중소구경 헬리컬 파일의 축과 원판의 형상이 지지력에 미치는 영향 평가 : II. 이론식과 토크에 의한 지지력 예측 비교 Effect of Configuration of Shaft and Helix Plate on Bearing Capacity of Moderate-size Helical Pile : II. Bearing Capacity Prediction원문보기
이종원
(School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea Univ.)
,
이동섭
(School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea Univ.)
,
나경욱
(School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea Univ.)
,
최항석
(School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea Univ.)
헬리컬 파일은 나선형 원판이 부착된 철제 축과 나선형 원판이 모두 지지력을 발휘하기 때문에 지지력을 예측하는데 있어 기존의 일반적인 말뚝과는 다른 다양한 산정법이 적용되고 있다. 대표적으로 Individual bearing method, Cylindrical shear method, Torque correlation method가 사용되고 있다. 본 연구에서는 국내 지반에 시공된 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 예측하는데 있어 적절한 지지력 산정 방법을 검토하기 위해 연계논문의 현장 정재하시험에서 측정된 지지력과 3가지 방법으로 예측한 지지력을 비교 분석하였다. 비교 결과, 실측 지지력이 Individual bearing method와 Cylindrical shear method로 예측한 지지력의 최대값과 최소값 사이에 위치함을 확인하였으며, 상대적으로 Torque correlation method으로 예측한 결과가 실측지지력과 가장 유사함을 보였다.
헬리컬 파일은 나선형 원판이 부착된 철제 축과 나선형 원판이 모두 지지력을 발휘하기 때문에 지지력을 예측하는데 있어 기존의 일반적인 말뚝과는 다른 다양한 산정법이 적용되고 있다. 대표적으로 Individual bearing method, Cylindrical shear method, Torque correlation method가 사용되고 있다. 본 연구에서는 국내 지반에 시공된 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 예측하는데 있어 적절한 지지력 산정 방법을 검토하기 위해 연계논문의 현장 정재하시험에서 측정된 지지력과 3가지 방법으로 예측한 지지력을 비교 분석하였다. 비교 결과, 실측 지지력이 Individual bearing method와 Cylindrical shear method로 예측한 지지력의 최대값과 최소값 사이에 위치함을 확인하였으며, 상대적으로 Torque correlation method으로 예측한 결과가 실측지지력과 가장 유사함을 보였다.
Various prediction methods for the bearing capacity of helical piles have been introduced with consideration of both the steel shaft and the helix plates attached to the shaft. In this paper, three representative methods, that is, individual bearing method, cylindrical shear method, and torque corre...
Various prediction methods for the bearing capacity of helical piles have been introduced with consideration of both the steel shaft and the helix plates attached to the shaft. In this paper, three representative methods, that is, individual bearing method, cylindrical shear method, and torque correlation method are discussed and compared to each other. The prediction methods were verified by comparing with a series of loading test results performed on moderate-size helical piles from the companion paper. As a result, the measured bearing capacity is greater than the bearing capacity predicted by the cylindrical shear method, but smaller than that of the individual bearing method. In addition, the bearing capacity predicted by the torque correlation method is in good agreement with the measured bearing capacity.
Various prediction methods for the bearing capacity of helical piles have been introduced with consideration of both the steel shaft and the helix plates attached to the shaft. In this paper, three representative methods, that is, individual bearing method, cylindrical shear method, and torque correlation method are discussed and compared to each other. The prediction methods were verified by comparing with a series of loading test results performed on moderate-size helical piles from the companion paper. As a result, the measured bearing capacity is greater than the bearing capacity predicted by the cylindrical shear method, but smaller than that of the individual bearing method. In addition, the bearing capacity predicted by the torque correlation method is in good agreement with the measured bearing capacity.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 국내 지반에 시공된 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 예측하는데 있어 적절한 지지력 산정 방법을 검토하기 위해 연계논문(Lee et al., 2014)의 현장 정재하시험에서 측정된 지지력과 3가지 방법으로 예측한 지지력을 비교 분석하였다.
, 2013). 본 연구에서는 세 가지 지지력 예측 방법의 국내 지반에의 적용 신뢰성을 판단하기 위해 연계논문인 Lee et al. (2014)에서 제시한 측정 지지력과 세 가지 방법에 의한 예측 지지력을 비교분석하여 지지력 예측방법에 대한 적용성을 검토하였다.
제안 방법
따라서, 축 직경이 73mm인 헬리컬 파일에 대해서도 축 직경 114mm에 적용한 Kt =19m-1를 적용하여 예측한 지지력을 실측 지지력과 비교 하여 Table 3에 “Recommended”에 비교하였다.
본 논문에서는 연계논문(Lee et al., 2014)에서 현장 정재하시험을 통해 측정한 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 Individual bearing method과 Cylindrical shear method 을 통해 산정한 예측 지지력과 비교하였다. 시험시공은 경기도 김포시 통진읍 일대에서 수행하였으며, 시공된 헬리컬 파일은 중소구경 범위인 73mm와 114mm 직경을 갖는 2종류의 축과 400, 350, 300, 250mm 직경의 원판 조합(1개 또는 3개)으로 구성되었다.
대상 데이터
, 2014)에서 현장 정재하시험을 통해 측정한 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 Individual bearing method과 Cylindrical shear method 을 통해 산정한 예측 지지력과 비교하였다. 시험시공은 경기도 김포시 통진읍 일대에서 수행하였으며, 시공된 헬리컬 파일은 중소구경 범위인 73mm와 114mm 직경을 갖는 2종류의 축과 400, 350, 300, 250mm 직경의 원판 조합(1개 또는 3개)으로 구성되었다. 지지력 예측에 사용한 지반 물성치는 연계논문인 Lee et al.
이론/모형
을 제안하였다(Table 1 참조). 본 논문에서는 연계논문(Lee et al., 2014)에서 현장 측정을 통해 제시한 최종 관입토크를 Perko(2009)가 제안한 Kt값과 식 (5)을 이용하여 지지력을 예측하였다. 현장 정재하시험으로 측정된 헬리컬 파일의 지지력을 Torque correlation method로 예측한 지지력으로 정규한 값을 Table 3에 나타냈다.
성능/효과
(1) 헬리컬 파일에 대한 현장 정재하시험 결과와 비교하여 Individual bearing method는 실측 지지력보다 크게, Cylindrical shear method은 실측 지지력보다 작게 지지력을 예측한다. 실측된 헬리컬 파일의 지지력은 일반적으로 Individual bearing method로 산정한 상한 값과 Cylindrical shear method로 예측한 하한값 사이에 위치한다.
(2) Torque correlation method으로 예측한 지지력은 두가지 이론식과 비교하여 상대적으로 실측 지지력에 근사한 값을 보였다. 앞선 연구사례에서 3가지 방법 중에서 Torque correlation method이 실측지지력과 상관성이 가장 높다고 판단한 사례와 동일하게, 본 연구에서도 Torque correlation method이 상대적으로 실측지지력과의 상관성이 가장 높다고 평가되었다.
(3) 문헌에서 제시한 헬리컬 파일의 지지력-토크 계수는 축 직경 73mm의 경우 28m-1, 114mm의 경우 19m-1이다. 본 현장과 같은 지역에서는, 지지력-토크 계수를 축의 직경에 관계없이 19m-1을 사용하는 것이 적합하다고 판단된다.
Fig. 3(a)에서 Individual bearing method (또는 Cylindrical shear method)으로 예측한 지지력이 3m와 4.5m 심도에서는 실측 지지력에 비해 다소 작게 산정되었으나, 6m 지점에서는 실측보다 크게 산정되었다. 이는 6m지점에서 실측 지지력의 측정오차로 사료된다.
이다. 본 현장과 같은 지역에서는, 지지력-토크 계수를 축의 직경에 관계없이 19m-1을 사용하는 것이 적합하다고 판단된다.
(2) Torque correlation method으로 예측한 지지력은 두가지 이론식과 비교하여 상대적으로 실측 지지력에 근사한 값을 보였다. 앞선 연구사례에서 3가지 방법 중에서 Torque correlation method이 실측지지력과 상관성이 가장 높다고 판단한 사례와 동일하게, 본 연구에서도 Torque correlation method이 상대적으로 실측지지력과의 상관성이 가장 높다고 평가되었다.
따라서, 축 직경이 73mm인 헬리컬 파일에 대해서도 축 직경 114mm에 적용한 Kt =19m-1를 적용하여 예측한 지지력을 실측 지지력과 비교 하여 Table 3에 “Recommended”에 비교하였다. 최종토크와 지지력의 상관도를 선형회귀를 통해 분석한 결과, 다소 분산성을 보이나 전반적으로 선형비례하므로, Torque correlation method를 통하여 헬리컬 파일의 지지력을 예측할 때 지지력-토크 계수를 축의 직경에 관계없이 19m-1을 사용하는 것이 적합하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
헬리컬 파일은 무엇인가?
헬리컬 파일(Helical Pile)은 중공형 축에 축보다 큰 직경을 갖는 나선형 원판이 부착되어 있는 형상으로, 지지력을 발현하는데 있어 축의 주면마찰력 이외에 각기의 나선형 원판이 선단지지력을 발휘할 수 있다(Livneh and Naggar, 2008). 현재 헬리컬 파일의 지지력 예측에 사용되고 있는 산정법으로는 Individual bearing method, Cylindrical shear method, Torque correlation method가 널리 사용되고 있다(Perko, 2009).
현장 정재하시험에서 측정된 지지력과 3가지 방법으로 예측한 지지력을 비교 분석한 결과는 어떠한가?
본 연구에서는 국내 지반에 시공된 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 예측하는데 있어 적절한 지지력 산정 방법을 검토하기 위해 연계논문의 현장 정재하시험에서 측정된 지지력과 3가지 방법으로 예측한 지지력을 비교 분석하였다. 비교 결과, 실측 지지력이 Individual bearing method와 Cylindrical shear method로 예측한 지지력의 최대값과 최소값 사이에 위치함을 확인하였으며, 상대적으로 Torque correlation method으로 예측한 결과가 실측지지력과 가장 유사함을 보였다.
헬리컬 파일의 지지력 예측에 사용되고 있는 산정법으로는 무엇이 있는가?
헬리컬 파일(Helical Pile)은 중공형 축에 축보다 큰 직경을 갖는 나선형 원판이 부착되어 있는 형상으로, 지지력을 발현하는데 있어 축의 주면마찰력 이외에 각기의 나선형 원판이 선단지지력을 발휘할 수 있다(Livneh and Naggar, 2008). 현재 헬리컬 파일의 지지력 예측에 사용되고 있는 산정법으로는 Individual bearing method, Cylindrical shear method, Torque correlation method가 널리 사용되고 있다(Perko, 2009). Individual bearing method는 축에 부착된 나선형 원판 각각이 선단지지력을 발현하여 헬리컬 파일의 지지력을 각 원판의 선단지지력과 축의 주면마찰력의 합으로 산정하는 방법이며, Terzaghi(1943)의 제안식이나 Meyerhof(1951)의 제안식을 사용하고 있다.
참고문헌 (9)
Deardorff, D. (2007), "Torque Correlation Factors for Round Shaft Helical Piles", In Proceedings of the 32nd Annual Conference of the Deep Foundation Institute, Colorado Springs, CO, pp.439-450.
Ha, T. S., Moon, H. R. and Moon, H. M. (2013), "An analysis of correlation between predicted and measured bearing capacity in Rotary(Helical) pile method", Korean Geotechnical Society Conference.
Hoyt, R. M. and Clemence, S. P. (1989), "Uplift capacity of helical anchors in soil", 12th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering conducted in Rio de Janeiro, Brazil.
Lee, J., Lee, D., Kim, H-N and Choi, H. (2014), "Effect of configuration of shaft and helix plate on bearing capacity of moderate-size helical pile : I. Test-bed construction and field loading test", Journal of the Korean Geosynthetics Society, under review.
Livneh, B. and Naggar, M. H. (2008), "Axial testing and numerical modeling of square shaft helical piles under compressive and tensile loading", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 45, Issue 8, pp.1142-1155.
Mooney, J. S., Adamczak S. Jr., and Clemence. S. P. (1985), "Uplift Capacity of Helix Anchors in Clay and Silt." Uplift Behavior of Anchor Foundations in Soil, ASCE pp. 48-72.
Perko, H. A. (2009), Helical Piles, John Wiley & Sons, Inc., Hobojen, New Jersey, p.105-122.
Terzaghi, K. (1943) Theoretical Soil Mechanics. New York: John Wiley and Sons.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.