유한요소해석을 이용한 성토지지 말뚝의 연직 하중 분담률 산정

초록

고속철도의 노선은 열차의 주행안정성을 위하여 최대한 양호한 조건을 가진 지반에 선정되어야 한다. 그러나 최근 노선의 증가와 노선 선정의 어려움으로 인하여 연약지반을 통과하는 콘크리트 궤도구간이 늘고 있으며, 기존의 연약지반처리공법으로 콘크리트 궤도의 엄격한 허용침하량 기준을 만족시키는데 어려움을 겪고 있다. 이에 대한 대책공법으로 연약지반 위 성토체의 자중과 공용 중 발생하는 하중을 연약지반 내 말뚝을 통해 지지층으로 전달시킴으로써 연약지반이 받는 하중부담을 줄이는 성토지지말뚝공법이 대두되고 있다. 성토 및 공용하중이 말뚝으로 유도되는 과정 중 성토체 내에 지반아칭효과가 발현되도록 설계하는 것이 공법의 핵심이며, 이때에 연약지반에 가해지는 하중부담이 급감하는 것으로 알려져 있다. 향후 대책공법으로써 성토지지말뚝공법의 설계 및 적용을 위해서 국내 건설재료와 지반의 물성을 고려한 지반아칭현상의 검토가 필요하다. 연약지반 내 성토지지 말뚝은 삼각형 혹은 사각형의 일정한 패턴의 간격으로 시공되므로, 본 논문에서는 말뚝단면의 도심을 기준으로 상부 성토체를 축대칭조건의 사각형 연속체요소로 모사하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 연약지반의 강성에 따라 말뚝두부와 연약지반에 전달되는 연직 하중 분담률을 분석하였다.