Theoretical Analysis of Embankment Loads Acting on Piles

성토지지말뚝에 작용하는 연직하중의 이론해석

Several theoretical analyses are performed to predict the vertical load on embankment piles with cap beams. The piles are installed in a row in soft ground below the embankment and the cap beams are placed perpendicular to the longitudinal axis of the embankment. Two failure mechanisms such as the soil arching failure and the punching shear failure are investigated according to the failure pattern in embankment on soft ground supported by piles with cap beams. The soil arching can be developed when the space between cap beams is narrow and/or the embankment is high enough. In the investigation of the soil arching failure, the stability in the crown of the arch is compared with that above the cap beams. The factors affecting the load transfer in the embankment fill by soil arching are the space between cap beams, the width of cap beams and the soil parameters of the embankment fill. The portion of the embankment load carried by cap beams decreases with increment of the space between cap beams, while it increases with the embankment height, the width of cap beams, the internal friction angle and cohesion of the embankment fill. Thus, the factors affecting load transfer in embankment should be appropriately decided in order to maximize the effect of embankment load transfer by piles.

연약지반속에 말뚝을 설치하고 성토를 실시할 경우 말뚝에 작용하는 연직하중을 산정할 수 있는 이론적 해석법을 개발하였다. 여기서 말뚝은 성토하중지지 효과를 증대시키기 위하여 일정간격의 줄말뚝 형태로 설치하며 각 줄말뚝의 두부는 지중보 형태의 말뚝캡보로 연결시킨 경우를 대상으로 한다. 이론식의 유도과정에서 성토지지말뚝으로 지지된 성토지반의 파괴발생 기구를 말뚝위 성토지반속의 파괴형태에 따라 지반아칭파괴와 펀칭전단파괴의 두 가지로 크게 구분하였다. 여기서 지반아칭은 말뚝캡보 사이의 간격이 좁거나 성토고가 충분히 높을 때 발생된다. 지반아칭파괴는 아치의 파괴부위에 따라 정상파괴와 캡파괴로 나누어 각 파괴형태의 안전성이 검토되었다. 또한, 제안식에 의한 성토지지말뚝의 하중분담효과는 말뚝캡보의 간격과 폭의 크기 및 지반정수에 크게 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 즉, 말뚝캡보의 간격이 증가하면 말뚝의 하중분담효과는 감소하며 성토고, 말뚝캡보폭, 내부마찰각 및 점착력의 크기가 증가할수록 하중분담효과가 커지게 된다. 따라서 이러한 말뚝 및 지반에 관한 영향요소를 적절히 결정하면 성토지지말뚝의 성토하중분담 효과를 효과적으로 극대화시킬 수 있을 것이다.