송전철탑의 심형기초 시공 시 안전확보가 매우 중요한데, 무거운 철근을 취급하는 작업자의 중대 재 해 위험이 크고 실제로 심형기초를 위한 철근공 작업자들의 사고가 끊이질 않는 실정이다. GFRP는 철근 이상의 인장강도를 갖도록 제작이 가능하고, 철근에 비해 무게가 가벼워 취급이 용이하며 시공 편이성이 높다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 철근을 대체하여 GFRP를 보강근으로 활용한 심 형 기초의 구조설계에 대해 다루었다. 국내 송전철탑 설계기준(가공송전선용 철탑기초 설계기준, DS-1110, 한국전력) 및 ACI440.1R-06 설계기준을 참고하여 GFRP 보강근이 적용된 심형 기초의 구 조검토를 수행하여 GFRP 보강근의 적용성을 검토하였다. 송전철탑의 심형 기초 단면에는 휨모멘트와 축력이 동시에 작용하며 심형기초의 주체부 및 구체부 특성에 따라 축력에 의한 편심모멘트가 추가로 작용한다. 이에 따라 설계 검토는 휨 및 축력이 동시에 작용하는 경우에 대해 수행되었다. 국내 기준 (DS-1110)의 구조검토는 허용응력설계법의 형식을 취하므로 축력과 휨모멘트에 의한 최대응력을 산 정하여 허용응력과 비교하였고, 강도설계법을 통한 구조검토는 보강된 단면의 P-M 상관도를 작도하 여 휨모멘트 및 축력이 동시에 작용하는 경우 구조 안전성 확보 유무를 판단하여 GFRP 보강재를 배 근한 단면의 설계적정성을 판단하였다.

Generally, the Load of upper structures is transferred to concrete foundations through columns supporting them. So, the anchor connection system is usually adopted in order to connect the columns and the concrete foundations. To apply this system, the column-foundation connections need to be designed with enough stiffness. This study was experimentally conducted to effectively improve the structural detail of circular CFT column-foundation connections, to which axial and lateral load simultaneously apply. For this study, the test specimen with a general anchor and an anchor frame, and the specimens with the high-tension bolt and inner reinforcement were fabricated. In addition, double base plates were adopted to have the enough stiffness of connections. The behavioral characteristics and the failure mode were investigated and compared, and the improvement of structural detail of circular CFT column-foundation connections was suggested.

We evaluated structural performance of Frame for uniformly distributed load to micro piles which was arranged in a line. We predicted behavior and load distribution with Abaqus which is general finite analysis program. And Structrual experiment was conducted using full scale test model.

교량, 항만 및 각종 구조물과 산업설비에 대한 설계는 주로 결정론적 해석방법(Deterministic Analysis)에 의해 수행되고 있다. 그러나 구조물에 내재된 확률변수의 불확실성에 대한 영향을 보다 명확하게 평가할 뿐만 아니라 경제적인 설계를 위해서는 보다 개선된 평가방안이 요구된다. 이 연구에서는 터빈발전기 기초를 대상으로 합리적인 설계를 위해 확률유한요소법을 이용한 구조신뢰성해석을 수행하였다. 이를 위해 확률유한요소법을 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하였으며, 대상 구조물의 부재강성 및 지진하중 등을 확률변수로 고려하여 동적응답해석 및 구조신뢰성해석을 효율적으로 수행할 수 있는 개선된 해석프로그램을 작성하였다. 작성된 해석프로그램을 이용하여 주요부재의 변위 및 부재력 응답에 대한 분산특성을 검토하였다. 아울러, 구조신뢰성해석에 따른 신뢰성지수 및 파괴확률을 제시함으로써, 대상 구조물의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다. 이 연구결과는 향후, 터빈발전기 기초의 개선된 설계방안을 설정함에 있어 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

This study was made to examine the motion characteristics according to the reinforcement of the reinforcement length and stiffener reinforcement for shear reinforcement to the foundation structure reinforced with shear reinforcement steel plate. Experimental study was made after specimen was installed on the ground as the same as in the practical site. Reinforcement lengths of the steel for shear reinforcement are divided into 1,000 mm, 1,200 mm and 1,400 mm in the specimen and as for reinforcement method of the stiffener, 4 stiffeners with interval of 100mm reinforced with the same materials as the shear reinforcement were manufactured for the experiment. Considering result of the experiment, it is expressed that no effect of the stiffener reinforcement was found and regarding the reinforcement length of shear reinforcement material the crossed point of the two converted lines of the value that the shear force is expressed in the bearing power in the expanded dangerous section and the value that the shear capacity receivable by the reinforcement materials in the dangerous section is proposed as effective reinforcement length.

본 연구에서는 기존의 원형단면 CFT 기둥-기초부 연결부의 문제점을 분석하고 이를 개선하기 위한 구조상세를 제안하였다. 앵커를 이용한 구조물의 연결은 원형단면을 가진 CFT 기둥의 경우 하부에 베이스플레이트를 설치하게 된다. 기초부 설계시 앵커의 연결성능을 향상시키기 위하여 앵커프레임을 설치하게 되는데 이는 설계시 구조물의 구조상세가 복잡해지게 되며 시공 규모 또한 증가하게 된다. 또한 상부의 하중이 커짐에 따라 연결부의 앵커배치가 2열,3열로 증가하여 기초부와 콘크리트의 연결상세가 복잡해지고 경제적인 설계의 어려움이 있다. 이러한 기초부의 과도한 설계를 개선하기 위하여 새로운 구조상세에 대한 연구가 필요하다. 앵커연결을 지지하는 앵커프레임에 대한 구조상세를 개선하기 위하여 기존에 사용된 앵커대신 고장력 볼트를 사용하여 연결성능을 향상시켰으며 앵커프레임의 생략을 유도한 구조상세를 제안하였다. 이러한 연결상세의 합리적인 검토를 위하여 기존의 설계법과 고장력 볼트를 이용한 시험체를 각각 제작하였고 실험을 통하여 거동특성을 분석하였다. 고장력 볼트의 적용성을 확인하여 CFT 기둥-기초부의 연결성능을 향상시키기 위한 다양한 구조상세를 제안하였다. 고장력 볼트의 전단연결재 설치, 내부보강형식에 따른 구조상세 등 총 4가지의 설계변수를 기준으로 하여 시험체를 제작하였으며 탄성영역에서의 변형률 분포특성과 하중-변위관계를 통한 이력거동특성에 대한 검토를 수행하였다. 또한, 실험결과의 분석을 통하여 기둥부와 연결부의 강도평가를 실시하여 연결구조에 대한 개선된 구조상세를 제안하였다. 개선된 구조상세를 기준으로 유한요소해석을 실시하고, 이에 대한 타당성 검증 및 설계변수를 설정하여 이론에 의한 강도평가를 실시하고 개선된 구조상세에 대한 영향을 검토하였다.

일반적으로 송전철탑 부재들의 보강은 적절한 그라우팅재를 활용한 인젝션과 구조 보강재 부착을 이용한 단면 확장에 따른 강성보강 방식을 주로 사용한다. 이와 같은 그라우팅 인젝션 및 단면보완은 주로 축력능력을 확장시키는 데에 의미를 갖는다. 그렇지만 보다 안정적 상태를 유지케 할 수 있는 보강방안이 적극 요구되는데 그 방법은 좌굴에 의해 손상을 받은 부재를 원상태의 길이로 환원시키고, 또한 내부적 보강효과를 동시에 갖는 새로운 부재로 교체하는 것이다. 본 연구에서는 기초침하로 구조적 손상을 받은 송전철탑의 손상회복을 위한 실증적 과정으로 우선 현장에서의 손상도 확인점검과 손상상태 및 회복상태에 대한 수치 해석적 결과를 도출하였고, 새롭게 고안한 잭킹시스템을 이용하여 보강된 부재를 교체하는 과업을 수행하였다. 이 결과는 송전철탑 유지관리의 차원상승 효과를 갖게 한다.