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
- 말뚝의 위치에 따른 평균주면마찰력 (Liu et al.(1985)) 이 점에 착안하여 무리말뚝에 작용하는 부주면마찰력 또한 평균주면마찰력과 같이 서로 다른 값을 나타낼 것으로 예상하였고, 이러한 의문점을 확인하고자 본 실내모형시험을 설계하였다.
- 그리고 대한주택공사(1998)에서 실시한 부주면마찰력 모형시험은 무리말뚝내에서 시간의 흐름에 따른 각 말뚝별 부주면마찰력을 측정하는 본 연구와 달리 말뚝의 정해진 심도에 작용하는 부주면마찰력을 측정한다는 것에서 차이가 있다. 그러나 무리말뚝의 부주면마찰력을 측정한다는 것과 모형시험의 방법도 유사하므로 본 연구를 수행하는데 필요한 기반지식을 얻기 위하여 개략적으로 문헌연구 하였다.
- 본 연구에서는 무리말뚝에 작용하는 부주면마찰력의 위치별 크기를 알아보기 위하여 실내모형시험을 실시하였고, 이를 비교 분석하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 이와 같은 배경으로 본 연구에서는 무리말뚝의 위치에 따른 부주면마찰력의 양상을 확인하고자 3×3무리말뚝을 이용한 모형압밀시험을 말뚝간 간격을 달리하여 총 5회 실시하였고 이를 통하여 중앙, 측면, 모퉁이말뚝에서 부주면마찰력의 대ㆍ소를 확인하였다.
- 무리말뚝의 말뚝 내 위치별 부주면마찰력을 알아보기 위하여 모형시험을 실시한 사례는 1998년 주택 공사에서 실시한 보고서를 제외하고는 전무한 상황이다. 주공보고서가 무리말뚝의 각단에 작용하는 부주면마찰력을 측정하는 반면 본 연구에서는 시간에 따른 말뚝 선단부에서의 부주면마찰력을 측정한다는 것에서 약간의 차이가 있지만, 본 연구로 얻은 부주면마찰력값의 신뢰도 및 타당성 여부를 판단하기 위하여 주공보고서의 내용과 비교 검토하였다.
제안 방법
- 2회에 걸쳐 실시한 모형시험결과로 중앙말뚝은 2개의 샘플을 측면말뚝 5개, 모퉁이말뚝 3개의 샘플을 얻을 수 있었고 이를 앞에서 분석했던 바와 같이 각 말뚝별로 나누어 각각의 그래프 및 평균선그래프를 도시하였다. 그리고 평균선그래프를 서로 비교하여 각각의 대소를 확인하였다.
- 3회에 걸쳐 실시한 모형시험결과로 중앙말뚝은 3개의 샘플을 측면말뚝 7개, 모퉁이말뚝 7개의 샘플을 얻을 수 있었고, 이를 각 말뚝별로 나누어 각각의 그래프 및 평균선 그래프를 도시하였다. 그리고 평균선그래프를 서로 비교하여 각각의 대소를 확인하였다.
- 그리고 2회에 걸쳐 실시된 모형시험결과를 모두 통합하여 중앙, 측면, 모퉁이말뚝의 평균선을 도출 분석함으로써 말뚝간의 간격 4D에서의 최종적인 결과를 도출하였다.
- 주택공사에서 실시한 모형시험은 말뚝의 타입 본 수가 25개 이상이면 군말뚝효과가 저감한다는 기존의 연구를 토대로 2×2 무리말뚝, 3×3 무리말뚝, 4×4 무리말뚝을 대상으로 실시되었다. 그리고 말뚝의 간격 또한 5D 이상 떨어져 배치되면 부주면마찰력 저감율이 급격히 떨어진다는 기존의 연구 결과를 바탕으로 2.5D, 4D, 5D의 형태로 구분하여 실시하였다.
- 그리고 말뚝의 선단은 60°의 각도로 다듬어서 제작하였으며, 모형말뚝의 재질은 PVC를 이용하는 한편 현장시험에 사용되는 말뚝의 거칠기를 재현하기 위하여 PVC말뚝에 사포를 이용하여 문질러서 거칠 기를 준 뒤 시험을 실시하였다.
- 그리고 사용된 흙의 물리적 특성을 파악하기 위하여 비중, 액성한계, 소성한계 시험을 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
- 압밀이 진행되는 과정에서 발생하는 간극수압은 상향배수만을 채택하였으므로 모래를 통하여 배출된 연약지반의 간극수압은 마른헝겊을 이용하여 제거하였다. 그리고 시험 중에 발생하는 지반의 침하량을 측정하기 위하여 토조의 전면부와 후면부에 침하량측정기를 설치하였다.
- 시험장치는 크게 토조, 모형말뚝, 재하판, 하중재하 장치, Load cell로 구성되었으며, 계측기로는 간극수압계, 토압계, Push-pull게이지를 사용하였다. 그리고 지반특성을 알아보기 위하여 입도분포, 액성한계, 소성한계 등 기본 물성시험과 압밀계수를 측정하기 위한 압밀시험을 실시하였다. 시험지반의 성형은 #40번째로 체가름 한 후에 교반기로 교반시킨 후 투기하여 시험을 진행하였다.
- 3회에 걸쳐 실시한 모형시험결과로 중앙말뚝은 3개의 샘플을 측면말뚝 7개, 모퉁이말뚝 7개의 샘플을 얻을 수 있었고, 이를 각 말뚝별로 나누어 각각의 그래프 및 평균선 그래프를 도시하였다. 그리고 평균선그래프를 서로 비교하여 각각의 대소를 확인하였다.
- 연약지반 조성을 마친 후 위 그림 2와 같이 계측기가 부착된 모형말뚝을 토조의 바닥까지 타입 하였다. 말뚝을 타입할 때, 고무망치를 이용하여 토압계 및 여러 계측기에 가해지는 충격을 최소화 하였으며, 수평계를 이용하여 말뚝의 수평을 맞춰가며 타입하였다. 말뚝중심간의 간격은 직경의 5배이하에서는 부주면마찰력 감소현상이 있음을 제시한 정상섬(1993)의 연구결과를 토대로 5D이하의 간격(2.
- 계측용 모형말뚝은 그림 2와 같이 제작하였다. 말뚝의 직경은 6cm, 길이 70cm, 두께0.5cm이며, 부주면마찰력 측정용 토압계를 부착하기 위하여 말뚝의 선단부로부터 상부 10cm 위치를 절단하여 말뚝두부와 분리하였으며, 절단면에 너비 5cm, 높이 1cm의 홈을 파서 토압계의 부착을 용이하게 하였다.
- 말뚝을 타입할 때, 고무망치를 이용하여 토압계 및 여러 계측기에 가해지는 충격을 최소화 하였으며, 수평계를 이용하여 말뚝의 수평을 맞춰가며 타입하였다. 말뚝중심간의 간격은 직경의 5배이하에서는 부주면마찰력 감소현상이 있음을 제시한 정상섬(1993)의 연구결과를 토대로 5D이하의 간격(2.5D 3회, 4D 2회)로 유지하여 말뚝을 타입하였다.
- 모형말뚝에 작용하는 하향력, 모형말뚝의 변위, 지반의 침하량을 측정하기 위하여 토압계, 침하량측정기를 준비하였다. 토압계는 각각의 말뚝에 1개씩 부착하였고, 선단부에서 상부10cm 높이에 부착하였다.
- 모형말뚝의 길이가 70cm이고 모래를 이용하여 하중을 재하하기 때문에 토조 바닥에서 55cm높이까지만 연약지반을 조성하였으며, 이때 시험지반의 함수비는 위에서 언급한 바와 같이 55∼60%의 범위로 조성하였다.
- 모형말뚝의 타입을 마친 후 하중재하수단으로 연약지반 위 13cm정도 높이까지 모래를 채워서 압밀을 유도하였다. 압밀이 진행되는 과정에서 발생하는 간극수압은 상향배수만을 채택하였으므로 모래를 통하여 배출된 연약지반의 간극수압은 마른헝겊을 이용하여 제거하였다.
- 무리말뚝 내 단독말뚝에 작용하는 위치별 부주면마찰력을 확인하기 위하여 4D(24cm)간격으로 모형시험을 2회 실시하였고 이를 분석하였다. 분석방법은 4.
- 무리말뚝에 작용하는 위치별 부주면마찰력을 확인하기 위하여 2.5D간격으로 모형시험을 3회 실시하였고 이를 분석하였다. 분석방법은 매 시험마다 총부주면마찰력곡선을 도시하여 각각의 부주면마찰력을 확인하였으며, 다음으로 중앙, 측면, 모퉁이말뚝 별로 따로 자료를 나누고 이에 대한 평균선을 도출 분석함으로서 서로의 대 소를 확인하였다.
- 무리말뚝 내 단독말뚝에 작용하는 위치별 부주면마찰력을 확인하기 위하여 4D(24cm)간격으로 모형시험을 2회 실시하였고 이를 분석하였다. 분석방법은 4.1과 동일하게 매 시험마다 총부주면마찰력곡선을 도시하여 각각의 부주면마찰력을 확인하였으며, 다음으로 중앙, 측면, 모퉁이말뚝 별로 따로 자료를 나누고 이에 대한 평균선을 도출 분석함으로서 서로의 대 소를 확인하였다.
- 5D간격으로 모형시험을 3회 실시하였고 이를 분석하였다. 분석방법은 매 시험마다 총부주면마찰력곡선을 도시하여 각각의 부주면마찰력을 확인하였으며, 다음으로 중앙, 측면, 모퉁이말뚝 별로 따로 자료를 나누고 이에 대한 평균선을 도출 분석함으로서 서로의 대 소를 확인하였다.
- 채취된 시료는 채취 운반과정에서 교란된 상태이므로 실내시험시 균등성 확보와 원지반의 강도를 재현하기 위하여 교반 후 토조에 투기하였다. 시료를 투기한 후, 시료의 침강과 자중압밀 단계를 거쳐 시료가 어느 정도 안정화된 시점까지 방치 한 후 시험을 실시하였다.
- 시험지반은 흙을 물과 반죽하여 채워 넣는 방식으로 조성하였으며, 함수비가 지나치게 커져 지반의 침하량 또한 커지는 것을 우려하여 경험적으로 적합하다고 판단된 55∼60% 의 함수비로 지반을 조성하였다.
- 실내모형시험을 실시하기 위하여 토조와 모형말뚝을 각각 제작하였다. 토조의 크기는 가로 80cm, 세로 80cm, 높이 100cm로 제작하였으며, 성형지반의 내부상태를 육안으로 확인하기 위하여 토조의 정면과 뒷면에 아크릴을 설치하였다.
- 토조의 크기는 가로 80cm, 세로 80cm, 높이 100cm로 제작하였으며, 성형지반의 내부상태를 육안으로 확인하기 위하여 토조의 정면과 뒷면에 아크릴을 설치하였다. 압밀시 발생하는 간극수압의 배수는 상향배수만을 채택하였으므로 별도의 배수구는 마련하지 않았으며, 상향으로 배수되는 간극수는 마른 헝겊이나 수건 등을 이용하여 흡수시켰다. 계측용 모형말뚝은 그림 2와 같이 제작하였다.
- 본 시험을 위한 시료는 연약지반이 넓게 분포되어 있고, 지리적으로 가까운 목포지역에서 채취 하였다. 채취된 시료는 채취 운반과정에서 교란된 상태이므로 실내시험시 균등성 확보와 원지반의 강도를 재현하기 위하여 교반 후 토조에 투기하였다. 시료를 투기한 후, 시료의 침강과 자중압밀 단계를 거쳐 시료가 어느 정도 안정화된 시점까지 방치 한 후 시험을 실시하였다.
- 토압계는 각각의 말뚝에 1개씩 부착하였고, 선단부에서 상부10cm 높이에 부착하였다. 침하량측정기는 토조의 전면부와 후면부에 각각 1개씩, 그리고 모형말뚝의 압축력을 확인하기 위하여 중앙말뚝, 측면말뚝, 모퉁이말뚝 중 각각의 대표말뚝(0번말뚝, 4번말뚝, 7번말뚝)을 정하여 1개씩, 총 5개의 침하량측정기를 부착하였다.
대상 데이터
- 본 시험을 위한 시료는 연약지반이 넓게 분포되어 있고, 지리적으로 가까운 목포지역에서 채취 하였다. 채취된 시료는 채취 운반과정에서 교란된 상태이므로 실내시험시 균등성 확보와 원지반의 강도를 재현하기 위하여 교반 후 토조에 투기하였다.
- 시험에 사용한 연약지반은 지리적으로 가깝고 연약지반이 넓게 분포하는 목포지역에서 채취하였으며, 이것을 #40번째로 걸러서 통과분만을 사용하였다. 시험지반은 흙을 물과 반죽하여 채워 넣는 방식으로 조성하였으며, 함수비가 지나치게 커져 지반의 침하량 또한 커지는 것을 우려하여 경험적으로 적합하다고 판단된 55∼60% 의 함수비로 지반을 조성하였다.
- 시험장치는 크게 토조, 모형말뚝, 재하판, 하중재하 장치, Load cell로 구성되었으며, 계측기로는 간극수압계, 토압계, Push-pull게이지를 사용하였다. 그리고 지반특성을 알아보기 위하여 입도분포, 액성한계, 소성한계 등 기본 물성시험과 압밀계수를 측정하기 위한 압밀시험을 실시하였다.
- 위의 과정을 거쳐 모든 시험 준비를 마친 후 데이터로거를 이용하여 4시간 간격으로 약 11일간 데이터를 수집하였다. 데이터의수집은 데이터로거를 이용하였다.
- 실내모형시험을 실시하기 위하여 토조와 모형말뚝을 각각 제작하였다. 토조의 크기는 가로 80cm, 세로 80cm, 높이 100cm로 제작하였으며, 성형지반의 내부상태를 육안으로 확인하기 위하여 토조의 정면과 뒷면에 아크릴을 설치하였다. 압밀시 발생하는 간극수압의 배수는 상향배수만을 채택하였으므로 별도의 배수구는 마련하지 않았으며, 상향으로 배수되는 간극수는 마른 헝겊이나 수건 등을 이용하여 흡수시켰다.
성능/효과
- 1) 시험지반의 침하량은 시험 시작 11일이 경과 후 말뚝간 간격 2.5D에서 평균 0.91cm, 4D에서는 1.22cm로 매우 작은 값을 나타내었다. 이는 압밀을 유도하기 위해 연약지반 상부에 재하한 모래의 무게가 예상과는 달리 그리 크지 않았고, 시험을 11일간만 진행하였기에 압밀이 완전히 완료되지 않았기 때문이라 생각된다.
- 2) 대부분의 말뚝에서 부주면마찰력이 16시간까지 급격한 상승을 이루다가 그 이후 점점 안정세를 보이며 완만히 상승하는 양상의 그래프를 나타내었다. 이는 시험초기에 급격한 압밀이 이루어진 후 시간의 경과에 따라 압밀속도가 안정세를 보이기 때문이라 생각된다.
- 3) 말뚝간격 2.5D의 각 위치별 평균선을 구하여 부주면마찰력의 크기를 비교한 결과 시험 시작 후 중앙말뚝은 측면, 모퉁이말뚝에 비하여 큰 값을 보이며 증가하였고, 측면말뚝과 모퉁이말뚝은 40시간까지는 유사한 양상을 보였지만 그 이후에는 측면말뚝이 더 큰 값을 나타내면서 증가하였다.
- 4) 말뚝간격 4D의 각 위치별 평균선을 구하여 부주면마찰력의 크기를 비교한 결과 시험 시작 후 중앙말뚝은 측면, 모퉁이말뚝에 비하여 큰 값을 보이며 증가하였다. 그러나 측면말뚝과 모퉁이말뚝은 시험초기에는 모퉁이말뚝이 더 큰 값을 나타냈지만 시험 말미에는 측면말뚝이 더 큰 값을 나타냈다.
- 5) 시험말뚝의 위치별 부주면마찰력의 크기는 말뚝간 간격 2.5D와 4D 모두 중앙말뚝, 측면말뚝, 모퉁이말뚝 순으로 크게 나타났다.
- 6) 대한주택공사에서 실시한 모형시험과의 비교에서 부주면마찰력의 크기는 비슷하게 나타났으며, 중앙, 측면, 모퉁이말뚝의 부주면마찰력 대소 역시 같게 나타났다.
- 시험지반의 성형은 #40번째로 체가름 한 후에 교반기로 교반시킨 후 투기하여 시험을 진행하였다. 그 결과 중앙말뚝, 측면 말뚝, 모퉁이말뚝 순으로 부주면마찰력의 크기가 크게 나타났다.
- 그리고 3회에 걸쳐 실시된 모형시험결과를 모두 통합하여 중앙, 측면, 모퉁이말뚝의 평균선을 도출 분석함으로써 말뚝간의 간격 2.5D에서의 최종적인 결과를 도출하다.
- 78kg의 부주면마찰력을 나타내었다. 그리고 이를 평균한 그래프를 보면 16시간동안 1.61kg까지 급격한 증가 양상을 보인 후 시험시작 11일 후에는 4.81kg의 부주면마찰력을 나타내었다.
- 39kg의 부주면마찰력을 나타내었다. 그리고 이를 평균한 그래프를 보면 16시간동안 1.69kg까지 급격한 증가 양상을 보인 후 시험시작 11일 후에는 5.88kg의 부주면마찰력을 나타내었다.
- 75kg의 부주면마찰력값을 나타내었다. 그리고 이를 평균한 그래프를 살펴보면 시험시작 16시간동안 0.83kg까지 급격한 증가 양상을 보인 후 시험시작 11일 후에는 4.72kg의 부주면마찰력을 나타내었다.
- 모퉁이말뚝의 부주면마찰력 그래프의 양상은 급격한 증가 후 완만히 상승하는 양상을 보이는 중앙, 측면말뚝과 달리 상승과 하강을 반복하면서 증가하는 양상을 나타내었다. 그리고 이를 평균한 그래프를 살펴보면 시험시작 16시간동안 1.01kg까지 증가한 후 시험시작 11일 후에는 4.71kg의 부주면마찰력을 나타내었다.
- 모퉁이말뚝의 부주면마찰력 그래프의 양상은 급격한 증가 후 완만히 상승하는 양상을 보이는 중앙, 측면말뚝과 달리 상승과 하강을 반복하면서 증가하는 양상을 나타내었다. 그리고 이를 평균한 그래프를 살펴보면 시험시작 16시간동안 1.11kg까지 증가한 후 시험시작 11일 후에는 4.14kg의 부주면마찰력을 나타내었다.
- 76kg의 값을 나타내었다. 그에 반해 본 연구를 통하여 얻은 평균선 그래프는 5일 경과 후 약 3.81kg, 3.07kg, 2.85kg의 값을 10일 후 약 4.74kg, 4.23kg, 4.11kg의 값을 보였다.
- 60kg의 부주면마찰력값을 나타내었다. 모퉁이말뚝의 부주면마찰력 그래프의 양상은 급격한 증가 후 완만히 상승하는 양상을 보이는 중앙, 측면말뚝과 달리 상승과 하강을 반복하면서 증가하는 양상을 나타내었다. 그리고 이를 평균한 그래프를 살펴보면 시험시작 16시간동안 1.
- 60kg의 부주면마찰력값을 나타내었다. 부주면마찰력은 대부분의 말뚝에서 시험시작 후 16시간까지 급격히 상승하는 양상을 보였으며, 그 이후에는 점차 안정되면서 완만히 상승하는 양상의 그래프를 보였다.
- 15kg의 부주면마찰력을 나타내었다. 시험시작과 함께 중앙, 측면, 모퉁이말뚝 모두 급격히 상승하는 양상의 그래프를 보였으며, 그 이후에는 그래프의 경사가 완만해지면서 꾸준히 상승하는 양상을 나타내었다.
- 중앙, 측면, 모퉁이말뚝의 부주면마찰력 크기는 중앙말뚝, 측면말뚝, 모퉁이말뚝의 순서로 큰 값을 나타내었지만, 그 차이는 중앙말뚝과 모퉁이말뚝 사이에 0.7kg의 매우 작은 값이었다.
- 중앙, 측면, 모퉁이말뚝간의 부주면마찰력 크기는 중앙말뚝, 측면말뚝, 모퉁이말뚝의 순서로 큰 값을 나타내었다. 중앙말뚝과 측면, 모퉁이말뚝간의 부주면마찰력값은 1.1kg정도의 차이를 보였고, 측면말뚝과 모퉁이말뚝의 부주면마찰력의 크기는 0.1kg으로 매우 미세한 차이를 보였다. 말뚝간 간격 4D를 통합한 평균선곡선에서 측면말뚝과 모퉁이말뚝간의 부주면마찰력이 0.
후속연구
- 향후 무리말뚝의 배치간격을 다르게 하여 모형시험을 다시 실시함으로써, 부주면마찰력의 변화양상을 확인 할 예정이며, 역청재 및 확대선단부를 적용하여 시험을 진행함으로써 부주면마찰력의 감소효과에 대해서도 연구할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.