의 부착성능을 충분하게 하는 것으로 판단된다.
실물크기 압축실험 (PHC보강철근-유)에 대한 최대하중은 5,000kN일때 가력부인 말뚝상부에서 파괴가 발생하였으며 이때 확대기초 및 결합부의 파괴는 발생하지 않았다. 또한 내부보강철근은 결합부 부근에서 가장 큰 변형률을 보였다. 기초부의 철근의 변형률 검토결과, 압축하중 작용시 내부보강철근의 길이가 설계기준과 같이 충분한 경우 확대기초의 하부 80cm까지 전달되는 것으로 나타났다. 실물크기 인장실험은 PHC보강철근 유·무에 따른 비교분석을 함께 진행하였다. PHC보강철근 유·무에 따라 인발하중은 약 2,670kN과 890kN으로 약 3배정도의 차이가 발생하였다. 기초결합부에 인발하중이 작용할 경우, 내부충전콘크리트와 내부보강철근으로 인하여 일체화거동은 확보가 되므로 인발지지력 확보를 위해서는 PHC보강철근이 반드시 사용되어야 한다. 또한 인장하중은 확대기초의 결합부 인근에 집중되어 나타났으며 인발저항성능을 위하여 현재 도로교설계기준(2008)에서 제시된 내부보강철근의 길이는 충분한 것으로 판단된다.

At present, korean highway bridge design code(2008) suggests strongly-connected method A and B with details of connected structure as a connecting method of pile and foundation. However, concrete standard of load limitation, etc. that structure can be in charge wasn''t suggested by the strongly-connected method. Also, the details of structure are somewhat complicated to apply on the field, arrange and construct bar. Recently, various methods are suggested so as to simplify the details of complicated structure and increase field applicability. Therefore, it''s firstly necessary to analyze dynamic behavioral properties for the structural details suggested by Korean Highway Bridge Design Code(2008). Through the analysis on dynamic properties, load supporting limitations of joint for actual standard can be analyzed and the results should be utilized to the examination of standards such as joint''s minimum load supports, etc. in the future. This research intended to analyze dynamic properties when PHC Pile expected to increase the usability was constructed for the strongly-connected method A of korean highway bridge design code(2008). At that time, specimen data was produced by full scale so as to consider properties of actual structure. Also the, experimental study was conducted and the results were analyzed during the bond behavior of pile and infilled concrete, compress and tensile force of joint. As a result of the analysis on bond behavior of pile and infilled concrete, bond performance of pile and infilled concrete was sufficient, so there was behavior of unity. In pull-out experiment of PHC Pile, infilled concrete and infilled reinforcing bar, there was not behavior of unity like push-out experiment if embedment length of infilled reinforcing bar was secured. It is judged that there are aggregate bumps, etc. are shown in PHC Pile because of the production results, those bumps play roles of non-slip device and bond performance between pile and infilled concrete of foundation in joint is sufficient. When PHC Pile of full scale and joint specimen of foundation receive compressive force, pile of loading part was damaged during the maximum load of 5,000kN. At that time, there was no damage in foundation and joint. In addition, infilled reinforcing bar showed the biggest transformation around the joint. Transformation rate of the bar in foundation part was examined. As a result, when the length of infilled reinforcing bar was sufficient like the designed standard during the compressive, it was delivered to lower 80cm of expansive foundation. During the tensile load of specimen, comparative analysis by existence of PHC reinforcing bar was conducted. According to the existence of PHC reinforcing bar, pull-out load was about 2,670kN and 890kN, so the difference was about 3 times. During the pull-out load of foundation joint, united behavior is secured by infilled concrete, so PHC reinforcing bar must be used so as to secure pull-out supports. In addition, tensile load was appeared around the joint of expansive foundation and the length of infilled reinforcing bar suggested in Korean Highway Bridge Design Code(2008) should be sufficient for the performance of pull-out resistance.

#내부충전콘크리트 #결합부 #확대기초 #PHC말뚝 #내부보강철근

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 연구의 목적 3
1.3 연구 범위 및 내용 3
2. 이론적 고찰에 의한 역학적 성능검토 5
2.1 관련이론 5
2.2 도로교설계기준(2008)에서 규정된 요구수준 8
2.3 관련특허 및 신기술 14
2.4 각국의 연구동향 14
2.4.1 재하하중별 적정 재하위치 및 방법 15
2.4.2 재하하중별 적정 재하속도 15
2.4.3 시험조건별 적정 계측위치 16
3. 시험체 및 사용재료의 상세제원 23
3.1 PHC말뚝의 특성 23
3.2 PHC말뚝 제원 25
3.3 내부충전콘크리트 및 확대기초 26
3.4 실물 시험체의 말뚝길이 26
3.5 확대기초부 27
3.5.1 철근배근 27
3.5.2 확대기초부의 크기 28
3.5.3 철근길이 산출 30
3.6 인장 시험체 상부콘크리트 31
3.6.1 철근배근 31
3.6.2 상부콘크리트 크기 32
3.7 계측장비 및 기타재료 33
3.8 변형률 게이지 부착 37
3.9 압축강도 공시체 제작 39
4. PHC말뚝과 내부충전콘크리트 부착실험 41
4.1 PHC말뚝과 내부충전콘크리트 부착실험의 목적 41
4.2 시험체 제작 (P1, P2) 42
4.2.1 P1 시험체 제작 42
4.2.2 P2 시험체 제작 43
4.3 실험방법 (P1, P2) 44
4.3.1 P1 (PHC-압발) 실험방법 및 하중가력조건 44
4.3.2 P2 (PHC-인발) 실험방법 및 하중가력조건 44
4.4 실험결과 및 분석 45
4.4.1 P1 시험체 45
4.4.2 P2 시험체 48
5. 실물크기 시험체의 결합부 실험 51
5.1 실물크기 시험체의 결합부 실험목적 51
5.2 시험체 제작 (T1, T2, T3) 53
5.2.1 T1 시험체 (PHC 보강철근 유 ) 53
5.2.3 T2, T3 시험체 (PHC 보강철근 유·무 ) 54
5.3 실험방법 (T1, T2, T3) 55
5.3.1 T1 (PHC 압축) 실험방법 및 하중가력조건 55
5.3.2 T2, T3 (PHC 인장) 실험방법 및 하중가력조건 56
5.4 실험결과 및 분석 (T1, T2, T3) 57
5.4.1 T1 시험체 57
5.4.2 T2 시험체 62
5.4.3 T3 시험체 66
6장 결론 71

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