Analysis of Steel Reinforcement Ratio for Bent Pile Structures Considering Column-Pile Interaction

In this study, an interactive analysis considering column-pile interaction is performed on the basis of an equivalent base spring model for supplementing virtual fixed point design of bent pile structures. Through this analytical method, the application of the minimum steel reinforcement ratio of the pile (0.4%) is analyzed by taking into account the major influencing parameters. Furthermore, the limit depth for steel reinforcement ratio is proposed through the relationships between column and pile conditions. To obtain the detailed information, it is found that an interactive analysis is intermediate in theoretical accuracy between the virtual fixed point model analysis and full-modeling analysis. Base on this study, it is also found that the maximum bending moment is located within cracking moment of the pile when material nonlinearity is considered. Therefore, the minimum steel reinforcement ratio is appropriately applicable for the optimal design of bent pile structures. Finally, the limit depth for steel reinforcement ratio ($L_{As=x%}$) is proposed by considering the field measured results. It is shown that the normalized limit depth ratio for steel reinforcement ratio ($L_{As=x%}/L_P$) decreases linearly as the length-diameter ratio of pile ($L_P/D_P$) increases, and then converges at a constant value.

기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 단일 현장타설말뚝의 철근비 분석

이 연구에서는 기존의 가상고정점 모델을 통한 단일 현장타설말뚝 설계를 보완하고자, 등가 지반면 스프링 모델을 바탕으로 한 기둥과 말뚝의 상호작용을 고려한 해석법을 제시하였으며, 이를 토대로 주요 영향인자에 따라 말뚝의 최소철근비 적용성을 분석하였다. 나아가, 기둥과 말뚝 조건을 고려하여 말뚝에 철근비별 적용 가능한 한계깊이를 제안하였다. 이 연구 결과, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 해석은 가상고정점 모델 해석에서 전체 모델링 해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었으며, 이 해석법을 통해 최소철근비 적용성을 평가한 결과, 말뚝의 최대 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하는 것으로 나타나 말뚝에는 최소철근비(0.4%)를 적용하여도 만족하는 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 현장사례를 통해 철근비별 적용 가능한 한계깊이($L_{As=x%}$)를 제안하였으며, 정규화된 철근비별 적용 가능한 한계깊이 ($L_{As=x%}/L_P$)는 정규화된 말뚝길이($L_P/D_P$)에 따라 선형적으로 감소하여 일정한 값에서 수렴함을 알 수 있었다.