[논문]사례 분석을 통한 복합말뚝 이음위치의 설계 기준식 개선 연구

황의성

doi:10.14481/jkges.2019.20.3.21

사례 분석을 통한 복합말뚝 이음위치의 설계 기준식 개선 연구
A Study for Improved Design Criteria of Composite Pile Joint Location based on Case Analysis 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.20 no.3, 2019년, pp.21 - 30

황의성 (Department of Civil Engineering, University of Seoul)

초록
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복합말뚝(Composite Pile)이란, 수평력이 크게 작용하는 구간에는 강관말뚝, 작게 작용하는 구간에는 PHC말뚝을 특수한 연결 장치로 결합한 말뚝으로서 토목 구조물의 기초 재료로써 상용화되는 추세에 있다. 이러한 복합말뚝의 핵심은 강관말뚝과 PHC말뚝을 연결하는 연결 장치의 안정성과, 이음 위치를 산정하는 설계기준이라고 할 수 있는데 국내에서는 복합말뚝 이음부 위치에 대한 정확한 시방규정이 없어서, LH 설계처(한국토지주택공사, 2009)에서는 도로설계요령 제3권(한국도로공사, 2001)을 참고하여 작성한 "복합말뚝 설계적용 및 설계도서 표기 방안 검토"를 복합말뚝 설계의 기준으로 사용해 오고 있지만 복합말뚝의 단면변화라고 볼 수 없어 적용에 한계성을 가지고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 복합말뚝의 단면 변화부(강관말뚝과 PHC말뚝의 이음부) 위치에 대한 설계기준을 제안하고 이에 대한 안정성 및 경제성을 검토하고자 실험적인 방법과 해석적인 방법을 이용하여 연결장치에 대한 안정성을 검증하였으며, 국내 교량공사 교대 79개소에 시공된 복합말뚝 설계자료를 분석하여 말뚝 본체 및 이음부에 작용하는 응력, 휨모멘트, 변위 등의 경향성을 파악하였고, 개선식이 적용된 재설계 과정을 통해 이음부에서 발생한 응력들이 연결장치와 PHC말뚝의 허용응력 수치 내로 발생하는 것을 확인하였다. 결론적으로 사례분석을 통한 복합말뚝 이음위치의 설계 제안식은 복합말뚝을 설계함에 있어서 안정성과 경제성을 모두 고려한 개선된 설계기법임을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Composite pile, which is composed of the steel pipe pile in which the large horizontal force acts and the PHC pile in which the small horizontal force acts by a special connecting devices, is being commercialized as a base material for civil engineering structures. The core of such a composite pile can be said to be a design criterion for estimating the joint position and stability of the connection device between steel pipe pile and PHC pile. In Korea, there is no precise specification for the location of composite pile joints. In the LH Design Department (Korea Land & Housing Corporation, 2009), "Application of composite pile design and review of design book marking" was made with reference to Road Design Practice Volume 3 (Korea Expressway Corporation, 2001). this is used as a basis of the design of the composite pile. It can not be regarded as a section change of the composite pile, so it has a limitation in application. Therefore, In this study, we propose a design criterion for the location of the section of the composite pile (joint of steel pipe pile and PHC pile) and evaluate the stability and economical efficiency of it by using experimental method and analytical method. Analysis of composite pile design data installed in 79 domestic bridges abutment showed that the stresses, bending moments, and displacements acting on the pile body and connection of the pile were analyzed. Through the redesign process, it was confirmed that the stresses generated in the connecting device occur within the allowable stress values of the connecting device and the PHC pile. In conclusion, the design proposal of composite pile joint location through empirical case study in this study is an improved design method considering both stability and economical efficiency in designing composite pile.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. Loading - deflection graph (Composite pile vs PHC pile)
표 Table 1. Bending strength test with various types of composite pile
그림 Fig. 2. Loading - deflection graph (Composite pile vs PHC pile)
그림 Fig. 3. Results of horizontal loading test (Composite pile)
그림 Fig. 4. Load - displacement (Composit pile vs. Steel pile)
그림 Fig. 5. Result of L - pile program analysis
그림 Fig. 6. Correlation between pile characteristics (β) and steel pile length
표 Table 2. Analysis of displacements of composite piles
표 Table 3. Maximum shear and shear stress tables
표 Table 4. Maximum bending moment and bending stress table
표 Table 5. Stress analysis table on composite pile joints
그림 Fig. 7. Shear stress vs Permissible shear stress at joint (Abutment) - [Proposed formula]
그림 Fig. 8. Bending stress vs Permissible bending stress at joint (Abutment) - [Proposed formula]
표 Table 6. Stress analysis table on composite pile joints [Proposed formula]
표 Table 7. Stress comparison table when applying existing formula vs proposed formula
표 Table 8. Comparison of design criteria of composite pile and field test results, numerical analysis results

AI 본문요약
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문제 정의

복합말뚝의 설계에 있어 중요한 요소(factor)인 지반변형계수 E0, 변위량 δ와 말뚝 특성 값 β의 특성을 파악하고자 한다.
본 논문은 현재 복합말뚝 이음위치에 대한 설계기준이 정확히는 복합말뚝의 단면변화에 대한 설계기준이라고 볼 수없는 문제점을 파악하였다. 이에 따라 복합말뚝 이음부에 대해 재하시험을 통해 안정성을 확인하고, 기존 복합말뚝 설계 자료를 분석하여 복합말뚝에 작용하는 변위 및 응력을 파악한 후 복합말뚝의 단면 변화부(강관말뚝과 PHC말뚝의이음부) 위치에 대한 개선식이 적용된 재설계(redesign) 과정을 거쳐 안정성과 경제성을 검토한 복합말뚝 이음위치의 설계기준식에 대한 개선 연구 결과를 얻을 수 있었다.
이에 따라 본 연구에서는 현장재하시험 및 수치해석을 통해 복합말뚝 이음부의 안정성을 검증하고, 국내에서 설계한 복합말뚝 설계 자료를 조사하여 파악된 응력 및 변위에 대한 허용율과 제안식을 적용한 재설계(redesign)로 개산된 허용율의 비교･분석을 통해 제안식의 안정성을 평가해서, 경제적이고 효율적인 복합말뚝 이음위치의 설계기준식을 제시하고자 한다.
복합말뚝의 안정성을 평가하고자 다양한 연구가 여러 연구자에 의해 진행되어 왔으며, 가장 대표적으로 복합말뚝의 안정성 검증을 하기 위한 현장시험은 말뚝재료에 대한 검증시험인 휨강도시험(Bending Test)과 지반과의 시험인 수평재하시험으로 크게 구분되어 질 수 있다. 이에 본 연구에서는 복합말뚝의 핵심인 강관말뚝과 PHC말뚝의 이음부의 안정성을 평가하기 위해서 복합말뚝 이음방식 중 무용접 방식(스크류 방식, 볼트 방식)에 대해서는 휨 강도시험을 실시하였으며, 용접 방식은 기존 연구자의 연구데이터를 참조하였다.

제안 방법

(7) 본 논문에서는 복합말뚝의 단면변화(강관말뚝과 PHC 말뚝의 이음부) 위치에 대한 설계기준을 "\(\frac{1}{2} \)·Mmax의위치(m)”로 제안하여 재설계 과정을 통해 안정성을 검증하였고, 경제적인 설계가 가능한 연구 결과를 도출하였다.
국내 교량에 적용된 복합말뚝(Composite Pile)현장 교대 79개소에 대한 복합말뚝 설계자료를 검토하여 복합말뚝에 설계된 강관말뚝길이와 지반변형계수 E0, 변위량 δ, 말뚝 특성 값 β와 교대에서 발생하는 최대 전단력과 최대 휨모멘트를 분석하였다.
본 연구에서 사용한 p-y curve는 점성토에는 Matlock 사질토에는 Reese, 암반에는 Reese가 각각 제안한 함수식을 사용하였다. 말뚝 두부에 작용하는 힘은 지지력 공식에 의하여 계산한 값인 수평력 92.2kN, 연직력 1057.5kN을 적용하였으며, 지반조건은 수평재하시험 시 조사한 시추 주상도를 바탕으로 해석하였다. 해석결과는 Fig.
말뚝 휨강도시험은 복합말뚝의 접합부에 대한 건정성 여부를 확인하기 위한 굽힘 균열시험으로, 순환(cyclic)하중 적용 시 복합말뚝 이음부에서 발생하는 거동에 대한 평가를PHC말뚝의 파괴 시까지 하중을 가하여 수행하였다.
복합말뚝에 작용하는 최대 휨모멘트 및 휨응력를 분석해 보았다. 말뚝머리 고정조건과 힌지조건 시의 휨모멘트 및 휨응력을 검토하였으며, 응력 검토 시 강관말뚝의 부식두께2mm는 공제하여 계산하였다.
복합말뚝 이음부에서 발생하는 응력들에 대해 복합말뚝의 연결장치와 PHC말뚝 본체가 버텨야 함은 당연하며, 이러한 복합말뚝의 안정성 검토를 복합말뚝의 설계기준과 현장시험결과 및 수치해석결과의 비교를 통해 실시하였다(Table 8). 휨강도시험과 수평재하 시험을 수행해 본 결과 이음부에서는 문제가 없는 것으로 나타났다.
복합말뚝 직경 500mm, 직경 600mm의 이음부에 작용하는 변위, 전단력, 휨모멘트, PHC말뚝에 작용하는 전단응력과 휨압축응력을 말뚝머리의 해석조건인 고정과 힌지로 구분하여 분석하였다.
복합말뚝에 작용하는 최대 전단력 및 전단응력을 분석해 보았다. 직경 500mm와 600mm로, 두께는 9t와 12t로 구분었으며, 응력 검토 시 강관말뚝의 부식두께 2mm는 공제하여 계산하였다.
복합말뚝에 작용하는 최대 휨모멘트 및 휨응력를 분석해 보았다. 말뚝머리 고정조건과 힌지조건 시의 휨모멘트 및 휨응력을 검토하였으며, 응력 검토 시 강관말뚝의 부식두께2mm는 공제하여 계산하였다.
복합말뚝의 강관말뚝 길이는 \(\frac{1}{2} \)·Mmax +1m를 산정기준으로 하였으며, 이를 근거로 복합말뚝을 설계하였다.
복합말뚝의 이음부 위치를 1/2·Mmax로 제안하고, 이를 바탕으로 직경 500mm, 직경 600mm의 이음부에 작용하는 변위, 전단력, 휨모멘트, PHC말뚝에 작용하는 전단응력과 휨압축응력을 말뚝머리의 해석조건인 고정과 힌지로 구분하여 분석하였다.
복합말뚝의 휨강도시험(Bending Test)을 통해 실측값을 측정해보고 타 연구자들의 수치와 비교･검토과정을 통해 복합말뚝의 이음부 검증과 재료 한계 값을 확인하였다.
설계하중의 두 배 하중을 최대시험하중으로 계획시험하는 방식으로 하였으며, 계획하중 이후 변위가 15.0mm 이상, 재하 장치가 허용하는 최대값인 150.1kN(복합말뚝), 143.2 kN(강관말뚝)까지 재하하였다.
수평재하시험은 반력 방식에 따라 여러 가지 방식이 있으나 말뚝 간 반력을 이용하여 인접한 2~3개의 시공된 말뚝의 반력을 이용하여 재하 하였으며, 시험말뚝내부는 가력된 하중에 의해 국부적인 파손, 좌굴 등이 생기지 않도록 Fig.2와 같이 “+”두부보강장치로 보강하여 편심이 발생하지 않도록 주의를 기울여서 시험하였다(한국지반공학회, 2010).
2). 시험 시 복합말뚝의 이음부 조립의 효율과 이상 유무를 체크하였고, 말뚝별 지지거동 및 지지력을 비교 분석하여 공학적 자료로 활용하였다.
이에 따라 복합말뚝의 경제적 효율성 극대화를 위한 새로운 제안식의 필요성을 인지하고 여러 문헌과 다양한 시도의 설계를 통해 새로운 방법을 모색하던 중 말뚝 단면변화와 위치를 1/2·Mmax 로 언급한 이기준(1998)의 결과를 준용하여 복합말뚝의 개선식으로 제안하였다.
복합말뚝에 작용하는 최대 전단력 및 전단응력을 분석해 보았다. 직경 500mm와 600mm로, 두께는 9t와 12t로 구분었으며, 응력 검토 시 강관말뚝의 부식두께 2mm는 공제하여 계산하였다. 최대 전단력은 Table 3에서 보여지는 바와 같이 직경 500mm : 142.
포항 OO현장의 복합말뚝 기초에 대한 안정성을 평가하고자 매입공법(SDA공법)으로 시공한 후 수평재하시험을 실시하였으며, 복합말뚝과의 비교데이터를 얻기 위해 강관말뚝과 PHC말뚝을 함께 시험하였다(Fig. 2). 시험 시 복합말뚝의 이음부 조립의 효율과 이상 유무를 체크하였고, 말뚝별 지지거동 및 지지력을 비교 분석하여 공학적 자료로 활용하였다.
휨강도시험으로 측정된 복합 재료 간의 재료 한계를 검증해보고, 수평재하시험을 통해 토질조건이 반영된 상태에서의 수평저항력을 측정하여 재료 한계성을 파악하고, 수평 방향 허용지지력을 계산한 후 수치해석(L-pile)을 통해 말뚝의 수평거동 검증을 통해 종합적으로 복합말뚝의 수평거동을 비교･분석을 한다.

대상 데이터

2kN･m 발생하였다. PHC말뚝의 KS기준 전단강도가 직경 500mm : 228.6kN, 직경 600mm : 311.0kN인 것을 고려해보면, 각각 허용 값의 14.2%,9.7%를 사용하였다. 이는 기존설계에서 허용 값의 10.
이음부에 발생하는 최대 휨모멘트는 직경 500mm : 62.6kN･m 발생하였고, 직경 600mm : 76.8kN･m 발생하였다 PHC말뚝의 KS기준 균열 휨모멘트가 직경 500mm : 103.0kN･m , 직경 600mm : 166.8kN･m인 것을 고려해보면, 각각 허용 값의 60.8%, 46.1%를 사용하였다. 이는 기존설계에서 허용 값의 41.

이론/모형

복합말뚝 설계기준은 도로설계요령 제3권(한국도로공사,2001)을 참고하여 LH 설계처(한국토지주택공사, 2009)에서 “복합말뚝 설계적용 및 설계도서 표기 방안 검토”를 제시하였다.
본 연구에서 사용한 p-y curve는 점성토에는 Matlock 사질토에는 Reese, 암반에는 Reese가 각각 제안한 함수식을 사용하였다. 말뚝 두부에 작용하는 힘은 지지력 공식에 의하여 계산한 값인 수평력 92.

성능/효과

(1) 휨강도시험 결과 균열 휨모멘트를 상회하여 인장 균열이 발생하였고, 파괴 휨모멘트를 상회하여 사인장균열 이 발생하여 파괴에 이르렀다. 이때 하부의 PHC 말뚝에서 파괴가 발생하였음에도 이음부에서는 항복 징후가 발생하지 않아 복합말뚝 이음부의 안정성에는 문제가 없는 것으로 나타났다.
(2) 수평재하시험 결과 수평력은 복합말뚝 90.3kN, 비교군으로 시험한 강관말뚝은 85.3kN 측정되었고, 수평변위는 복합말뚝 32.53mm, 강관말뚝 41.43mm가 발생하였다.
(3) L-pile을 이용하여 복합말뚝을 해석한 결과 말뚝두부의 변위 : 5.87mm, 모멘트 : 165.12kN･m, 전단력 : 92.2kN 이며, 평균 이음위치인 5.4m에서의 변위 : 0.00005mm,모멘트 : 30kN･m, 전단력 : 18.3kN이 발생하는 것으로 나타났다. 이는 수평재하시험결과 두부 변위는 다소 차이가 났으나 전단력 및 모멘트는 설계 값과 유사한 것으로 나타났다.
(4) 설계에 적용된 지반변형계수E₀는 평균 E₀ = 1,700 N 이며, 최대 변위량은 교대에서 고정 시 10.9mm, 힌지시에 14.9mm가 발생되었다. 수평저항에 관여하는 말뚝특성 값 β는 β 값이 커질수록 수평저항에 관여된 지반 깊이가 짧아지며, 이에 따라 강관말뚝의 길이가 짧아지게 되어 강관길이(m) =-4.
(5) 복합말뚝의 이음부에 작용하는 최대변위는 1.00mm 발생하였고, 최대 전단응력은 허용 전단응력의 76.5%, 최대 휨압축응력은 허용 휨압축응력의 84.5%로서 상당히 안전측으로 설계되고 있는 것으로 분석되었다.
(6) 이음부 위치에서의 최대 변위량은 기존 설계에서 발생한 최대 변위와 비교해 보면 0.15~0.43mm 증가하였으며, 최대 전단력은 1.5~3.5% 증가되었고, 최대 휨모멘트는 16.9~18.9% 증가된 것으로 분석되었다. 전단응력은 기존 설계와 비슷한 경향을 보였고, 휨압축응력의 허용율은 기존식 적용 시에 평균 66.
LH 설계처(한국토지주택공사, 2009)에서 제시한 복합말뚝 이음부 위치 결정기준을 근거로 설계된 자료를 분석해본 결과 복합말뚝 이음부 위치에서 발생한 전단응력 값은 허용 전단응력 값 대비 최대 76.5%, 평균35.3%이며, 휨응력 값은 허용휨응력 대비 최대 84.5%, 평균 66.9%임을 확인하였다. 이에 따라 복합말뚝의 경제적 효율성 극대화를 위한 새로운 제안식의 필요성을 인지하고 여러 문헌과 다양한 시도의 설계를 통해 새로운 방법을 모색하던 중 말뚝 단면변화와 위치를 1/2·M_max 로 언급한 이기준(1998)의 결과를 준용하여 복합말뚝의 개선식으로 제안하였다.
Table 7에서와 같이 복합말뚝 교대 이음위치 설계식에 기존식과 제안식을 적용했을 때, 제안식이 다소 높은 경향을 보였지만 허용 값 이내로 발생되어 안전 측임을 확인하였고, 동시에 좀 더 경제적인 설계가 가능함을 확인할 수 있었다.
결과를 종합해 보면 설계이론 값, 휨강도시험 값, 수평재하시험 값과 수치해석이 비슷한 경향이 나타남을 알 수 있으며, 직경 500mm 복합말뚝의 허용 수평력은 90.3~13.8kN으로 파악된다. 이때 복합말뚝의 강관말뚝과 PHC말뚝의 연결장치에 있어서 항복징후가 발견되지 않는 점을 확인할 수 있었으며, 이를 복합말뚝의 한계치에 반영하여 설계기준을 정할 수 있었다.
결과적으로 복합말뚝 이음부에서 발생하는 최대 전단력 과 최대 모멘트, 전단응력과 휨압축응력의 값은 이음부 수치해석 결과와 비교해 보았을 때 복합말뚝 이음부의 안정성 에는 문제가 없다는 것을 확인할 수 있었고, 매우 안정 측으로 복합말뚝 설계가 이뤄지고 있어 좀 더 경제적인 설계가 가능함을 확인할 수 있었다.
75mm발생하였다. 기존 설계에서 발생한 변위최대 1.0mm, 0.6mm와 비교해 보면 0.15~0.43mm 증가한 것으로 나타났다. 앞서 실시한 휨강도시험 시 PHC말뚝의 기준균열하중 73.
휨강도시험과 수평재하 시험을 수행해 본 결과 이음부에서는 문제가 없는 것으로 나타났다. 또한 제안식을 적용한 재설계(redesign) 과정을 통해 발생한 이음부에서의 응력들이 연결장치와 PHC말뚝의 허용응력 수치 내로 발생하는 것을 확인하였으며, 이를 통해 제안식의 안정성을 검증할 수 있었다.
9mm가 발생되었다. 또한 힌지 시에 평균 변위량은 7.5mm, 최대 변위량은 14.9mm가 발생되어 수평 변위량의 한계값인 15mm까지도 설계가 이뤄지고 있음을 알 수 있었으며, 힌지 조건이 고정조건에 비해 변위량이 크게 발생함을 확인할 수 있었다.
00mm는 휨 강도 시험 시 말뚝 본체에 하중 33kN을 가했을 때와 같다. 말뚝 본체의 균열 시와 비교해 보면 PHC말뚝의 기준균열하중 80kN에서의 처짐량은 복합말뚝이 4.1~6.0mm로 발생하였고, 기준균열하중을 넘어선 100kN 재하때에 균열이 1.00mm가 발생한 것을 고려하면, 복합말뚝 이음부에 작용하는 변위 값은 충분히 작은 수준이라고 판단된다.
말뚝 특성 값 β가 커질수록 수평저항에 관여된 지반깊이가 짧아지며, 이에 따라 강관말뚝의 길이가 짧아지게 되는 것을 Fig. 6을 통해 확인 할 수 있었으며, 강관 길이(m) = -4.3ln(β)+1.4의 상관관계를 보였다.
4로 분포되고 있는 것으로 나타났다. 복합말뚝 전체길이와 강관말뚝 길이와는 상관관계는 없으며, 복합말뚝에서 강관말뚝이 차지하는 비율은 23.3%, PHC말뚝은 76.7%로 나타났다.
복합말뚝에 높은 하중을 재하 하였음에도 수평변위가 강관말뚝보다는 작게 나타났으며, 오히려 허용지지력은 5kN더 크게 나타났음을 알 수 있었다(Fig. 4).
복합말뚝의 이음부에서 발생하는 변위, 최대전단력, 최대휨모멘트는 힌지 조건일 때가 고정 조건일 때보다 다소 크게 나타나는 경향을 보였다.
수평재하시험 결과는 15mm변위 기준으로 복합말뚝의 허용 수평력은 90.3kN으로 측정되었으며, 비교군인 강관말뚝의 허용 수평력은 85.3kN으로 측정되었다. 수치해석상 허용 수평력은 92.
수평저항에 관여하는 말뚝특성 값 β는 β 값이 커질수록 수평저항에 관여된 지반 깊이가 짧아지며, 이에 따라 강관말뚝의 길이가 짧아지게 되어 강관길이(m) =-4.3ln(β)의 상관관계를 확인하였다.
위와 같이 이음부에서 발생되는 전단응력, 휨압축응력을 허용값과 비교하였을 때 전단응력은 최대 76.5%, 평균35.3%, 휨압축응력은 최대 84.5%, 평균 66.9%의 수준으로 설계가 되고 있었으며, 이는 상당히 안전 측으로 설계가 진행되고 있음을 알 수 있었다.
위의 제안식을 기존 설계 자료에 적용하여, 발생된 변위, 전단력, 휨모멘트 및 전단응력과 휨압축응력을 허용 응력값과 검토하여 안정성 및 경제성을 확인하였다.
5%에 해당된다. 이는 기존 설계 시에 발생한 최대 압축응력 16.89MPa, 평균 13.38MPa, 최대 허용율 84.5%,평균 66.9%와 비교해 보면 효율성 있는 설계라고 판단된다.
본 논문은 현재 복합말뚝 이음위치에 대한 설계기준이 정확히는 복합말뚝의 단면변화에 대한 설계기준이라고 볼 수없는 문제점을 파악하였다. 이에 따라 복합말뚝 이음부에 대해 재하시험을 통해 안정성을 확인하고, 기존 복합말뚝 설계 자료를 분석하여 복합말뚝에 작용하는 변위 및 응력을 파악한 후 복합말뚝의 단면 변화부(강관말뚝과 PHC말뚝의이음부) 위치에 대한 개선식이 적용된 재설계(redesign) 과정을 거쳐 안정성과 경제성을 검토한 복합말뚝 이음위치의 설계기준식에 대한 개선 연구 결과를 얻을 수 있었다.
이음부 최대 전단응력은 직경 500mm : 0.65MPa, 직경600mm : 0.34MPa가 발생하였으며, 평균 전단응력은 0.31MPa, 0.24MPa로 나타났으며, 이음부 휨압축응력은 직경500mm : 최대 16.8MPa, 직경 600mm : 최대 16.2MPa가 발생하였으며, 평균 압축응력은 13.3MPa로 나타났다.
수평재하시험 결과와 비교해 보면 두부변위는 다소 차이가 있으나 수평력은 비슷하게 나타났다. 이음위치에서의 모멘트 : 30kN･m,전단력 : 18.3kN이 발생되었으며, 휨강도시험결과와 비교했을 때 상당히 안전 측임을 확인할 수 있었다.
9% 증가된 것으로 분석되었다. 전단응력은 기존 설계와 비슷한 경향을 보였고, 휨압축응력의 허용율은 기존식 적용 시에 평균 66.9%, 최대 84.5%,제안식 적용 시에 평균 75.5%, 최대 98%로서 제안식을 적용하는 설계가 좀 더 효율적이라고 판단된다.
5kN을 적용하였으며, 지반조건은 수평재하시험 시 조사한 시추 주상도를 바탕으로 해석하였다. 해석결과는 Fig. 5와 같이 복합말뚝의 두부에 발생하는 변위 : 5.87mm, 모멘트 : 165.12kN･m,전단력 : 92.2kN이 발생하였으며, 평균 이음위치인 5.4m에서의 변위 : 0.00005mm, 모멘트 : 30kN･m, 전단력 : 18.3kN이 발생하는 것으로 나타났다.
휨강도시험 결과는 PHC말뚝의 균열하중인 78.3kN에서의 복합말뚝의 처짐량을 보면 4.1~6.0mm 발생하였으며, 용접 복합말뚝은 101kN, 무용접 복합말뚝은 117.7~122.5kN 재하 시 인장균열이 발생한 것으로 보아 복합말뚝 연결장치의 평균수평저항력은 113.8kN으로 측정되었다.

후속연구

의위치(m)”로 제안하여 재설계 과정을 통해 안정성을 검증하였고, 경제적인 설계가 가능한 연구 결과를 도출하였다. 따라서, 본 제안식을 복합말뚝의 설계에 적용한다 면 보다 더 효과적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내에서는 복합말뚝의 한계는?	복합말뚝(Composite Pile)이란, 수평력이 크게 작용하는 구간에는 강관말뚝, 작게 작용하는 구간에는 PHC말뚝을 특수한 연결 장치로 결합한 말뚝으로서 토목 구조물의 기초 재료로써 상용화되는 추세에 있다. 이러한 복합말뚝의 핵심은 강관말뚝과 PHC말뚝을 연결하는 연결 장치의 안정성과, 이음 위치를 산정하는 설계기준이라고 할 수 있는데 국내에서는 복합말뚝 이음부 위치에 대한 정확한 시방규정이 없어서, LH 설계처(한국토지주택공사, 2009)에서는 도로설계요령 제3권(한국도로공사, 2001)을 참고하여 작성한 "복합말뚝 설계적용 및 설계도서 표기 방안 검토"를 복합말뚝 설계의 기준으로 사용해 오고 있지만 복합말뚝의 단면변화라고 볼 수 없어 적용에 한계성을 가지고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 복합말뚝의 단면 변화부(강관말뚝과 PHC말뚝의 이음부) 위치에 대한 설계기준을 제안하고 이에 대한 안정성 및 경제성을 검토하고자 실험적인 방법과 해석적인 방법을 이용하여 연결장치에 대한 안정성을 검증하였으며, 국내 교량공사 교대 79개소에 시공된 복합말뚝 설계자료를 분석하여 말뚝 본체 및 이음부에 작용하는 응력, 휨모멘트, 변위 등의 경향성을 파악하였고, 개선식이 적용된 재설계 과정을 통해 이음부에서 발생한 응력들이 연결장치와 PHC말뚝의 허용응력 수치 내로 발생하는 것을 확인하였다. 결론적으로 사례분석을 통한 복합말뚝 이음위치의 설계 제안식은 복합말뚝을 설계함에 있어서 안정성과 경제성을 모두 고려한 개선된 설계기법임을 알 수 있었다.
	복합말뚝이란 무엇인가?	복합말뚝(Composite Pile)이란, 수평력이 크게 작용하는 구간에는 강관말뚝, 작게 작용하는 구간에는 PHC말뚝을 특수한 연결 장치로 결합한 말뚝으로서 토목 구조물의 기초 재료로써 상용화되는 추세에 있다. 이러한 복합말뚝의 핵심은 강관말뚝과 PHC말뚝을 연결하는 연결 장치의 안정성과, 이음 위치를 산정하는 설계기준이라고 할 수 있는데 국내에서는 복합말뚝 이음부 위치에 대한 정확한 시방규정이 없어서, LH 설계처(한국토지주택공사, 2009)에서는 도로설계요령 제3권(한국도로공사, 2001)을 참고하여 작성한 "복합말뚝 설계적용 및 설계도서 표기 방안 검토"를 복합말뚝 설계의 기준으로 사용해 오고 있지만 복합말뚝의 단면변화라고 볼 수 없어 적용에 한계성을 가지고 있는 실정이다.
	복합말뚝 이음위치에 대한 휨강도 시험에 대해 안정성에 어떤 결과가 나타났는가?	(1) 휨강도시험 결과 균열 휨모멘트를 상회하여 인장 균열이 발생하였고, 파괴 휨모멘트를 상회하여 사인장 균열 이 발생하여 파괴에 이르렀다. 이때 하부의 PHC말뚝에서 파괴가 발생하였음에도 이음부에서는 항복 징후가 발생하지 않아 복합말뚝 이음부의 안정성에는 문제가없는 것으로 나타났다

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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