Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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Evaluation of the Dynamic Behavior of Inclined Tripod Micropiles Using Dynamic Centrifuge Test

원심모형실험을 이용한 그룹 삼축 마이크로파일의 동적거동 평가

  • Kim, Yoon-Ah (Dept. of Civil and Environmental Engrg., Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Kwon, Tae-Hyuk (Dept. of Civil and Environmental Engrg., Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Kim, Jongkwan (Dept. of Geotechnical Engrg. Research, Korea Inst. of Civil Eng. and Building Tech.) ;
  • Han, Jin-Tae (Dept. of Geotechnical Engrg. Research, Korea Inst. of Civil Eng. and Building Tech.) ;
  • Kim, Jae-Hyun (Dept. of Civil Engrg., The College of Art, Culture and Engrg., Kangwon National Univ.) ;
  • An, Sung-Yul (SYTEC Co. Ltd.)
  • 김윤아 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ;
  • 권태혁 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과) ;
  • 김종관 (한국건설기술연구원 지반연구본부) ;
  • 한진태 (한국건설기술연구원 지반연구본부) ;
  • 김재현 (강원대학교 문화예술.공과대학 건축토목환경공학부 토목공학전공) ;
  • 안성율 ((주)에스와이텍)
  • Received : 2023.11.29
  • Accepted : 2023.12.18
  • Published : 2023.12.31
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Abstract

Despite recent modifications to building structural standards emphasizing the seismic stability of building foundations, the current design focus remains solely on vertical support, resulting in insufficient consideration of horizontal loads during earthquakes. In this study, we evaluated the dynamic behavior of inclined tripod micropiles (ITMP), which provide additional seismic resistance against horizontal and vertical loads during earthquakes. A comparison of the dynamic characteristics, such as acceleration, displacement, bending moment, and axial force, of ITMP with a 15° installation angle and normal vertical micropiles with a 0° installation angle was performed using dynamic centrifuge model tests. Results show that under moderate seismic loads, the proposed ITMP exhibited lower acceleration responses than the vertical micropiles. However, when subjected to a long-period strong seismic excitation, such as sine (2 Hz), ITMP showed greater responses than the vertical micropiles in terms of acceleration and settlement. These results indicate that the use of ITMP reduces the amplif ication of short-period (high-f requency) contents compared with the use of vertical micropiles. Therefore, ITMP can be used to enhance seismic performance of structures.

최근 건축물 구조 기준의 개정으로 말뚝 기초의 내진성능 강화가 강조되고 있음에도 불구하고, 현재 건축물 기초의 내진설계는 비용과 시공상의 어려움으로 충분한 시행이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 지진 시 수평 및 수직 하중에 효과적으로 대응할 수 있는 구조로 제안된 삼축 마이크로파일(TMP)의 지진 시 동적 거동을 평가하고자 하였다. 동적 원심모형실험을 통해 설치 각도가 15°인 그룹 삼축 마이크로파일과 설치 각도가 0°인 연직 군말뚝의 가속도, 변위, 휨모멘트, 축력 등의 동적 거동이 비교 분석되었다. 실험 결과에 따르면 가속도와 수평 및 수직 변위 결과를 바탕으로 살펴보았을 때 탁월 주기가 0.5 초 미만인 실지진파 가진 조건에서 경사진 그룹 삼축 마이크로파일의 내진성능은 연직 군말뚝보다 좋거나 비슷한 수준으로 평가된다. 그러나 Sine 2Hz와 같은 장주기의 강한 지진 가진 시에는 경사진 삼축 마이크로파일의 응답이 전반적으로 수직 마이크로파일보다 크게 나타났다. 협소한 공간에서 기존 시설물의 단주기 지진파에 대한 응답을 줄이는 내진보강이 필요한 경우 경사진 삼축 마이크로파일이 수직 마이크로파일의 대안으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 과학기술정보통신부 한국건설기술연구원 연구운영비지원(주요사업)사업으로 수행되었습니다(과제번호 20230132-001, 건축물 내진성능 확보를 위한 삼축내진말뚝 개선 연구).

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