초록
강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.
The steel pipe of steel-concrete composite piles increases the pile strength and induces the ductile failure by constraining the deformation of the inner concrete. In this research, the numerical models and the related input parameters were analyzed to simulate the axial load-movement relations, which were obtained from the compression loading tests for the cylindrical specimens of the steel pipe, the concrete, and the steel-concrete composite. As the results, the behavior of the steel pipe was simulated by the von-Mises model and that of the concrete by the strain-softening model, which decreases cohesion and dilation angles as the function of plastic strains. In addition, the reinforcing bars in the concrete were simulated by applying the yielding moment and decreasing the sectional area of the bars. The applied numerical models properly simulated the yielding behavior and the reinforcement effect of the steel-concrete composite piles. The parametric study for the real-size piles showed that the material strength of the steel-concrete composite pile increased about 10% for the axial loading and about 20~45% for the horizontal loading due to the reinforcement effect by the surrounding steel pipe pile.
