본 연구에서는 콘 장비를 강관말뚝 중공에 설치함에 따른 말뚝의 거동을 분석하기 위해 축소 모형실험을 진행하였다. 콘 장비를 항타하여 설치 할 경우 먼저 강관 내부에 유입되는 관내토의 높이를 수치상으로 확인 할 수 있으며, 이를 통해 플러깅을 예측하여 플러깅에 따른 말뚝의 거동을 분석 할 수 있다. 또한 물리적인 항타 에너지로 지반의 강성과 강도를 증가 시켜 지지력을 상승 시킬 것으로 기대된다. 강사 장치를 이용하여 상대밀도 90%의 지반을 조성하고 거칠기가 다른 두 강관말뚝을 항타높이를 200mm와 500mm로 나누어 근입깊이 600mm까지 설치한다. 그리고 콘 장비의 유무에 따라 총 8가지 케이스를 나누어 말뚝의 지지력을 분석하였다. 말뚝의 항타높이, 말뚝의 거칠기, 콘 장비의 유무에 따른 세 가지 변수 중 항타높이가 약 70%로 지지력에 미치는 영향이 가장 컸으며 다음으로 콘 장비의 유무가 약 40%, 말뚝의 거칠기가 약 21%로 나타났다.
본 연구에서는 콘 장비를 강관말뚝 중공에 설치함에 따른 말뚝의 거동을 분석하기 위해 축소 모형실험을 진행하였다. 콘 장비를 항타하여 설치 할 경우 먼저 강관 내부에 유입되는 관내토의 높이를 수치상으로 확인 할 수 있으며, 이를 통해 플러깅을 예측하여 플러깅에 따른 말뚝의 거동을 분석 할 수 있다. 또한 물리적인 항타 에너지로 지반의 강성과 강도를 증가 시켜 지지력을 상승 시킬 것으로 기대된다. 강사 장치를 이용하여 상대밀도 90%의 지반을 조성하고 거칠기가 다른 두 강관말뚝을 항타높이를 200mm와 500mm로 나누어 근입깊이 600mm까지 설치한다. 그리고 콘 장비의 유무에 따라 총 8가지 케이스를 나누어 말뚝의 지지력을 분석하였다. 말뚝의 항타높이, 말뚝의 거칠기, 콘 장비의 유무에 따른 세 가지 변수 중 항타높이가 약 70%로 지지력에 미치는 영향이 가장 컸으며 다음으로 콘 장비의 유무가 약 40%, 말뚝의 거칠기가 약 21%로 나타났다.
This study analyzes behavior of bearing capacity of open-ended pipe pile from laboratory experiment results. Unlike the conventional pipe piles, cone penetration is implemented into the inside of the pipe pile. During the cone penetration, cone driving energy helps densification of plugged soils and...
This study analyzes behavior of bearing capacity of open-ended pipe pile from laboratory experiment results. Unlike the conventional pipe piles, cone penetration is implemented into the inside of the pipe pile. During the cone penetration, cone driving energy helps densification of plugged soils and soils below the pile end. Sand pluviator was used to obtain homogeneous soil layers. Two kinds of piles with different pile outer surface roughness were prepared, and two different drop heights of pile driving were applied. Eight experimental cases varying pile outer surface roughness, pile driving energy for conventional and cone penetration implemented piles were conducted. From the experiments, ultimate load of the pile increased approximately by 70% for increased pile driving height, and it increased by 21% for rougher surface pile. When cone penetration is implemented, the ultimate load increased by 40% in average.
This study analyzes behavior of bearing capacity of open-ended pipe pile from laboratory experiment results. Unlike the conventional pipe piles, cone penetration is implemented into the inside of the pipe pile. During the cone penetration, cone driving energy helps densification of plugged soils and soils below the pile end. Sand pluviator was used to obtain homogeneous soil layers. Two kinds of piles with different pile outer surface roughness were prepared, and two different drop heights of pile driving were applied. Eight experimental cases varying pile outer surface roughness, pile driving energy for conventional and cone penetration implemented piles were conducted. From the experiments, ultimate load of the pile increased approximately by 70% for increased pile driving height, and it increased by 21% for rougher surface pile. When cone penetration is implemented, the ultimate load increased by 40% in average.
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문제 정의
본 연구에서는 새롭게 도입된 강관말뚝 내에 콘 관입장비를 항타한 말뚝의 지지력에 관하여 연구하였으며, 항타에너지에 따른 강관말뚝 지지력 변화에 대한 분석과 강관 말뚝 외벽의 거칠기에 따른 강관말뚝 지지력 변화에 대한 연구도 수행하였다.
선단이 상대적으로 연약하여 마찰말뚝을 시공해야 할 경우, 헬리컬파일이 많이 사용된다. 본 연구에서는 헬리컬파일과 강관말뚝을 비교하기 위한 선행연구로 강관말뚝의 거동을 비교 분석하여야 하였다. 즉, 헬리컬파일의 거동 비교분석의 대조군으로 개단강관말뚝의 거동을 다양한 관점에서 분석하였다.
이번 연구에서 중요한 점은 강관말뚝의 폐색효과와 강관말뚝 설치 후 내부 콘 관입에 대한 이해이다. 강관말뚝이 설치되면서 내부에 차있는 관내토의 특성(높이, 밀도 등)도 강관말뚝의 거동에 많은 영향을 미치게 된다.
가설 설정
부분폐색 단계는 말뚝이 관입 되면서 관내토가 다져져서 추가적인 흙의 유입을 어느 정도 막을 정도로 마찰저항이 발생하는 단계로 관내토의 길이는 관입 깊이 보다 작고 말뚝의 선단부는 어느 정도 폐색이 된다. 완전폐색 단계는 관내토의 하단부에 있는 흙이 더욱 다져져 말뚝 내부의 마찰저항이 흙의 유입을 막을 수 있을 정도로 내주면 마찰력이 발생하고 관내토의 길이는 관입깊이가 깊어지더라도 거의 일정하게 유지되며, 이 상태에서 개단 말뚝은 폐단 말뚝의 특성과 거의 유사하게 된다고 가정한다(Paik, 1994).
제안 방법
강사실험은 강사 장치 밑에 A다짐용 몰드에 강사하여 단위중량을 측정하였다. Fig.
강사실험을 이용하여 상대밀도를 조절하기 위해서 시료의 최대·최소 밀도 시험을 했다.
강관말뚝이 설치되면서 내부에 차있는 관내토의 특성(높이, 밀도 등)도 강관말뚝의 거동에 많은 영향을 미치게 된다. 기존의 연구들은 강관말뚝 관내토의 높이에 대한 정보만을 이용하였는데, 이번 연구에서는 관내토 및 선단주변지반에 대하여 단위길이 100mm 관입 시 필요한 콘 항타수를 측정하였다. 하지만 이러한 관내토 및 선단주변지반 콘 관입정보를 이용하여 “내부 콘 항타 강관말뚝”의 지지력을 예측하는 것은 이번 연구의 범위는 아니다.
기초 모형실험을 위해 실내 모형실험 Case를 나누었다. 시험 지반은 상대밀도 90%의 파쇄모래 지반으로 동일하며, 말뚝의 종류는 두 가지 거칠기(평균 거칠기 0.
925µm이다. 또한 본 말뚝을 항타로 설치를 하였다. 따라서 제작된 기초 항타 장비의 추는 3kg이며,항타 높이는 200mm와 500mm로 설정하였다.
8mm으로 제작하였으며, 100mm를 관입하는데 필요한 항타 수를 측정할 수 있도록 표시되어있다. 또한 이 말뚝은 Sand Blasting 작업을 통해 거칠기가 다르게 제작되었으며, 왼쪽의 말뚝은 파쇄모래를 이용하여 거칠기를 주었으며(이하 파쇄모래 기초), 오른쪽의 말뚝은 표준사를 이용하여 거칠기를 주었다(이하 표준사 기초). 거칠기 측정 장비로 6회 반복하여 측정한 결과 파쇄모래 기초는 평균 0.
또한 지반조성을 강사 장비를 사용하기 때문에, 최대·최소밀도 시험 및 강사실험을 실시하였다.
말뚝의 항타 횟수는 말뚝이 100mm 근입 하는데 필요한 타격 횟수를 측정하였다. 말뚝의 항타를 위한 추 낙하 높이는 200mm(Cases 1, 3, 5, and 7)와 500mm(Cases 2, 4,6, and 8) 두 가지를 고려하였다.
말뚝의 항타 횟수는 말뚝이 100mm 근입 하는데 필요한 타격 횟수를 측정하였다. 말뚝의 항타를 위한 추 낙하 높이는 200mm(Cases 1, 3, 5, and 7)와 500mm(Cases 2, 4,6, and 8) 두 가지를 고려하였다. 콘 장비의 설치는 말뚝의 설치 이후에 하게 되므로 각각 Cases 1-5, 2-6, 3-7, 4-8은 같은 조건에서의 관입깊이 100mm 당 항타 횟수를 의미한다.
본 연구는 실 대형의 1/6 축소모형 실험으로서 일본지반공학회 기준에 따른 타격에너지(무게 5kg, 낙하고 50cm)를 6배 낮추어 (무게 5kg, 낙하고 약 8.3cm) 진행해 보았으나, 본 실험에서 조성된 지반에 10cm 관입에 필요한 N치가 3 이하로 너무 낮게 측정되어 합리적인 범위에서 시행착오를 진행하였다. 항타 하는 추의 무게는 3kg이며, 사전 실험에 의해 낙하고는 125mm로 설정하였다.
본 연구에서 사용하는 강사장치는 Fig. 3과 같으며, 최상부에서 낙하 한 시료가 두 단계의 체를 통하여 분사되는 방식으로 상대밀도 90%를 조성하기 위해 많은 시행착오를 진행하였다. 이번 연구에서는 축소모형효과를 최소화하기 위하여 입경이 작은 파쇄모래를 사용하였는데, 이 모래에 맞는 체의 간격, 체의 종류, 강사되는 높이를 다르게 하여 목표 상대밀도를 모사하였다.
본 연구에서는 개단강관말뚝(Open-ended steel pipe pile)에 대하여 말뚝 외벽 거칠기 정도, 항타 에너지, 강관 내 콘 타격관입 유무의 조건을 변화시켜가며 각 조건에서의 지지력을 포함한 거동을 분석하였다. 한 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 급속재하 실험을 한 데이터를 토대로 하중분석을 하였다. 극한 하중 분석법 중 Davisson’s 분석법(1972)과 10% 침하 하중분석법을 사용하였다.
시험 지반은 상대밀도 90%의 파쇄모래 지반으로 동일하며, 말뚝의 종류는 두 가지 거칠기(평균 거칠기 0.738µm와 0.925µm) 종류, 두 가지 말뚝 항타높이(200mm와 500mm),그리고 콘 장비의 유무에 따라 총 8가지 실험 경우의 수를 나누었으며, 이를 정리하면 Table 2와 같다.
Table 4는 Davisson‘s 곡선 해석법과 10% 침하 해석법의 극한 하중으로 변수 별 지지력에 영향을 백분율로 나타냈다. 실험 조건의 변수는 총 3가지로 항타 높이, 말뚝 거칠기, 콘 장비 유무이며 Table 4의 분석은 항타 높이를 제외한 두 가지 변수가 같은 실험끼리 짝을 지어 극한 하중 차이를 분석하였다. 동일한 방식으로 말뚝의 거칠기, 콘장비 유무에 관해 극한 하중 차이를 분석하였으며 세 조건 중 극한 하중에 영향을 가장 많이 주는 인자는 타격 높이이며(71.
동적 콘 관입 시험은 장비 상부의 해머를 자유낙하 시키면 해머가 낙하고만큼 낙하 한 뒤 모루를 타격하여 타격에너지를 받은 만큼 모루에 연결된 Cone tip이 지표를 관입하고 관입치를 측정하여 지지력을 판단한다. 이러한 동적 콘 관입 시험과 유사하게 이번 연구에서는 강관말뚝 내부에 말뚝 내경 1/5정도의 직경을 가지는 콘을 관입시켜관내토 및 선단부 주변 지반의 정보를 얻었다.
이러한 일반적인 강관말뚝의 문제점을 보완하고자 본 연구에서는 기존 강관말뚝을 설치한 후 내부에 콘 장비를 말뚝 선단으로부터 말뚝 직경의 2배에 해당하는 깊이까지 항타 관입하였다. 강관말뚝 설치 후 내부에 콘 장비를 항타 할 경우 예상되는 장점은 (1) 콘 장비를 설치하는 항타에너지로 인해 강관말뚝 관내토 및 선단부에 흙의 고밀화(soil densification)가 발생하여 기존의 강관말뚝만의 지지력보다 더 큰 지지력이 발현될 것으로 판단되며, (2) 콘 장비 항타 관입 특성(10 cm 콘 관입 시 필요한 타격회수)을 파악하여 관내토의 특성과 말뚝 선단지지력을 발현되는 하부 지반의 특성을 파악하여 말뚝의 지지력 예측에 도움을 주고, (3) 콘 항타 관입 결과를 이용하여 시공품질 확인 및 보다 정확한 “내부 콘항타 강관말뚝”의 지지력 예측하여 말뚝의 추가시공 또는 축소시공으로 판단이 가능한 지표로 사용될 수 있을 것이다.
3과 같으며, 최상부에서 낙하 한 시료가 두 단계의 체를 통하여 분사되는 방식으로 상대밀도 90%를 조성하기 위해 많은 시행착오를 진행하였다. 이번 연구에서는 축소모형효과를 최소화하기 위하여 입경이 작은 파쇄모래를 사용하였는데, 이 모래에 맞는 체의 간격, 체의 종류, 강사되는 높이를 다르게 하여 목표 상대밀도를 모사하였다. 체의 간격은 100mm와 150mm로 나누었고, 체의 종류는 Sieve #16, Sieve #24,Sieve #30으로 체의 크기를 바꿔가며 진행하였다.
일반적으로 말뚝 1g 축소모형시험을 하면 지지력이 과소평가되고, 변형이 과대평가되는 경우가 발생한다. 이에 따라 Case들의 지지력이 몇 배 차이가 나는지에 대한 정성적인 경향 분석과 같은 단순히 크기의 차이 정도를 비교하였다.
본 연구에서는 헬리컬파일과 강관말뚝을 비교하기 위한 선행연구로 강관말뚝의 거동을 비교 분석하여야 하였다. 즉, 헬리컬파일의 거동 비교분석의 대조군으로 개단강관말뚝의 거동을 다양한 관점에서 분석하였다.
직접전단시험은 강사시험을 통하여 구한 상대밀도 90%의 조건을 이용하여 직저전단시험 시료 조성에 필요한 무게를 구하였고, 수직응력 조건은 50kPa,100kPa, 150kPa로 직접전단시험을 진행하여 최대 마찰각은 32.77° 산출되었다.
이번 연구에서는 축소모형효과를 최소화하기 위하여 입경이 작은 파쇄모래를 사용하였는데, 이 모래에 맞는 체의 간격, 체의 종류, 강사되는 높이를 다르게 하여 목표 상대밀도를 모사하였다. 체의 간격은 100mm와 150mm로 나누었고, 체의 종류는 Sieve #16, Sieve #24,Sieve #30으로 체의 크기를 바꿔가며 진행하였다. 강사 높이를 100～500mm 로 진행하여 상대밀도의 변화를 분석하였고, 최종적으로는 Sieve #16와 Sieve #30체의 조합으로 강사높이는 500mm으로 유지할 경우, 상대밀도 90% 지반을 조성할 수 있었다.
콘 장비를 이용하여 관 내부에 관입이 된 관내토를 분석하였다. Fig.
토조의 두께는 10mm로 실험 중 발생할 수 있는 응력에 대해 충분한 강성을 확보하여 변형에 의한 오차를 최소화시켰다. 토조 내 균질한 지반을 조성하기 위해 강사장치를 제작하였으며 DCPT장비에서 착안한 콘 항타 장비를 제작하였다.
대상 데이터
또한 본 말뚝을 항타로 설치를 하였다. 따라서 제작된 기초 항타 장비의 추는 3kg이며,항타 높이는 200mm와 500mm로 설정하였다.
5). 사용된 시료는 통일분류법에 의하면 입도가 안 좋은 모래(SP)로 분류되며, 비중은 2.62, 최대 건조단위중량은 14.73kN/m3이다. 직접전단시험은 강사시험을 통하여 구한 상대밀도 90%의 조건을 이용하여 직저전단시험 시료 조성에 필요한 무게를 구하였고, 수직응력 조건은 50kPa,100kPa, 150kPa로 직접전단시험을 진행하여 최대 마찰각은 32.
실내 모형실험을 위해 직경 1,000mm 높이 1,200mm의 원통형 토조를 제작하였다. 토조의 두께는 10mm로 실험 중 발생할 수 있는 응력에 대해 충분한 강성을 확보하여 변형에 의한 오차를 최소화시켰다.
(b)와같이 기초를 항타 하여 설치한다. 항타 높이는 200mm와 500mm이며, 항타 추의 무게는 3kg이다. 이때 기초 항타는 콘 장비의 가이드 빔을 이용하여 수직을 유지하여 항타한다.
데이터처리
6과 같다. Fig. 6의 한 점의 상대밀도를 구하기 위하여 강사 높이별 각 5회 실험을 하여 평균값을 구하였다. 강사실험 결과 #16/#30 조합의 강사높이 500mm인 경우가 신뢰도가 더 높은 것으로 판단되어 상대밀도 90%의 지반을 조성하는 것으로 결정하였다.
이론/모형
극한 하중 분석법 중 Davisson’s 분석법(1972)과 10% 침하 하중분석법을 사용하였다.
모형 토조 내 지반조성에 사용된 파쇄모래(규사 특7호) 시료의 물성실험을 KS기준에 준하여 실시하였다. 또한 지반조성을 강사 장비를 사용하기 때문에, 최대·최소밀도 시험 및 강사실험을 실시하였다.
강사실험을 이용하여 상대밀도를 조절하기 위해서 시료의 최대·최소 밀도 시험을 했다. 시험 기준은 일본의 JIS 기준(JIS A 1224, 2000)에 의해 진행되었으며, 5번의 실험 결과 최대밀도는 약 14.80kN/m3, 최소밀도는 11.92kN/m3로 나타났다.
파쇄모래(규사 특7호)의 공학적 특성을 규명하기 위해 KS기준에 준하여 체분석(F 2302), 비중(F 2308), 다짐(F2312), 직접 전단(F 2343) 시험을 실시하였다(Table 1, Fig. 5). 사용된 시료는 통일분류법에 의하면 입도가 안 좋은 모래(SP)로 분류되며, 비중은 2.
성능/효과
가장 증가율이 큰 실험은 Case 8이였으며, 두 해석법 간의 극한 하중 차이는 Davisson’s 해석법이 10% 침하 해석법 보다 평균적으로 약 17.01% 크게 분석되었다.
체의 간격은 100mm와 150mm로 나누었고, 체의 종류는 Sieve #16, Sieve #24,Sieve #30으로 체의 크기를 바꿔가며 진행하였다. 강사 높이를 100～500mm 로 진행하여 상대밀도의 변화를 분석하였고, 최종적으로는 Sieve #16와 Sieve #30체의 조합으로 강사높이는 500mm으로 유지할 경우, 상대밀도 90% 지반을 조성할 수 있었다.
6의 한 점의 상대밀도를 구하기 위하여 강사 높이별 각 5회 실험을 하여 평균값을 구하였다. 강사실험 결과 #16/#30 조합의 강사높이 500mm인 경우가 신뢰도가 더 높은 것으로 판단되어 상대밀도 90%의 지반을 조성하는 것으로 결정하였다.
거칠기 측정 장비로 6회 반복하여 측정한 결과 파쇄모래 기초는 평균 0.738µm이며,표준사 기초는 0.925µm이다.
이번 연구에서 설정한 세 가지 변수 중 개단강관말뚝의 지지력 증가에 가장 큰 영향을 미치는 것은 말뚝 항타에너지(항타 높이)였다. 그 다음으로 강관 내 콘 타격관입이 말뚝의 지지력 증가에 효과적 이였으며, 말뚝 외벽의 거칠기는 말뚝의 지지력 증가에 상대적으로 적은 영향을 미치었다.
실험 조건의 변수는 총 3가지로 항타 높이, 말뚝 거칠기, 콘 장비 유무이며 Table 4의 분석은 항타 높이를 제외한 두 가지 변수가 같은 실험끼리 짝을 지어 극한 하중 차이를 분석하였다. 동일한 방식으로 말뚝의 거칠기, 콘장비 유무에 관해 극한 하중 차이를 분석하였으며 세 조건 중 극한 하중에 영향을 가장 많이 주는 인자는 타격 높이이며(71.98%), 그 다음 콘 장비의 유무(40.27%), 그리고 말뚝의 거칠기(21.05%) 순서로 지지력에 영향을 준다.
또한 각 조건 별 하중의 차이를 보면 먼저 낙하고 200mm인 말뚝 보다 500mm인 말뚝의 극한 하중이 더 높았으며 거칠기가 큰 기초가 말뚝의 극한 하중이 더 컸다. 그리고 콘 장비를 사용한 말뚝이 극한 하중이 큰 것으로 분석되었다.
말뚝재하시험은 축소모형이기 때문에 낮은 구속압 등의 이유로 정량적으로 지지력 증가효과를 비교하기보다는 정성적인 비교를 하는 것이 합리적이다. 말뚝재하시험 8가지 조건 중, 말뚝 외벽 거칠기가 상대적으로 거칠지 않고 항타 에너지가 적고 강관 내 콘 타격관입을 하지 않은 경우(Case 1)와 말뚝 외벽 거칠기가 거칠고 항타 에너지가 높고 강관 내 콘 타격관입을 한 경우(Case 8)을 비교하면 약 2배정도의 지지력차이를 확인할 수 있었다.
PLR은 왼쪽 y축으로 역순으로 되어있으며, 극한 하중은 오른쪽 y축이다. 본 실험에서는 축소 모형실험을 했기 때문에 관내토의 높이차이가 크지 않았으며, PLR 역시 최대 11% 정도의 차이를 보였다. 그렇기 때문에 PLR 값과 극한 하중의 추이를 정량적인 수치화를 하는 것이 어렵다고 판단하였다.
한 결과는 다음과 같다. 이번 연구에서 설정한 세 가지 변수 중 개단강관말뚝의 지지력 증가에 가장 큰 영향을 미치는 것은 말뚝 항타에너지(항타 높이)였다. 그 다음으로 강관 내 콘 타격관입이 말뚝의 지지력 증가에 효과적 이였으며, 말뚝 외벽의 거칠기는 말뚝의 지지력 증가에 상대적으로 적은 영향을 미치었다.
(1991)은 개단강관말뚝의 항타에너지가 폐색효과에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 항타에너지가 증가할수록 폐색효과는 감소함을 알 수 있었고, 같은 항타에너지라도 낙하되는 추의 중량과 낙하고에 따라 폐색효과의 정도가 다름을 알 수 있다. Paik andSalgado(2003)은 개단강관말뚝과 폐단강관말뚝을 항타하여 관입하여 각각의 선단지지력과 주면마찰력을 비교하는 연구를 진행하였고, 개단강관말뚝의 폐색효과를 분석하여 지지력의 상관관계를 나타내었다.
후속연구
강관말뚝 설치 후 내부에 콘 장비를 항타 할 경우 예상되는 장점은 (1) 콘 장비를 설치하는 항타에너지로 인해 강관말뚝 관내토 및 선단부에 흙의 고밀화(soil densification)가 발생하여 기존의 강관말뚝만의 지지력보다 더 큰 지지력이 발현될 것으로 판단되며, (2) 콘 장비 항타 관입 특성(10 cm 콘 관입 시 필요한 타격회수)을 파악하여 관내토의 특성과 말뚝 선단지지력을 발현되는 하부 지반의 특성을 파악하여 말뚝의 지지력 예측에 도움을 주고, (3) 콘 항타 관입 결과를 이용하여 시공품질 확인 및 보다 정확한 “내부 콘항타 강관말뚝”의 지지력 예측하여 말뚝의 추가시공 또는 축소시공으로 판단이 가능한 지표로 사용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일반적인 강관말뚝의 문제점은?
강관말뚝은 대량생산이 가능하고 자재 공급이 빠르고 시공속도가 빠르다는 장점이 있으며, 이런 강관말뚝의 경우 말뚝의 하단부가 막혀있지 않은 개단 형태가 대부분이다. 개단 형태의 강관말뚝을 시공할 경우 강관말뚝 내부로 흙이 밀려들어오는 폐색 효과가 발생할 수 있다. 이러한 폐색 효과는 선단지지력의 예측이 어려워 설계 지지력을 신뢰하기가 어렵다는 문제가 발생한다. 따라서 강관말뚝의 사용은 시공성이 좋은 말뚝임에도 불구하고 폐색효과가 발생할 경우 상부 구조물의 사용성 및 안전성에 문제가 생길 우려가 있다.
강관말뚝의 장점은?
강관말뚝은 말뚝의 품질이 고르고 시공이 다른 말뚝에 비해 간편하기 때문에 오일샌드 플랜트 건설현장에서 많이 사용되는 기초 중 하나이다. 강관말뚝은 대량생산이 가능하고 자재 공급이 빠르고 시공속도가 빠르다는 장점이 있으며, 이런 강관말뚝의 경우 말뚝의 하단부가 막혀있지 않은 개단 형태가 대부분이다. 개단 형태의 강관말뚝을 시공할 경우 강관말뚝 내부로 흙이 밀려들어오는 폐색 효과가 발생할 수 있다.
강관말뚝 설치 후 내부에 콘 장비를 항타 할 경우 예상되는 장점은?
이러한 일반적인 강관말뚝의 문제점을 보완하고자 본연구에서는 기존 강관말뚝을 설치한 후 내부에 콘 장비를 말뚝 선단으로부터 말뚝 직경의 2배에 해당하는 깊이까지 항타 관입하였다. 강관말뚝 설치 후 내부에 콘 장비를 항타 할 경우 예상되는 장점은 (1) 콘 장비를 설치하는 항타에너지로 인해 강관말뚝 관내토 및 선단부에 흙의 고밀화(soil densification)가 발생하여 기존의 강관말뚝만의 지지력보다 더 큰 지지력이 발현될 것으로 판단되며, (2) 콘 장비 항타 관입 특성(10 cm 콘 관입 시 필요한 타격회수)을 파악하여 관내토의 특성과 말뚝 선단지지력을 발현되는 하부 지반의 특성을 파악하여 말뚝의 지지력 예측에 도움을 주고, (3) 콘 항타 관입 결과를 이용하여 시공품질 확인 및 보다 정확한 “내부 콘항타 강관말뚝”의 지지력 예측하여 말뚝의 추가시공 또는 축소시공으로 판단이 가능한 지표로 사용될 수 있을 것이다.
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