본 연구에서는 최근 적용사례가 급증하고 있는 가압식 그라우팅을 이용한 쏘일네일링의 현장인발시험 자료를 수집하여 데이터베이스를 구성하였으며, 기존의 도해법을 이용한 극한인발저항력 판정법의 문제점을 보완하기 위하여 비선형회귀분석을 이용하여 극한인발저항력을 판정하는 방법을 제안하였다. 비선형회귀분석에 의해 추정된 하중-변위곡선은 현장인발시험 자료와 매우 높은 상관성을 보였으며, 도해법에 의해 판정된 극한인발하중에 비해 평균 29% 정도 크게 판정되었다. 쏘일네일의 하중-변위곡선이 항복하중 이후에 급격한 변위를 보이는 경우에는 S자 성장곡선 회귀모형이 가장 적합하며, 인발하중과 변위의 증가량이 점진적으로 감소하는 파괴거동을 보이는 하중-변위곡선은 점근적 방법이 가장 적합한 회귀모형으로 평가되었다. 본 연구로부터 제안된 단위극한주면 마찰 저항력은 국내 지반특성과 가압식 그라우팅 공법의 특성이 반영된 것으로 해외 연구결과로부터 제시된 설계도표를 이용하던 문제점을 개선함으로써 독자적인 설계기준을 확보하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
Model tests for the ultimate pullout resistance of anchorages and investigation of failure behaviors in cohesionless soil have been conducted. The factors affecting the anchorage are mostly the geometry of the system, and soil properties of sands. The main conclusions of the experimental work were as follows. 1. The load - displacement relationship can be a form of parabolic curve for all plates. 2. The change in ultimate pullout resistance of anchor is mostly affected by embedment ratio and size of anchor, and influenced to a lesser degree by its shape. 3. Critical embedment ratio which is defined as the failure mode changes from shallow to deep mode is increased with increasing height of anchor. 4. For a constant anchor height, as the width of anchor increases the ultimate pullout resistance also increases. However, considering the efficiency of anchor for unit area, width of anchor does not appear to have any sigrnificant contribution on increasing anchor city. 5. Anchor capacity has a linear relation to sand density for any given section and the rate of change increases as the section increases. Critical depth determining the failure patterns of anchor is decreased with a decrease of sand density. 6. With increasing inclination angle, size of anchor, and decreasing embedment ratio, the ultimate pullout resistance of anchor under inclined loading is significantly decreased. 7. The ultimate pullout resistance of double anchor, a method of improving single of anchor capacity, is influenced by the center - to - center spacing adjacent anchors. It is also found that tandem and parallel anchor rigging arrangements decrease the anchor system capacity to less than twice the single anchor capacity due to anchor interference.
Jacket anchor was developed to increase the pullout resistance of general ground anchor in soft ground, and the mechanism of pullout resistance of jacket anchor was analyzed. Also, the ultimate bond stress of jacket anchor was estimated by ultimate resistance which is determined by field tests. Grout milk was injected into the jacket to make grout bulb of jacket anchor. The formation of grout bulb of jacket anchor increases the diameter of grout bulb, ground strength and confining pressure between anchor grout and soil. From the twelve field test results, it was observed that the pullout resistance of jacket anchor is 15.38~295.02%(average 83.53%) greater than that of general ground anchor, and plastic deformation of jacket anchor is 20.78~1,496.45%(average 288.78%) smaller than that of general ground anchor at the same load cycle. Especially, it was investigated that the increase of ultimate resistance over 200% and the reduction of plastic deformation over 600% was obtained in gravel layer. It means that the jacket anchor is superior to the general ground anchor in gravel layer. Finally, the ultimate bond stress was proposed to design jacket anchor.
본 연구에서는 국가건설기준이 한계상태설계법으로 전환됨에 따라 현재 연구기반이 미약한 쏘일네일링의 LRFD 설계법 개발의 일환으로 인발저항에 대한 저항편향계수를 분석하였다. 쏘일네일링의 설계 및 시공 기술수준 등 지역적 특성을 반영하기 위하여 국내 비탈면과 굴착공사에서 수행된 인발시험 자료를 수집하고, 지반특성, 쏘일네일의 제원, 인발시험 결과 등으로 구성된 데이터베이스를 구축하였다. 쏘일네일링의 인발저항에 대한 저항계수를 보정하기 위하여 국내에서 가장 많이 이용되며 비교적 자료수가 충분한 중력식과 가압식 그라우팅공법의 인발저항에 대한 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수는 1.144~1.325으로 실제 극한인발저항력을 비교적 보수적으로 예측하고 있으며 미국의 연구사례(NCHRP Report)보다 안전측으로 설계가 이루어지고 있으나, 인발저항력에 대한 불확실성은 $COV_R$=0.27~0.43으로 비교적 큰 것으로 나타났다. 또한 가압식 그라우팅공법은 중력식 그라우팅공법에 비해 내재된 안전여유가 많으며, 실제 발휘되는 극한인발저항력의 불확실성이 낮은 것으로 분석되었다.
압축 부재인 PHC 말뚝(직경 600mm)도 강선의 부착력을 높이면 83.6~91.6tonf의 극한 인장력에 대해 구조적으로 저항할 수 있는 것으로 실험결과 나타났다. 이러한 시험결과에 안전율을 고려하여 적절한 허용값을 제시하면 부상방지 앵커를 대체하거나 절감시킬 수 있는 것으로 기대되었다. 이를 위해서는 구조적 인장성능과 함께 실제 지반에 시공된 매입말뚝의 인발저항 거동이 규명되어야 한다. 본 연구에서는 현장에 시공된 실제 매입말뚝의 인발거동 특성을 파악하기 위하여 정적 인발재하시험을 실시하여 주면마찰력 산정식과 비교하였다. 또한, 간편하게 인발저항력을 평가하기 위하여 PDA를 이용한 동재하시험을 실시하여 정적 인발재하시험 결과와 비교하였다. 그 결과, 매입말뚝의 시멘트풀이 충분히 경화한 후인 15일 후에는 LH 주면마찰력 산정식의 마찰력과 정적인발재하시험결과가 잘 일치하였고 동재하시험에서 구한 마찰력과도 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권1호
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pp.87-97
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2014
In this study, the model tests were conducted on the short piles installed in sands under a horizontal pullout load to investigate their behavior characteristics. From the horizontal loading tests where dimensions of the pile diameter and length, and loading point were varied, the horizontal pullout resistance and the rotational and translational movement pattern of the pile were investigated. As a result, the horizontal pullout resistance of the pile embedded in sands was dependent on the pile length, diameter, loading point, etc. The ultimate horizontal pullout load tended to increase as the loading point (h/L) moved to the bottom from the top of the pile, regardless of the ratio between the pile length and diameter (L/D), reached the maximum value at the point of h/L = 0.75, and decreased afterwards. When the horizontal pullout load acted on the upper part above the middle of the pile, the pile rotated clockwise and moved to the pullout direction, and the pivot point of the pile was located at 150-360mm depth below the ground surface. On the other hand, when the horizontal pullout load acted on the lower part of the pile, the pile rotated counterclockwise and travelled horizontally, and the rotational angle was very small.
지반앵커의 극한인기저항흉을 구하기 위해서는 파괴면의 위치, 파괴면 위의 수직응력 및 마찰각 을 알지 않으면 안된다. 본 연구에서는 평면변형률 모형실험을 통해서, 앵커주변지반의 변형을 관찰하여 파괴면의 위치를 구하고, 앵커표면의 수직응력,전단응력을 실측하므로써 앵커표면의 응력상태를 분석했다. 그리고, 측압계수와 파괴면의 위치의 관계(파괴모-드)를 구하구 무차원 계수인 극한인발저항력계수를 이용하여 극한51기저항력의 산정식을 제안했다.
The ground anchor used in domestic area, which resists by adhesion between anchor body and the ground to the external force, seems not to be adequate for soft ground and urban area where the boundary between structures is close because the ground is disturbed and lost its strength during boring. In order to overcome such a shortcoming an expanded anchor system has been developed. The ground expansion is accomplished by means of Pulse Discharge Technology. In this technology, a high voltage of electricity is stored and discharged in milliseconds which induces high pressure acting on the ground. By making a couple of bulbs, a passive resistance as well as shaft resistance are mobilized, and therefore a higher pullout resistance comparing existing ground anchors is developed.In this study, a couple of full scale tests were conducted in order to figure out how much the resistance of an expanded anchor increases comparing to the straight. As a result, it was found that a remarkable increase in ultimate pullout capacity is observed for the soft ground and as the number of bulb increases. In addtion, as a result of applying to a cut slope reinforcement, it appeared that the length of fixed zone of anchor can be reduced effectively.
양단정착형 네일의 인발력을 평가하기 위하여 여러 조건에 대한 현장실험을 실시하였다. 현장인발시험은 연암, 풍화암 및 토사지반를 대상으로 인발력, 변위 및 그라우트와 네일의 마찰력 등을 측정하였으며, 이의 결과를 동일 조건에서 실시된 일반네일의 시험결과와 비교하였다. 시험결과 한계인발력은 양단정착형네일이 일반네일에 비하여 토사지반에서는 2배 이상, 풍화암에서는 약 1.6배 큰 것으로 분석되었으며, 단위길이당 주면마찰력도 양단정착형네일이 일반네일에 비하여 약 1.8~3배정도 증대되는 효과가 있는 것으로 분석되었다. 또한, 네일종류에 따른 하중전이특성 분석결과 양단정착형네일의 경우에는 변위는 작고, 네일 전 길이에 걸쳐 하중을 균등하게 부담함을 알 수 있다.
To analysis of the embanked slope stability using a jointed reinforcement, the internal stability and the external stability have to be satisfied, respectively. But, because the lengths of ready-made steel-grid were limited, the reinforcements must be connecting themselves to the reinforcing. In this study, the mechanical test was carried out to investigate the tensile failure and the pullout failure at the joint parts of them, which was based on the analysis of reinforced slope in field. Through the tensile tests in mid-air for the jointed steel-grid, the deformation behavior was seriously observed as follows : deformation of longitudinal member, plastic deformation of longitudinal member and of crank part. Those effects were due to the confining pressure and overburden pressure of the surrounding ground. The bearing resistance at jointed part of jointed steel-grid was due to the latter only. The maximum tensile forces were higher about 20kN~27kN than ultimate pullout resistance, but, the results of those was almost the same in mid-soil. The failures of steel-grid occurred at welded point both of longitudinal members and transverse members and of jointed parts. The strength of jointed parts itself got pullout force about 20kN, which was about 65% for ultimate pullout force of the longitudinal members N=2. To the stability analysis of reinforced structure including the reinforced slope, the studying of connection effects at jointed part of reinforcement members must be considered. Through the results of them, the stability of reinforced structures should be satisfied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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