송전용 강관주 현장타설말뚝기초의 거동해석 기법 개발

Abstract

최근 기간 송전선로의 고전압화, 대용량화로 인해 철탑이 대형화함에 따라, 기초도 대형화되고 있고 도심지 송전철탑으로 강관주 철탑의 사용이 증가되고 있다. 특히 2004년부터 송전 2회선 Cable Head 철탑형식으로 강관주 철탑의 적용을 의무화하고 있어 강관주 철탑의 적용이 급격히 증가될 것으로 예상된다. 민간부분에서는 주로 공장 내 전기 공급을 위한 철탑형식으로 적용되어 왔으며 거동형태가 비슷한 대형 조명탑을 위한 구조물에 적용되기도 하였다. 공공부분에서는 주로 기존의 사각철탑 설치에 따른 민원 및 높은 보상비에 대한 대책으로 미관이 우수하고 부지점유면적을 획기적으로 감소시키기 위해 도심지에서 강관주 철탑을 적용하였다. 또한, 하천에 근접하여 부지면적에 제약을 받는 경우에도 대안으로 강관주 철탑이 적용되기도 하였다. 지금까지는 대부분 강관주 철탑기초의 거동이 기존의 사각철탑기초와는 그 거동이 상이하여 여러 가지 문제점으로 인해 154kV급 이하의 송전철탑에만 적용되어 왔으며 하중이 큰 345kV급 이상에서 적용된 사례는 극히 미미한 실정이다. 본 연구의 목적은 송전용 강관주 철탑기초의 거동을 해석하는 프로그램의 개발이다. 일반적으로 이러한 구조물의 경우 연직방향의 하중 보다는 횡방향 하중에 의해 그 거동이 지배된다. 따라서 본 연구에서는 수평력과 모멘트를 받는 기초를 적절히 모델링하는 것에 초점을 맞추었다. 지반과 기초의 거동 해석을 위해 하중전이함수방법을 적용하였다. 그 거동은 말뚝 기초를 유한개의 요소로 분리하고 각 요소마다 비선형의 스프링으로 지반의 저항 특성을 반영하도록 하였다. 기초의 하중-변위 관계 지배방정식의 해를 구하기 위하여 유한차분법을 이용하였다. 마지막으로 현장 실험과의 비교를 통하여 지반계수를 조정하고 다양한 지반에 적용가능한지 비교 검증하는 과정을 거쳤다.