[논문]정재하시험시 지반종류별 대구경 현장타설말뚝의 주면하중전이함수에 관한 연구

정호영; 황성춘; 최용규

doi:10.12652/ksce.2011.31.5c.163

[국내논문] 정재하시험시 지반종류별 대구경 현장타설말뚝의 주면하중전이함수에 관한 연구
A Study on Perimeter Load Transfer Fuctions of the Large Diameter Drilled Shafts Depending on Soil Types During the Static Pile Load Tests 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, C. 지반공학, 터널공학, v.31 no.5C, 2011년, pp.163 - 170

정호영 ((주)도화엔지니어링 감리단) , 황성춘 (경주대학교 철도건설환경공학과) , 최용규 (경성대학교 토목공학과)

초록
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본 연구에서는 국내 7개 현장에서 수행한 대구경 현장타설말뚝의 정재하시험 결과값을 이용하여 하중전이 함수식을 제안하였다. 하중전이실험이 수행된 대구경 현장타설말뚝의 정재하시험 결과로 부터 얻어진 축하중 분포도를 이용하여 단위주면 마찰력을 분석하였으며, 단위주면마찰력 자료에 기초하여 지반종류별 하중전이 함수식을 제안할 수 있었다. 단위주면하중전이 함수식에 의해 계산된 축하중분포도와 양방향 말뚝재하시험 시 측정된 축하중분포도를 비교하였다. 그 결과 제안된 하중전이함수에 의해 예측된 축하중분포도는 실험에서 구한 축하중분포도와 비교적 잘 부합되는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Perimeter load transfer functions were developed by an analysis of the static pile load test results of the 7 large diameter drilled shafts constructed in domestic areas. Using the pile axial load distributions obtained from the static pile load tests of large diameter drilled shafts, the unit skin frictions were analyzed and, based on unit skin friction test data, perimeter load transfer functions could be suggested. The load transfer distributions calculated by suggested functions and the load transfer functions obtained from the bi-directional pile load tests were compared. As a result, the 2 load transfer distributions were coincided, respectively.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝에 대한 정재하시험 결과를 분석하여 하중전이 함수식을 제안하였다.
지반조사보고서 및 설계보고서들을 참고하여 지층 개요 및 N치를 그림 4에 요약하였다. 여기서 N치를 이용하여 각 지층의 지반특성치를 개략적으로 산출할 수는 있지만 본 연구에서는 지반특성치를 활용한 분석이 이루어지지 않았으므로 N치만 제시하는 것으로 하였다. 다만 TP7에서는 N치조차도 확인하는 것이 곤란하여 도시하지 못하였다.

제안 방법

7개 사례를 통하여 t-z곡선을 지반종류별로 구분하여 분석하였다. 각 지반에서 발생되는 말뚝의 단위주면마찰력은 말뚝의 직경, 지반특성, 말뚝의 위치(즉, 지중구속응력)에 따라 다르게 발현되므로 이들의 영향을 배제하여 일관된 분석을 수행할 수 있도록 정규화할 필요가 있었다.
여기서 하중전이 함수식에서는 말뚝 마찰력과 말뚝 변위는 정규화된 곡선을 얻기 위하여 각각 한계 말뚝마찰력과 한계 말뚝 변위에 의해 정규화 되어진다. 단위 마찰력 t를 t_max에 대하여 정규화하여 t/t_max를 사용하였으며, 변위 z는 지름 D에 대하여 정규화하여 z/D(%)를 사용하였다.
본 연구에서 제안한 하중전이함수를 검증하기 위하여 하중전이실험이 수행된 대구경현장타설말뚝에 대한 정재하시험결과를 이용하여야 하는 데 그 사례를 추가로 확보하는 것은 곤란하였으므로 양방향 말뚝재하시험 시 2개의 대구경현장타설말뚝에서 구한 축하중분포도를 사용하는 것으로 하였다. 양방향 말뚝재하시험에서 측정한 축하중 분포도를 그림 9에 나타내었으며 표 4에 제안한 하중전이 함수식을 이용하여 각 지층에서 발현되는 마찰력을 계산하여 작도한 축하중분포도를 그림 9에 함께 나타내었다.
본 연구에서는 하중전이측정이 수행된 7개의 대구경 현장타설말뚝에 대한 정재하시험 결과인 하중 - 침하량 곡선, 축하중 분포도를 이용하여 각 지층별 단위주면마찰력을 분석하였으며, 국내지반에 적용가능한 각 지반별 하중전이함수(즉 t-z 곡선)를 제안하였다. 여기서, t는 단위주면마찰력이며 z는 말뚝의 변위이다.
정재하시험에서 구한 하중 - 침하량 곡선들을 그림 5에 요약하였다. 여기서 말뚝직경별로 구분하여 도시하였으며, 각 그림에는 말뚝의 탄성침하량도 함께 도시하였다.
축하중전이를 측정하기 위하여 말뚝의 임의 깊이에 축하중측정용 센서를 설치하였는데, 동일 깊이에서는 철근센서를 90^o 방향으로 4개, 콘크리트센서를 180^o 방향으로 2~4개를 각각 설치하였다. 축하중 분포도는 그림 6에 나타내었다.

대상 데이터

말뚝정재하시험은 7개 현장의 7개 말뚝에서 실시되었다. 지반조사 결과는 말뚝과 가장 근접한 위치에서 이루어졌으며 지반 조사목적이 지반의 구성 및 지지층의 확인에 있었으므로 지반특성치는 제대로 파악되지 못한 상태가 대부분이었으며 N치만 파악된 상태이었다.

이론/모형

현장에서 시공된 시험말뚝의 제원 및 정재하시험 방법에 대한 구체적인 내역을 표 1에 나타내었다. 대구경 현장타설말뚝에 대한 정재하시험 방법으로는 반력하중을 발생시키는 방식에 따라 반력사하중상재방식, 반력말뚝방식, 반력지중앵커방식, 반력지중연속벽방식 그리고 혼합반력 방식을 들 수 있는 데(한국지반공학회, 2002) 본 연구에서는 현장 여건 및 경제성 등을 고려하여 주로 반력지중앵커방식을 사용하였으며 1개 사례에서는 반력말뚝방식을 사용하였다.
표 1에 나타낸 재하방식으로 대구경 현장타설말뚝에 대한 정재하시험을 실시하였으며 ASTM D 1143-81(1994)의 표준재하방법 및 주기재하방법으로 정재하시험을 수행하였다. 정재하시험에서 구한 하중 - 침하량 곡선들을 그림 5에 요약하였다.

성능/효과

2. 대구경 현장타설말뚝의 정재하시험 결과 분석 사례에서 마찰응력은 지반의 종류에 관계없이 말뚝직경의 1%에 해당하는 연직변위에서 발생하였으므로 t_max는 말뚝직경의 1%에 해당하는 말뚝의 침하량에서 측정된 마찰응력값을 사용하였다.
3. 제안된 함수식에 의해 예측된 축하중분포도는 양방향말뚝 재하시험시 구한 축하중분포도와 비교적 잘 부합되는 것으로 나타났다.
5%에서 최대단위주면마찰력이 발휘되는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구에서 분석한 사례들의 경우 그림 6에서 볼 수 있듯이 지반의 종류에 관계없이 z/D = 1% 부근에서 단위주면마찰력이 최대값에 도달하였으므로 실험값의 경향에 기초하여 z/D = 1%에서 최대단위주면마찰력이 발휘되는 것으로 하였다.

후속연구

4. 본 연구는 국내 7개 현장에서 수행된 자료에 한정하여 수행된 연구이므로 향후 더 많은 사례를 축적하여 추가적인 연구가 진행된다면 더 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	주면하중전이함수는 무엇을 나타내는가?	말뚝의 주면저항력과 변위량의 관계를 나타내는 주면하중전이함수는 경험적인 방법과 반이론적인 방법을 통하여 여러 가지 형태로 제안되었다. 이러한 주면하중전이함수는 크게 흙의 연화를 고려한 형태와 쌍곡선식으로 표현되는 형태 및 흙의 거동을 완전탄성 - 완전소성으로 규정하여 이중곡선으로 표현되는 형태로 분류할 수 있다.
	하중 전이 해석 방법의 4가지는 무엇인가?	① 실험적인 방법 ② 하중 전이 함수를 이용한 방법 ③ 탄성·고체 방법 ④ 유한 요소 해석 방법
	국내에서 현장타설말뚝의 설계 시 무엇을 사용하는가?	국내에서 현장타설말뚝의 설계 시 외국에서 제안된 설계기준 및 지지력 산정식(FHWA, 1999; ASSHTO, 2000; Canadian Geotechnical Society, 1992)을 주로 사용하고 있다. 이러한 설계기준이나 지지력 산정식은 특정한 외국의 지반에 대한 실험과 검증을 통해 제안된 방법이므로, 국내지반에서 그대로 적용하는 것은 곤란할 수 있으며 국내지반에서의 극한지지력과 비교하면, 매우 과소하게 산정되어지는 것으로 알려져 있다(최용규, 1999).

참고문헌 (20)

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상세보기
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상세보기
Terzaghi, K. & Peck, R.B. (1967) Soil Mechanics in Engineering Practice, New York, Wiley

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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