선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 『○○병원 의료시설 증축공사』 현장에서 사용된 압입강관말뚝(φ=216mm)의 지지거동을 파악하기 위하여 정재하시험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 말뚝 시공 후 경과시간에 따른 지지거동의 변화를 파악하기 위하여 동일한 조건 하에서 일정한 시간 간격을 두고 말뚝 정재하시험을 반복 수행하였고, 이에 따른 하중전이 특성을 비교하여 분석하였다. 시험말뚝에 대하여 총 4차례(시공 후 22일, 32일, 46일 및 79일 경과)의 정재하시험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 부산광역시 소재 『○○병원 의료시설 증축공사』에서 기초보강을 위하여 사용된 강관말뚝의 지지거동에 관한 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 여기서 하중재하는 130kN씩 10단계 즉 1,300kN까지 증가시켰으며, 하중제하는 260kN씩 하중을 감소시켰다. 각 하중 단계별 하중 유지시간은 1, 2, 3, 5, 10분으로 하였으며 최대하중에서는 15분 경과 이후에 15분 간격으로 최대 1시간까지 침하를 측정하였다. 모든 하중 단계에서 침하 기준에 수렴하면 다음 단계의 하중을 재하하는 방법으로 실험을 실시하였다.
- 먼저 직경 216mm의 강관말뚝을 유압잭을 이용하여 압입 시공한 다음 시험말뚝의 주면에 가압틀을 설치하여 반력앵커방식(케미컬 앵커 또는 후크정착)에 의한 압축 정재하시험을 수행하였다. 또한 정재하시험 시 선단지지력과 주면마찰력의 거동을 파악하기 위하여 하중전이를 측정하였다. 이러한 시험을 통하여 압입강관말뚝의 허용지지력 확인, 말뚝기초의 하중지지거동 파악, 하중 크기에 따른 주면마찰력과 선단지지력의 거동 특성을 파악하였다.
- 본 연구에서는 부산광역시 소재 『○○병원 의료시설 증축공사』에서 기초보강을 위하여 사용된 강관말뚝의 지지거동에 관한 연구를 수행하였다. 먼저 직경 216mm의 강관말뚝을 유압잭을 이용하여 압입 시공한 다음 시험말뚝의 주면에 가압틀을 설치하여 반력앵커방식(케미컬 앵커 또는 후크정착)에 의한 압축 정재하시험을 수행하였다. 또한 정재하시험 시 선단지지력과 주면마찰력의 거동을 파악하기 위하여 하중전이를 측정하였다.
- 각 하중 단계별 하중 유지시간은 1, 2, 3, 5, 10분으로 하였으며 최대하중에서는 15분 경과 이후에 15분 간격으로 최대 1시간까지 침하를 측정하였다. 모든 하중 단계에서 침하 기준에 수렴하면 다음 단계의 하중을 재하하는 방법으로 실험을 실시하였다.
- 기초말뚝의 지지력을 추정하는 수단으로는 정역학적 지지력 공식과 동역학적 지지력 공식 등이 제안되어 있으나 이 방법들은 신뢰도가 낮으며, 정재하시험도 실제와 상이한 조건하에서 시행되므로 그 방법이나 결과의 해석에 아직 약간의 문제가 남아있기는 하지만 현재의 공학적인 수준으로는 정재하시험을 실시하여 지지력을 확인하는 방법이 신뢰성이 가장 높은 것으로 알려져 있다(한국지반공학회, 2009). 본 연구에서는 당 현장의 초기 계획단계에서 시험의 위치, 종류, 방법, 시험말뚝의 시공 등에 대한 자료수집과 검토를 시행하였고 이를 근거로 일정 계획을 수립하여 시공 초기에 시험말뚝을 시공하였다(대한토목학회 대구경북지회, 2013; 권오균 등, 2014).
- 본 연구에서는 압입강관말뚝의 선단지지력과 주면마찰력을 분리 측정하기 위하여 하중전이실험을 수행하였으며 이 결과가 Fig. 8에 나타나있다. Fig.
- 본 현장에서는 기 시공된 시험말뚝에 대하여 총 4차례(시공 후 22일, 32일, 46일 및 79일 경과)에 걸쳐서 말뚝정재하시험을 실시하였으며, 정재하시험에 의한 말뚝머리 하중-침하 결과가 Fig. 7에 나타나 있다. Fig.
- 본 연구에서는 말뚝 시공 후 경과시간에 따른 지지거동의 변화를 파악하기 위하여 동일한 조건 하에서 일정한 시간 간격을 두고 말뚝 정재하시험을 반복 수행하였고, 이에 따른 하중전이 특성을 비교하여 분석하였다. 시험말뚝에 대하여 총 4차례(시공 후 22일, 32일, 46일 및 79일 경과)의 정재하시험을 수행하였다. 원래 계획은 말뚝 시공 후 6개월이 경과한 시점까지 말뚝의 지지거동을 파악할 계획이었지만, 현장 사정으로 인하여 약 79일의 경과시점까지 4차례의 정재하시험이 실시되었다.
- 본 연구는 『○○병원 의료시설 증축공사』 현장에서 사용된 압입강관말뚝(φ=216mm)의 지지거동을 파악하기 위하여 정재하시험을 실시하였다. 시험말뚝의 주변에 가압틀을 설치하여 반력앵커방식에 의한 하중전이시험이 수반된 압축 정재하시험을 수행하여 허용지지력 확인, 하중지지거동 파악, 마찰력과 선단지지력의 분리 측정, 시간에 따른 주면마찰력과 선단지지력의 하중지지거동의 변화 등을 파악하였다. 본 연구로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
- 여기서 하중재하는 130kN씩 10단계 즉 1,300kN까지 증가시켰으며, 하중제하는 260kN씩 하중을 감소시켰다.
- 시험말뚝에 대하여 총 4차례(시공 후 22일, 32일, 46일 및 79일 경과)의 정재하시험을 수행하였다. 원래 계획은 말뚝 시공 후 6개월이 경과한 시점까지 말뚝의 지지거동을 파악할 계획이었지만, 현장 사정으로 인하여 약 79일의 경과시점까지 4차례의 정재하시험이 실시되었다. 이들 재하시험 중에서 두 번째 정재하시험은 현장 사정과 측정계기의 오류로 인하여 측정값의 신뢰에 문제가 있어서 본 연구의 해석에서는 제외하였다.
- 또한 정재하시험 시 선단지지력과 주면마찰력의 거동을 파악하기 위하여 하중전이를 측정하였다. 이러한 시험을 통하여 압입강관말뚝의 허용지지력 확인, 말뚝기초의 하중지지거동 파악, 하중 크기에 따른 주면마찰력과 선단지지력의 거동 특성을 파악하였다.
- 또한 강관말뚝을 압입 시공하면 일반적으로 시공 초기에는 상부 구조물 하중을 선단이 지지할 것으로 예상되며, 시간이 경과됨에 따라 마찰지지력이 증가할 것으로 추정된다. 이러한 현상을 확인하기 위하여 동일한 강관말뚝에 하중전이시험을 수반한 시간경과에 따른 총 4차례의 재하시험을 실시하였다.
- 정재하시험의 종류에는 사하중 재하방법, 반력말뚝 방법, 반력 지중연속벽 방법, 복합방법 등 여러 가지가 있으며 본 연구에서는 반력말뚝 방법 중에서 지중앵커 방식을 사용하여 정재하시험을 수행하였다. 본 현장에서 실시한 정재하시험 모습이 Fig.
- 현장에서 시험말뚝으로 사용할 압입강관말뚝(φ=216mm, t=12.7mm) 2본을 시공하였고 반력은 지중앵커(6ea)를 이용한 가압틀을 사용하였으며 말뚝부재에 발생하는 응력을 측정하기 위하여 압입강관말뚝의 7개소에 각 위치당 2방향으로 진동현식 강관변형률계를 설치하였으며, 설치 위치와 수량은 시험말뚝의 길이와 지반조건 등을 감안하여 변화시켰다.
대상 데이터
- 시험 위치는 부산광역시에 위치한 『○○병원 의료시설 증축공사』 현장이며, 상세도는 Fig. 4와 같다.
- 당 현장은 기존 건물(지상 5층, 지하 1층)을 지상 14층 및 지하 2층으로 증축하기 위하여 기존 건물을 강관압입말뚝으로 지지한 상태에서 하부 굴착과 상부 건물 증축이 이루어진 현장이다. 시험말뚝은 Fig. 4에서 보는 바와 같이 건물 외벽 2개소에 설치되어 있으며 사용말뚝이다. 지반조건은 Fig.
이론/모형
- 정재하시험에서의 재하장치는 가압틀(반력앵커), 가압장치(유압잭, 펌프) 등으로 구성하였고, 재하방법은 ASTM D1143-81(1994)에 규정된 급속재하방법 1주기 방식에 의한 하중제어방식을 채택하였다. 여기서 하중재하는 130kN씩 10단계 즉 1,300kN까지 증가시켰으며, 하중제하는 260kN씩 하중을 감소시켰다.
성능/효과
- (1) 정재하시험에서 최대시험하중은 1,274kN이며, 2개 시험 말뚝의 허용하중은 모두 637.0kN 이상으로 평가되었고 이때의 침하량은 TP1에서 4.65mm, TP2에서 3.16mm로 나타났다. 최대 재하하중 1,274kN에서 각 지층별 평균마찰응력은 TP1의 경우 매립토층에서 1.
- (2) 최대 시험하중 1,274kN에서 말뚝의 선단지지력과 주면마찰력을 분리하여 보면 TP1에서 말뚝의 선단지지하중 177kN, 주면마찰하중 1,096kN이고, TP2에서 선단지지 하중 235kN, 주면마찰하중 1,038kN으로 나타났다. 즉 최대 재하하중 1,274kN에서 TP1과 TP2의 선단지지하중은 각각 약 13.
- (3) 총 4차례의 정재하시험으로부터 말뚝시공 후 시간이 경과함에 따라 단위 주면마찰력과 단위 선단지지력은 증가하는 경향을 나타냈고, 대체적으로 약 2개월 이상이 경과하면 단위선단지지력은 최대값에 도달하는 것으로 평가되었다.
- 5%가 발휘된 것으로 나타났다. 그러므로 본 현장의 강관압입말뚝은 작용된 하중에 대하여 대부분 마찰지지 거동을 하고 있는 것으로 평가되었다.
- 12로부터 단위선단지지력은 변위가 커짐에 따라 거의 선형적으로 증가하는 경향을 나타냈고, 시간 경과에 따라 동일한 변위에서 단위주면마찰력은 증가하는 경향을 나타냈다. 그리고 대체적으로 말뚝 관입 후 약 2개월이 경과되면, 단위선단지지력은 최대값에 도달하는 것으로 판단된다. Fig.
- 이들 재하시험 중에서 두 번째 정재하시험은 현장 사정과 측정계기의 오류로 인하여 측정값의 신뢰에 문제가 있어서 본 연구의 해석에서는 제외하였다. 실험 결과, TP-1과 TP-2 말뚝의 시간경과에 따른 거동이 다소 상이하게 나타났는데 이는 인접한 지역이지만 Fig. 6에서 보는 바와 같이 말뚝길이가 약 2m 정도 차이가 있는 것으로 보아 약간의 지층 차이가 존재하고, 또한 말뚝시공 및 재하시험에서의 차이 등에 기인한 것으로 판단된다. 따라서 3차례의 정재하시험 결과로부터 시간 경과에 따른 강관압입말뚝의 하중전이 특성을 파악하였으며, 그 결과가 Fig.
- 7로부터 말뚝머리 하중-침하 곡선은 거의 직선 관계를 나타내며, 본 시험말뚝에 재하된 하중은 항복하중에도 미치지 못하는 것으로 평가되었다. 이 결과들을 이용하여 P-S 곡선, Log P-log S 곡선, △S/log △t-P 곡선, S-log t 곡선, Davisson 방법 등(박영호 등, 2009; 한국지반공학회, 2010)으로 항복하중을 산정한 결과, 모든 방법에서 항복하중은 최소 1,274kN 이상으로 나타났고 따라서 허용하중은 637kN으로 평가되었다. 원래 정재하시험에서 1,300kN까지 재하하는 것으로 계획하였지만 재하시스템 문제로 인하여 1,274kN까지만 재하하였다.
- (2) 최대 시험하중 1,274kN에서 말뚝의 선단지지력과 주면마찰력을 분리하여 보면 TP1에서 말뚝의 선단지지하중 177kN, 주면마찰하중 1,096kN이고, TP2에서 선단지지 하중 235kN, 주면마찰하중 1,038kN으로 나타났다. 즉 최대 재하하중 1,274kN에서 TP1과 TP2의 선단지지하중은 각각 약 13.9%와 18.5%를 발휘하였고, 주면마찰하중은 각각 86.1%와 81.5%를 발휘하는 것으로 나타나 본 현장의 압입말뚝은 거의 대부분 마찰지지거동을 하는 것으로 평가되었다.
- 8로부터 최대 재하하중 1,272kN에서 선단지지하중은 TP1에서 117kN, TP2에서 235kN을 나타냈고, 주면마찰하중은 TP1과 TP2에서 각각 1,096kN과 1,038kN으로 나타나고 있음을 알 수 있다. 즉 최대 재하하중에 대하여 선단지지하중은 TP1과 TP2에서 각각 약 13.9%와 18.5%가 발휘되었고, 주면마찰하중은 TP1과 TP2에서 각각 86.1%와 81.5%가 발휘된 것으로 나타났다. 그러므로 본 현장의 강관압입말뚝은 작용된 하중에 대하여 대부분 마찰지지 거동을 하고 있는 것으로 평가되었다.
- 16mm로 나타났다. 최대 재하하중 1,274kN에서 각 지층별 평균마찰응력은 TP1의 경우 매립토층에서 1.34kN/m2 , 모래층에서 4.26kN/m2 , 자갈층에서 6.37kN/m2 , 풍화토층에서 16.98kN/m2 가 발생하였으며, TP2의 경우 매립토층에서 3.71kN/m2 , 모래층에서 5.28kN/m2 , 자갈층에서 6.77kN/m2 , 풍화토층에서 15.65kN/m2 가 발생하였다.
후속연구
- (4) 압입강관말뚝에 대한 지지거동의 내용은 당 현장에서의 정재하실험에 의한 결과이므로 더 많은 자료를 축적하여야 할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.