This thesis studied the scale effects on bearing capacity and settlement characteristics by using FEM. The conclusions of the study are as follows. 1) For sandy soil, the bearing capacity ratio increased in the form of logarithm as the foundation width increased. Hence application of static mechanic theory results in overestimation of the bearing capacity when the bearing capacity should be derived from plate loading test results. 2) In clayey soil, the characteristics of the bearing capacity associated with foundation width met Terzaghi's bearing capacity theory. 3) In sandy soil, the settlement ratio increased non-linearly as foundation width increased. However, in clayey soil, the settlement ratio increased linearly. 4) In ordinary soil, the foundation width - settlement ratio turned out to be close to that of sandy soil.
The settlement, bearing capacity, axial force, and skin friction responses of pervious and impervious concrete piles in silty and sandy underlying layer foundations and of pervious concrete piles in model tests were determined. The results showed that pervious concrete piles can exhibit high strengths, provide drainage paths and thus reduce foundation consolidation time. Increasing the soil layer thickness and pile length could eliminate the bearing capacity difference of pervious piles in a foundation with a silty underlying layer. The pervious concrete piles in the sandy underlying layer were more efficacious than those in the silty underlying layer because the sandy underlying layer can provide more bearing capacity than the silty underlying layer. The results indicated that the performances of the pervious concrete piles in the sand and silt foundations differed. The pervious concrete piles functioned as floating piles in the underlying layer with a lower bearing capacity and as end-bearing piles in the underlying layer with a higher bearing capacity.
본 연구는 지반 위 얕은 기초의 지지력에 대한 특성을 파악하기 위하여 지반 조건, 기초 크기, 기초 형상 등의 다양한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 기존의 지지력 이론과 비교 검토하였다. 유한요소해석 결과 극한지지력은 기초크기에 따라 지지력이 거듭제곱이나 로그 식으로 차츰 수렴하였고, 지반강도가 증가할수록 지지력 증가가 커지지 않는 직선적인 변화를 보였다. 기존 지지력 이론과 비교한 결과 순수모래는 지지력 비($q_{FEA}/q_{theory}$)가 Terzaghi식의 결과와 가장 유사하였다. 순수점토는 약 0.4~0.6, 일반토사는 0.3~1.3 정도로 산정되었고, 지반강도가 증가할수록 지지력 비가 감소하면서 1.0 이하로 나타났다. 기초 크기에 따른 지지력을 1.0m 기초의 지지력으로 정규화시킨 지지력 비($q_u/q_{u(1.0)}$)는 순수모래에서 ${\phi}=25^{\circ}$, $30^{\circ}$, $35^{\circ}$일 때 이론식의 35%, 15%, 5% 정도로 산정되었고, 순수점토는 크기 효과가 없었으며, 일반토사는 지반강도가 작은 경우에 순수모래의 이론식에 대해 약 10% 이하로 나타났다. 지반강도 증가에 따른 지지력 비는 내부마찰각의 영향이 큰 것으로 나타났다. 기초형상별 지지력 비에 따른 형상계수는 기초형상에 따라 다르게 나타났고, 원형기초는 1.5, 정사각형 기초는 1.3, 직사각형 기초와 연속 기초는 1.1~1.0의 형상계수를 나타내었다.
This study results of performed field load test in order to estimate the best pile length assessment and allowable bearing capacity of the pile foundation. End of initial driving(EOID) and restrike of pile dynamic loading tests were performed to calculate allowable bearing capacity of the experimental pile side and results were compared with the allowable bearing capacity estimated by theory. The results of allowable bearing capacity by EOID test is $1.08{\sim}1.21$ in the range of compared to the capacity calculated by the Structure Foundation Design Criterion. Allowable bearing Capacity by restrike of pile dynamic loading test is $1.32{\sim}1.48$ in the range of compared to the Structure Foundation Design Criterion. The Foundation Design Criterion underestimated the pile capacity. If the bearing capacity calculated by Structure Foundation Design Criterion is 100, EOID of pile dynamic loading test is 116, restrike of pile dynamic loading test is 138 for 20m pile used in this experimental.
When a foundation on the ground with tunnel is constructed, the ultimate bearing capacity of a footing is reduced by tunnel. In practice, structure may bate a considerable damage because of large settlement. This study shows that the settlement which is caused by variety of the ultimated bearing capacity leads fatal damages to the footing above tunnel. Therefore, it is necessary to study on the reduction both of the ultimate bearing capacity which leads a failure and of tolerable settlement which satisfies the safety of the building. For this reason, the variety of ultimated bearing capacity was analyzed using tub-dimensional elasto-plastic finite difference method in this paper. As a result, bearing capacity of the foundation above tunnel should be determined after establishing limit of allowable settlement and considering reduction-ratio of bearing capacity.
The laboratory tests on geogrid-reinforced sand were conducted with considering embedment effect. The relative densities of sand are 60% and 80%, respectively. The embedment depths of foundation were varied as D$\_$f/B=0, 0.5, 1.0. Based on the model test results, (u/B)$\_$cr/, BCR$\_$u/, and (b/B)$\_$cr/, were determined. The optimum depth of reinforcement was determined. The embedment depth of foundation is greatly contributed on the bearing capacity of geogrid-reinforced sand.
To analyze a bearing capacity for pile groups, a number of model tests have been done and theoretical methods studied. In the case of design of group pile bearing capacity is calculated with only pile capacity. But uncertainty of bearing capacity and behavior of foundation cap(raft) leads to conservative design ignoring bearing effects of foundation cap. In the case of considering bearing capacity of foundation cap, the simple sum of bearing capacity of foundation cap and pile groups cannot be the bearing capacity of total foundation system. Since cap-pile-soil interaction affects the behavior of pile groups. Thus, understanding cap-pile-soil interaction is very important in optimal design. In this paper, the piled raft behavior is studied through model tests of 2$\times$2, 2$\times$3, 3$\times$3 pile group. Changes of behavior of pile group foundation by touching effects of foundation cap with soil are studied. Also changes of spacing between piles. Foundation cap is made of rigid steel plate and piles are made steel pipes. From this model tests, the changes of behavior changes of pile groups by touching effects of foundation cap with soil are studied.
국내에서는 여러 가지 형상 및 친환경적인 보강토옹벽 구조물의 시공은 최근 많이 확대되고 있다. 전체구조물의 안정과 더불어 블록에 발생되는 균열은 대부분 원인으로 기초의 침하에 의한 경우가 많다. 본 연구에서는 기초지반의 부등침하와 관련하여 기초지지력의 설계시 평가법 및 시공시 평가법에 대하여 고찰하였다. 현장에서 실시되고 있는 실제 시공사례를 이용하여 보강토옹벽의 안정을 기초지지력을 만족하지 못하는 경우에 대한 대책방안을 제시하고 그 방안의 활용성을 제시하였다. 보강토옹벽의 기초부분은 전체사면의 잠재적 활동면의 범주내에 있게 되므로 기초지지력을 담당하는 지반은 지반의 활동저항력에 영향을 받게 된다. 따라서, 기초지지력을 부담하는 기초지반은 지지력에 대한 안정을 만족할 뿐 만 아니라 전체사면활동에 저항하는 억지능력에 대하여도 고려되어야 한다.
최근 구조물 기초가 풍화암상에 위치하는 경우가 증가하는 추세로 풍화암상 기초의 적정 설계 지지력을 평가하고자 국내 지반조사서상 제안된 풍화암 기초 허용 지지력을 조사하였다. 조사 결과 몇몇 현장에 제안된 풍화암 허용 지지력은 약 400~700kN/m2 수준으로 그 편차가 큰 편이며 보수적인 값으로 판단되었다. 지반의 기초 허용 지지력은 설계 초기 기초 형식 결정에 중요한 지표로, 그 결정에 따라 공사비 및 공기에 큰 영향을 줄 수 있다. 이에 본 연구에서는 적정한 풍화암 지반의 허용지지력을 평가하고자 풍화암 지반에 대하여 총 6회의 대형 평판재하시험을 실시하고 지지력 및 침하 특성을 분석하였다. 시험 결과 지지력은 모두 1,500kN/m2이상으로 평가되었으며 기존 지지력 공식과 비교하였을 때 공내재하시험에 의한 지지력 평가식이 본 시험결과와 유사함을 확인하였다. 또한 대형 평판재하시험의 하중-침하 거동 역산에 의한 지반의 탄성계수는 공내재하시험의 탄성계수(E) 값 적용이 적절하다고 평가되었다. 본 연구에서의 대형 평판재하시험 결과 및 국내 타 현장에서의 평판재하시험 사례 등을 종합하여 볼 때 풍화암 허용 지지력은 1,000kN/m2 이상으로 평가된다. 그러나 기초 침하량은 기초 크기 증가에 따라 비례하므로 구조물 허용 침하량 기준에 따라 허용 지지력은 제한되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 수치해석적 방법으로 기초 크기 및 풍화암 두께에 따른 기초 예상 침하량을 평가하였으며, 풍화암 지반상 기초 허용지지력이 1,000kN/m2 이상일 수 있는 기초 크기 및 지반 조건을 표로 제안하였다. 이는 기초 설계 초기 기초 형식 결정에 유용하다고 사료된다.
Top-Base Method is a stabilization method for light weight structures particularly in the soft ground. It is widely used for the increment of bearing capacity and the effect of restraining settlement when the bearing capacity of the ground is not enough. Top-shaped cone concrete foundations are installed in graveled laid over soft ground. The principle of the basic method is to maximize effect of dispersing the overburden pressure by increasing the contact area of the top-shaped cone. Therefore, the bearing capacity is increased and the settlement is decreased by the embedded resistance of pile part in the ground. In this paper, the plate bearing test was conducted to evaluate the feasibility of Top-Base foundation. Based on the test results, the coefficient of subgrade reaction, elastic modulus, and settlement of foundation on reclaimed land was derived.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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