An Analysis of Horizontal Behaviour of H-Pile under Mechanically Stabilized Earth Wall Abutment

보강토 교대 하부 H-Pile 수평 거동특성 연구

Application of mechanically stabilized earth wall (MSEW) abutment has been rapidly increasing in United States of America, Pennsylvania since 2002. MSEW is effective for reducing construction cost and period compared to general concrete reinforced wall. In the paper, theoretical background and conventional criterion of MSEW abutment that is widely used abroad are analyzed. Based on the results, application of suitable MSEW abutment to domestic bridge type is examined. For the application of MSEW abutment in Korea, load interacting with upper shoe in domestic bridge types and structural analyses of beam seat and pile are investigated. As a result, all applications are possible except for PSC BOX Bridge that has heavy self-weight of girder. Through two and three dimensional numerical analyses, horizontal behaviour mechanisms between pile and MSEW were analyzed and field tests are also carried out for seven piles behind earth walls. From results of field tests, it is confirmed that an angle of internal friction of backfill material needs to be greater than 34 degree to use H-Pile as foundation of MSEW.

2002년 이후 미국 펜실베니아를 중심으로 보강토 공법 교대의 적용사례가 급증하고 있는 추세이다. 이러한 보강토 공법 교대는 일반 콘크리트 옹벽 교대에 비하여 공사비 절감 및 공기 단축에 효과적이며 미관이 수려한 장점이 있다. 본 논문은 해외에서 이와같이 널리 활용되고 있는 보강토 교대의 이론적 배경 및 기존의 설계기준을 검토하였으며, 그 결과를 토대로 국내 교량형식에 적합한 보강토 교대의 적용성을 분석하였다. 우리나라에서 보강토교대를 적용하기 위하여 국내교량 형식에 따른 상부슈에 작용하는 하중을 분석한 후 교좌받침보 및 하부말뚝에 대하여 구조 검토한 결과, 거더의 자중이 큰 PSC BOX이외에서는 모두 적용이 가능한 것으로 나타났다. 또한 2차원 수치해석 및 3차원 수치해석을 수행하여 보강토 교대 하부 기초로 적용되는 H-Pile과 보강토 옹벽간의 상호 거동메커니즘을 분석하였으며, 실제 보강토 옹벽현장에서 보강토 옹벽 배면에 H-Pile을 7개소 시험시공을 실시하여 수평거동 특성을 분석하였다. 현장시험시공 분석결과, 보강토 교대의 하부기초로서 H-Pile을 적용하기 위해서는 뒤채움 재료는 내부마찰각이 최소 $34^{\circ}$이상인 양질의 뒷채움 재료를 사용하여야 하는 것으로 분석되었다.