Calculation of Bearing Capacity of Tapered Drilled Shafts in Cohesionless Soils Using Shape Factor

Fourteen calibration ehamber tests were performed using one cylindrical and two tapered piles with different taper angles to investigate the changes of the bearing capacity of tapered piles with soil state and taper angle of piles. The results of calibration chamber tests show that the ultimate base resistance of tapered piles increases with increasing mean stress and relative density of soil. It also increases with increasing taper angle for medium sand, but with decreasing taper angle for dense sand. The ultimate shaft resistance of tapered piles increases as vertical and horizontal stresses, relative density and taper angle increase. Based on the results of model pile load tests, a new design method with shape factors for estimation of the bearing capacity of tapered piles is proposed considering the effect of soil state and taper angle on bearing capacity of tapered piles. In order to check the accuracy of predictions calculated using the new method, middle-scale field pile load tests were also conducted on cylindrical and tapered drilled shafts in clayey sand. Comparison of calculated values with measured ones shows that the new design method produces satisfactory predictions tor tapered piles.

형상계수를 이용한 사질토 지반에 타설된 테이퍼말뚝의 지지력 산정

지반조건과 말뚝의 테이퍼각도가 태야퍼말뚝의 지지력에 미치는 영향을 조사하기 위해서 원통형말뚝과 테이퍼각도가 다른 두 개의 메이퍼딸뚝을 이용해서 모형말뚝재하시험을 수행하였다. 시험결과에 띠르면 지반의 평균응력과 상대밀도가 커지면 테이퍼말뚝의 단위 선단지지력은 증가하였고, 말뚝의 테이퍼각도가 커집에 따라 느슨한 지반에서는 단위 선단지지력은 증가하였으나 조밀한 지반에서는 단위 선단지지력이 반대로 감소하였다. 그리고 테이퍼말뚝의 단위 주면마찰력은 지반의 수평 및 연직응력과 상대밀도, 말뚝의 테이퍼각도가 커짐에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 모형말뚝재하시험의 결과에 근거해서 형상계수를 표함한 테이퍼말뚝의 지지력 산정식을 제안하였고, 이 제안식에서는 지반조건과 테이퍼각도가 말뚝의 지지력에 미치는 영향이 고려되였다. 제안한 지지력 산정식에 대한 정확도를 검증하기 위해서 점토질 모래지반에 설치된 중간규모의 원통형말뚝과 테이퍼말뚝에 대한 현장재하시험이 실시되었고, 이때 측정된 지지력이 제안식에서 얻은 예측치와 비교되었다. 그 결과 제안된 지지력 산정식은 테이퍼말뚝의 지지력을 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.