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실규모 현장시험 및 유한요소해석을 통한 강관매입말뚝의 공학적 거동에 대한 연구
A Study on the Engineering Behaviour of Prebored and Precast Steel Pipe Piles from Full-Scale Field Tests and Finite Element Analysis 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.19 no.4, 2018년, pp.5 - 16  

김정섭 (Department of Civil Engineering, Kangwon National University) ,  정경자 (Korea Expressway Corporation Research Institute) ,  정상섬 (Department of Civil and Environment Engineering, Yonsei University) ,  전영진 (Department of Civil Engineering, Kangwon National University) ,  이철주 (Department of Civil Engineering, Kangwon National University)

초록
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본 연구에서는 현장에서 실규모로 시공된 8본의 강관매입말뚝의 공학적 거동을 정재하시험, 동재하시험(EOID 및 restrike 시험) 및 Class-A 및 C1 type의 수치해석을 수행하여 상세히 고찰하였다. 이를 통해 말뚝의 하중-침하, 설계지지력 및 전단응력 전이 특성 등을 분석하였다. 정재하시험을 통해 평가된 설계지지력에 비해 동재하시험 및 수치해석은 이를 매우 상이하게 평가하는 것으로 분석되었으며, 이 가운데 restrike 시험이 전반적으로 최상의 결과를 도출하였고, 수치해석 결과의 신뢰성은 동재하시험에 비해 낮은 것으로 분석되었다. 각 시험에서 산정된 설계지지력을 정재하시험의 결과와 비교할 때 EOID는 정재하시험값의 20.0%-181.0%(평균: 69.3%)의 범위를 보였고, restrike 시험의 경우 48.2%-181.1%(평균: 92.1%)의 범위를 보였다. 또한 Class-A type에서는 37.1-210.5%(평균: 121.2%)로 가장 큰 분산을 보였다. EOID 시험에서는 선단지지력이 말뚝의 전체지지력의 대부분을 차지하는데 비해, restrike 시험에서는 주면마찰력 및 선단지지력이 비슷한 정도로 발현되었다. 이때 restrike 시험에서 측정된 선단지지력은 EOID 시험에서 측정된 크기보다 작은 것으로 분석되었다. 즉 restrike 시험에서 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 나타났다. 말뚝의 축력분포로부터 측정된 전단응력은 말뚝의 심도가 깊어질수록 증가하는 양상을 보였으며, 수치해석 결과는 정재하시험과는 상당한 정도의 차이를 보였다. 말뚝선단 인근에 슬라임이 존재하는 경우 말뚝의 거동에 매우 큰 영향을 주는 것으로 분석되었는데, 슬라임의 탄성계수가 작을수록 그리고 슬라임의 두께가 두꺼울수록 말뚝의 침하량이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the current study, the engineering behaviour of prebored and precast steel pipe piles was examined from a series of full-scale field measurements by conducting static pile load tests, dynamic pile load tests (EOID and restrike tests) and Class-A and Class-C1 type numerical analysis. The study inc...

주제어

#시멘트풀   #실규모 말뚝 재하시험   #수치해석   #강관매입말뚝  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항타공법의 단점은 무엇인가? 항타공법은 말뚝 머리에 해머로 물리적인 타격을 가하여 말뚝을 선단 지지층까지 관입시키는 공법으로 효율적이고 경제적이며 지지력에 대한 신뢰성이 비교적 높기 때문에 전통적으로 널리 사용되어 왔다. 그러나 말뚝 타격으로 인한 소음 및 진동과 관련된 민원 발생은 물론이고 과도한 항타에 의한 말뚝 두부 및 선단부의 파손 발생 등 여러 문제점이 발생해 왔다. 따라서 이러한 문제점을 획기적으로 감소시킬 수 있는 매입말뚝 공법이 최근 널리 적용되고 있다.
항타공법은 무엇인가? 항타공법은 말뚝 머리에 해머로 물리적인 타격을 가하여 말뚝을 선단 지지층까지 관입시키는 공법으로 효율적이고 경제적이며 지지력에 대한 신뢰성이 비교적 높기 때문에 전통적으로 널리 사용되어 왔다. 그러나 말뚝 타격으로 인한 소음 및 진동과 관련된 민원 발생은 물론이고 과도한 항타에 의한 말뚝 두부 및 선단부의 파손 발생 등 여러 문제점이 발생해 왔다.
매입말뚝 공법의 종류는 무엇이 있는가? 따라서 이러한 문제점을 획기적으로 감소시킬 수 있는 매입말뚝 공법이 최근 널리 적용되고 있다. 매입말뚝 공법은 1980년대 초 일본에서 개발되어 1990년대 국내에 도입되었으며 국내의 지반조건 및 현장의 시공특성에 적합하게 다양한 공법이 개발되어 왔는데, 대표적인 공법으로는 SIP(Soil-Cement Injected Precast Pile), SDA(SeparatedDoughunt Auger) 및 PRD(Percussion Rotary Drill) 등이 있다(한국지반공학회, 2015). 매입말뚝 공법은 오거(auger)에 의한 천공, 천공 홀 내부에 시멘트밀크 주입과 교반, 최종 항타의 순서로 시공된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. 김성희 (2017), 말뚝-지반 경계면에서의 상호거동을 고려한 부마찰 및 매입말뚝의 공학적 특성에 대한 연구, 강원대학교 석사학위 논문, pp. 1-111. 

  2. 김성희, 정경자, 정상섬, 전영진, 김정섭, 이철주 (2017), 현장 시험과 Class-A 및 C1 type 수치해석을 통한 강관매입말뚝의 거동에 대한 연구, 한국지반환경공학회 논문집, 18(7), pp. 37-47. 

    원문보기 상세보기

  3. 박종배, 권영환 (2017), PHC 매입말뚝의 한계상태설계정수 제시, 한국지반공학회 실무기술자를 위한 2017년 기초기술 세미나, pp. 85-98. 

  4. 연세대학교, 강원대학교, (주)지텍크, (사)한국지반공학회 (2016), 매입말뚝 대표공법 지지거동 분석으로 저항계수 도출 연구, 연구보고서, pp. 1-212. 

  5. 전경수, 김낙영, 남문석 (2011), 고속도로의 강관말뚝 기술동향 및 적용현황, 한국지반공학회 기초기술위원회 특별세미나, pp. 1-29. 

  6. 조천환 (2007), 매입말뚝공법, 이엔지북, pp. 1-314. 

  7. (주)라온이엔지 (2015), 매입말뚝 지지거동 분석으로 저항계수 도출 연구용역 중 지반조사 보고서, pp. 1-62. 

  8. (주)라온이엔지 (2016), 매입말뚝 지지거동 분석으로 저항계수 도출 연구용역 중 지반조사 보고서, pp. 1-96. 

  9. (주)지텍크 (2016), 매입말뚝 대표공법 지지거동 분석으로 저항 계수 도출 연구 말뚝 동재하시험 보고서, pp. 1-65. 

  10. 최용규, 이원제, 박재현, 김채민, 전병한 (2017), 다양한 선단 매입 PHC말뚝의 연직하중지지거동 특성 및 다양한 말뚝들의 마찰지지력 분담율 사례 분석에 관한 연구, 한국지반공학회 실무기술자를 위한 2017년 기초기술 세미나, pp. 1-28. 

  11. 한국지반공학회 (2015), 구조물 기초 설계기준 해설, pp. 1-894. 

  12. ASTM D1143-81 (1994), Standard test method for piles under static axial compressive load, pp. 1-11. 

  13. Brinkgreve, R. B. J., Kumarswamy, S. and Swolfs, W. M (2015), Reference Manual, Plaxis 3D 2015 user's manual (Edited by Brinkgreve, R.B.J., Kumarswamy, S. and Swolfs, W. M), pp. 1-284. 

  14. Davisson, M. T. (1972), "High capacity piles", Proceedings of Lecture Series in Innovations in Foundation Construction, ASCE, Illinois Section, pp. 81-112. 

  15. GEO (2006), Foundation design and construction, GEO publication No. 1/2006, pp. 153-154. 

  16. Lambe, T. W. (1973), "Predictions in soil engineering", Geotechnique, 23, No. 2, pp. 149-202. 

  17. LG Construction Technology Institute (2002), 말뚝 매입공법의 설계와 시공, pp. 1-183. 

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