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.

Traditional piles used for deep foundation, such as steel, concrete, and timber, are susceptible to corrosion and a reduction in structural capacity over time. This has led to the development of new materials like concrete-filled FRP piles (CFFP). CFFP is a composite pile filled with concrete and covered with a fiber-reinforced plastic (FRP) shell, providing non-corrosive reinforcement and protection to the concrete. As a result, CFFP is a highly promising candidate for implementation in various fields due to its structural advantages and necessity. Compared to traditional concrete piles, CFFP can be installed with less damage and a lower blow range due to its elastic modulus, damping ratio, and specific weight. The bearing capacity of a pile is influenced by various factors, including its stiffness, residual stress, and axial load resistance. Due to competitive pricing, glass fiber has been widely utilized, and there is a growing interest regarding carbon-fiber-reinforced concrete piles due to the excellent mechanical properties of carbon fiber. The remarkable stiffness and strength attributes of carbon fibers are evident in CFRP-confined piles, which present a notably wide range of load-bearing capacities, boasting an ultimate axial load capacity ranging from 500 to 4000 kN. Furthermore, CFFPs have been confirmed to have superior lateral load resistance compared to conventional piles, attributed to the reinforcement provided by FRP materials. Conventional piles face a challenge in that their structural characteristics deteriorate in the corrosive marine environment, with a projected lifespan of less than 20 years. In contrast, the service life of CFFPs is estimated to range from 50 to 75 years.

국가관리 간척지내 원예단지 조성에 필요한 기반기술 중에 하나인, 온실기초 연구가 부족한 실정이며 고사양의 PHC파 일을 대체하기 위한 대안을 검토하고자 하였다. 지반개량공법 중 심층혼합처리공법(DCM) 적용시 허용지지력과 침하량 산정을 통하여 온실기초 공법으로써의 적용가능성을 검토하였다. 새만금간척지 농생명용지 1공구 지반조사를 통해 지반 특성을 파악하고, Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Schmertmann 이론식을 적용하여 허용지지력과 침하량을 산정하였다. 직경 800mm를 기준으로, 독립 기초 폭과 길이가 3－6m 이고, 기초 심도 3－7m 조건에서 허용지지력과 침하량을 검토하였다. 온실기초 심도가 얕고 콘크리트 매트 간격이 넓을수록 시공비가 절감되는 측면을 고려하여 독립 기초 폭과 길이가 4m, 기초 심도가 3m인 경우가 가장 적합한 것으로 판단 되었다. 독립 기초 폭과 길이가 4m이고, 기초 심도가 3m인 조 건에 대한 해석 결과로 허용지지력은 169kN/m2, 침하량은 2.73mm로 지지력은 이론식 대비 5.6%의 오차를, 침하량은 62.3%의 오차범위를 나타냈다. 향후, 위 검증된 설계 값을 기준으로 구조 시험과 침하모니터링을 통해 신뢰성을 검증하고자 한다. 그 외 나무말뚝, 헬리컬기초 등 유리온실, 내재해형온 실에 적용 가능한 기초 공법과의 비교 검증을 통해 각각의 장, 단점을 파악하고 PHC 파일의 대체 가능 유무를 검토할 예정이다. 이는 온실 유형별 시공 공법을 선정하는데 필요한 기초 데이터로 제시될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 수평하중을 받는 깊은 기초에서 나타나는 지반과 기초의 상호작용을 분석할 목적으로 전통적인 소성이론을 응용하여 개발한 단자유도의 매크로요소 모델을 제시하였다. 제시한 매크로요소 모델은 지반에 매립된 깊은 기초가 수평하중을 받을 때 지반과 기초사이에 발생하는 응력의 제 성분을 각각 모델링하고 합성함으로써 구성하였는데, 이는 기초와 지반의 상호작용을 단순 스프링으로 모델링하는 기존의 방법에 비해 상호작용에 관련한 응력을 성분별로 분리하여 제공하는 장점이 있다. 본 연구에서는 상호작용과 관련한 응력의 제 요소를 마찰력과 측압저항으로 크게 분류하고 각 요소를 소성이론을 이용하여 모델링하였으며, 최종적으로 이들을 병렬로 조합하는 방식으로 매크로요소를 구성하였다. 제시한 매크로요소를 이용하여 점성토에 매립한 깊은 기초가 수평하중을 받는 경우를 해석한 결과 기초의 전체적인 거동과 더불어 상호작용 매크로요소를 구성하는 각 요소들로부터 상호작용 음력의 제 요소들을 분석해 냄으로써 기존 모델에 비해 개선된 결과를 얻을 수 있었다.