속채움 콘크리트와 철근으로 보강된 대구경 합성 PHC말뚝의 휨성능 평가

Abstract

최근 구조물의 대형화에 따른 큰 지지력의 말뚝에 대한 수요가 증가하는 추세이다. 이에 따라 기성 PHC말뚝의 경우에도 700~1,200 mm 범위의 대구경 말뚝에 대한 활용이 증가하고 있고 최근 국내 현장에 적용되고 있다. 이 연구에서는 대구경 PHC말뚝의 휨성능을 향상시키기 위해 철근과 콘크리트로 보강하여 합성 PHC말뚝을 제작하였다. 휨강도 평가는 4등분점 제하실험을 통해 변위제어 방법으로 수행되었다. 휨실험을 통해 LICPT 실험체 횡방향 철근의 변형률 분포를 분석한 결과 횡방향 철근의 배근은 전단균열의 진전과 균열폭 제어에 효과적인 것으로 나타났고, 복부전단균열 발생을 억제할 수 있었다. LICPT 실험체는 LICP 실험체 보다 휨강도가 약 1.08배, 중앙부 변위가 약 1.19배 증가하였고, 횡방향 철근의 배근은 말뚝의 연성적인 휨거동 확보에 유리한 것으로 나타났다. 말뚝 제작시 사용되는 각각의 재료가 휨강도에 기여하는 수준을 층상화 단면 해석으로 계산된 축강도-휨모멘트 상관도를 통해 평가하였다. 기성 PHC말뚝과 LICP 실험체의 실제 휨강도를 1.13배, 1.16배의 안전율로 예측할 수 있었다. A demand of high bearing capacity of piles to resist heavy static loads has been increased. For this reason, the utilization of large diameter PHC piles including a range from 700 mm to 1,200 mm have been increased and applied to the construction sites in Korea recently. In this study, in order to increase the flexural strength capacity of the PHC pile, the large diameter composite PHC pile reinforced by in-filled concrete and reinforcement was developed and manufactured. All the specimens were tested under four-point bending setup and displacement control. From the strain behavior of transverse bar, it was found that the presence of transverse bar was effective against crack propagation and controlling crack width as well as prevented the web shear cracks. The flexural strength and mid-span deflection of LICPT specimens were increased by a maximum of 1.08 times and 1.19 times compared to the LICP specimens. This results indicated that the installed transverse bar is in an advantageous ductility performance of the PHC piles. A conventional layered sectional analysis for the pile specimens was performed to investigate the flexural strength according to the each used material. The calculated bending moment of conventional PHC pile and composite PHC pile, which was determined by P-M interaction curve, showed a safety factor 1.13 and 1.16 compared to the test results.