본 연구에서는 지상구조물이 하중을 받게 되면 지반의 침하나 측방유동, 전단변형이 발생하게 된다. 이러한 구조물의 변형의 원인은 지반의 불균질성과 지층구조의 차이의 파악이 부족함에서 발생하는 경우가 대부분이다. 일반적으로 지반은 기반암의 생성원인과 풍화의 영향, 지하수의 존재 유·무, 환경적 요소 등에 의해 많은 영향을 받으며 동일한 지역에서도 각 위치에 따라 지반의 층 두께, 강도, 압축특성 등의 따라 다르게 나타나는 경우가 많다. 따라서 지반의 지지력 및 침하 특성을 파악하기 위해서는 충분한 지반조사를 실시하여 구조물이 설치될 영역의 지반 공학적 특성을 충분히 파악하여야 한다. 기존 팽이기초공법은 일본에서 특허기술로 개발되어 최근 국내에 도입된 팽이형기초공법이 있다. 효과는 주로 횡방향 유동의 방지에 따른 침하의 억제와 지지력의 증대로 볼 수 있다. 이러한 효과는 현장과 실내에서 수행한 재하시험의 결과 및 유한 요소 해석 기법에 의한 수치해석 결과를 비교 분석한 것을 알 수 있으며, 이 공법으로 시공된 몇몇의 구조물에서 상당한 양의 침하량 감소 및 지지력 증대의 효과가 나타난 것으로 보고된 바 있다. 그러나 기존 팽이기초공법과 메커니즘이 비슷한 사각 피라미드 기초는 모양 및 형태가 달라 아직까지 국내에 소개된 바가 없지만, 사각 피라미드 기초의 시공 가능성 등의 측면을 고려하여 개량을 통해 지반의 침하량 감소 및 지지력 증대를 추구한 기초 공법이라 할 수 있다. 따라서 사각 피라미드 기초의 역학적 거동 및 특성을 파악하고 시제품을 제작하여 구조체의 침하량을 정밀히 산정함으로써 지반의 침하에 대한 안전성 증대의 효과를 기대할 수 있다.

본 연구에서는 대표적인 연약지반인 직접기초와 쇄석기초 공법을 연구 대상으로 결정하여 형상에 따라 변형된 사각 피라미드 기초와 비교 분석하고 3차원 유한요소해석을 이용한 침하량을 검토하고 수치해석시 연약지반의 지반조사의 결과를 가지고 지반 특성치를 의미 하는 토질 정수를 산정한다. 또한, 지층 조건에 따른 해석은 사각 피라미드 기초의 하중-침하 특성을 분석하고 구조물에 생기는 전체 침하 또는 부등 침하, 기초 지반의 지지력 부족으로 인한 성토의 파괴, 구조물의 부족으로 인한 인접지반의 융기, 지진에 의한 기초지반의 액상화 및 액상화에 의한 지지력 감소로 인한 영향 등을 고려할 수 있다.이와 같은 문제점이 있는 연약지반은 구조물의 설치 목적과 지반의 특성에 따라 일반적으로 거동이 달라질 수 있으며, 따라서 설계에 적용되는 기존의 침하량 산정 방법들에 대해 살펴보고 정확한 이해와 평가를 하여 기초 지지력 및 침하에 대한 안전성 증대에 목적이 있다. 유한요소해석을 통하여 설계시 기초 지반 조건과 기초 하부에 채움쇄석을 설치하여 interface 요소를 고려하였고 하중분산 효과를 가질 수 있도록 하겠다.본 연구에서는 연약지반에 사각 피라미드 기초공법을 이용하여 시제품을 제작하여 영향폭 1.0mx1.0m (4x4열)의 영향을 고려한 총 침하량을 산정하고 각기 다른 형태의 기초를 동일 조건의 재하폭 조건에 따라 압밀 침하량을 3차원 유한요소 해석을 통하여 압밀 침하 특성을 비교 분석한다. 또한, 지지력 보강 연속 구조체를 개발 제작함으로서 구조물의 기초에 강성지반을 형성하고 하중을 넓게 분포시켜 연약 지반상에 전달되는 응력을 감소시킴으로서 침하량을 줄일 수 있고 상재 하중에 대한 저항능력을 증대시키는 효과를 갖도록 한다.

프리캐스트 콘크리트 아치 암거는 현장 타설식 암거에 비해 구조물의 고품질화 및 반복적인 대량생산으로 원가 절감과 건식화 시공으로 인한 공정의 단순화와 공기가 단축되는 이점을 지니고 있다. 따라서 본 연구는 상재 허용하중을 확보하고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 경제성을 고려한 고성능 프리캐스트 아치 암거를 개발하고 향후 고성능 프리캐스트 아치 암거를 생산하기 위한 기초적인 자료를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 기존의 보통 포틀랜드 시멘트를 이용한 프리캐스트 아치 암거의 경제성 및 내구성, 강도특성을 개선하고자 고로슬래그를 이용하여 최적의 배합비를 산출하고, 이를 토대로 중성화, 염해, 동결융해 등의 시험을 통해 내구성을 확보하고, 휨 성능을 확인하고자 실물아치암거를 제작하여 외압강도시험을 실시하였다. 또한 구조해석을 통해 응력검토를 하였다. 내구성 검토 결과, 분말도 6,000cm2/g을 가진 고로슬래그 미분말을 50%로 혼입한 콘크리트가 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트보다 염화물이온 투과성에 대한 저항성 및 동결융해 저항성 등 기초물성 및 내구성이 개선됨을 알 수 있었다. 아치암거에 대한 휨 시험 결과, OPC에 비해 GFSC6의 경우는 크게 구조적 성능이 떨어지지는 않는 것으로 나타났으며, 균열양상 및 연성도에서는 우수함을 나타냈다. MIDAS CIVIL 2006으로 판해석 결과 시험체의 휨 거동을 잘 묘사하는 것으로 나타났으며, 처짐의 경우 시험체의 시험결과보다 크게 나타났지만, 처짐 양상은 비슷한 것을 알 수 있었고, 벽체와 상부 슬래브에 발생하는 응력은 부재가 허용하는 균열응력값 이내로 나타남에 따라 사용하중 상태에서의 응력검토는 안전한 것으로 판단된다.