Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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Punching Shear Failure in Pile-Supported Embankments

말뚝으로 지지된 성토지반 내 펀칭전단파괴

  • 홍원표 (중앙대학교 건설환경공학과) ;
  • 송제상 (중앙대학교 토목공학과) ;
  • 홍성원 (중앙대학교 방재연구소)
  • Received : 2010.02.10
  • Accepted : 2010.03.21
  • Published : 2010.03.31
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Abstract

The mechanism of load transfer by punching shear in pile-supported embankments is investigated. Based on the geometric configuration of the punching shear observed in sand fills on soft ground, a theoretical analysis is carried out to predict the embankment loads transferred on a cap beam according to punching shear developed in pile-supported embankments. The equation presented by the theoretical analysis was able to consider the effect of various factors affecting the vertical loads transferred on the cap beam. The reliability of the presented theoretical equation is investigated by comparing it with the results of a series of model tests. The model tests were performed on cap beams, which had two types of width; one is narrow width and the other is wide width. Sand filling was performed through seven steps. Two types of loading pattern were applied at each filling step; one is the long-term loading, in which sand fills at each filling step were kept for 24 hours, the other is the short-term loading, in which sand fills at each filling step were kept for 2 hours. The vertical loads measured in all model tests show good agreement with the ones predicted by the theoretical equation. Finally, the predicted vertical loads also show good agreement with the vertical loads measured in a well-instrumented pile-supported embankment in field, where cap beams were placed on too wide space.

말뚝으로 지지된 성토지반 내에 발달되는 펀칭전단현상에 의하여 성토하중이 말뚝에 전이되는 메커니즘을 규명하였다. 성토지반 속에 발달하는 펀칭전단파괴의 기하학적형상에 근거하여 이론해석을 실시하였고 말뚝으로 전이되는 성토하중의 크기를 예측할 수 있는 이론식을 제안하였다. 이 이론식에는 말뚝캡보로의 하중전이 메커니즘에 영향을 주는 여러 매개변수가 포함되어 있다. 이 이론식의 신뢰성을 검증하기 위해 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험은 말뚝캡보폭이 좁은 경우와 넓은 경우의 두 종류의 캡보에 대하여 실시하였다. 모래성토는 7단계로 나누어 단계적으로 실시하였으며 매 성토단계에서의 재하시간은 장기재하방식과 단기재하방식의 두 가지 방식으로 실시하였다. 장기재하방식은 매 성토단계에서의 히중재하시간을 24시간으로 하였고 단기재하방식은 하중재하시간을 2시간으로 하였다. 이들 모든 모형 실험에서 측정된 연직하중의 측정값은 제안된 이론식에 의거 산정된 예측치와 잘 일치하였다. 또한 이 이론식의 현장 적용성을 검증하기 위하여 성토지지말뚝이 시공된 한 현장의 계측결과와 이론치를 비교 검토하여 보았다. 이 현장에서는 캡보 사이의 간격을 너무 넓게 설치하였기 때문에 성토지반 내에 지반아칭이 발달하기가 어려워 펀칭파괴가 발달하였을 것이 예상되는 현장이었다. 결국 이 이론식으로 예측된 연직하중은 이 현장에서 측정된 현장계측 결과와도 잘 일치하였다.

Keywords

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