쇄석다짐말뚝의 하중저항계수 설계를 위한 저항계수 산정 = Estimation of Resistance Factors for Load and Resistance Factor Design of Aggregate Pier

국문 초록 (Abstract)

구조물의 대형화와 복합화 경향에 따라 경제적이고 합리적인 최적 설계방안에 대한 요구가 증가하면서 신뢰도를 기반으로 하는 설계법이 세계적인 추세가 되어가고 있다. 국내에서 기초구조물 설계 시 일반적으로 사용되고 있는 허용응력설계법은 하중과 지반의 불확실성을 고려하지 못하고 획일적인 안전율을 적용함으로써 경제적이고 효율적인 설계가 불가능하다는 단점이 있다. 이에 반해 한계상태설계법은 경험적 데이터베이스에 대한 신뢰성 분석을 통해 파괴확률 및 대응 신뢰도지수 (reliability index)를 산정하여 구조물의 안전도를 정량적으로 평가함으로써 일관되고 경제적인 설계가 가능한 장점이 있다. 신뢰성 기반의 설계법 중 미국의 하중-저항계수 설계법 (Load and Resistance Factor Design, LRFD)과 유럽의 유로코드 (Eurocode)로 양분화되고 있는 추세이며, 세계 대부분 국가에서 채택하여 사용하고 있다. 국내의 경우, 2012년 도로교 설계기준(한계상태설계법)이 제정되었고 2015년부터 의무적으로 시행되고 있다. 교량 하부구조설계 기준 (한계상태설계법, 2018)에서는 구조물 기초의 극한한계상태에 대한 LRFD 적용을 위하여 확대기초, 타입말뚝, 그리고 현장타설말뚝에 대한 저항계수를 제시하고 있다. 쇄석다짐말뚝 공법은 지중에 자갈이나 쇄석을 이용하여 다짐말뚝을 형성함으로써 연약지반을 보강하는 공법으로 기초지반의 지지력 증가, 침하량 감소, 액상화 방지 등 다양한 지반개량 효과를 얻을 수 있으며 환경적, 경제적 공법으로 알려져 널리 사용되고 있다. 우리나라에서는 1990년대부터 해성 점성토 지반의 개량을 위해 주로 모래다짐말뚝 공법이 많이 사용되어 왔으나 최근에는 모래수급 부족 및 단가 상승으로 모래 대신 쇄석다짐말뚝의 적용이 증가하고 있다. 하지만 아직까지 쇄석다짐말뚝으로 개량된 지반에 대하여 LRFD 적용을 위한 저항계수는 국내설계기준에 반영되지 않고 있다. 본 연구에서는 쇄석말뚝공법의 저항계수를 산정하기 위하여 양질의 현장재하시험 자료로부터 저항편향계수의 통계적 특성을 분석하고 지반 불확실성 및 시공 오차를 고려한 총 저항편향계수를 산정하였다. 최종적으로 일계이차모멘트법을 통하여 목표 신뢰도지수에 대한 하중비 및 비배수전단강도의 변동성에 따른 쇄석말뚝공법의 저항계수 보정을 수행하였으며 그 영향을 평가하였다.