Structural Capacity of High Strength Steel Pipe Pile After Pile Driving

Steel pipe piles have been used as various deep foundation materials for a long time. Recent increase in steel material cost has made engineers reluctant in using it even with its good quality and ease of construction. Therefore when constructing with steel pipe pile, the decision to reuse the excessive pile length that is cut off from the designed pile head elevation after pile driving can be cost saving. This has caused many constructors to reuse the pile leftovers with new piles, but the absence of quantitative structural capacity behaviors of steel pipe pile after pile driving or appropriate countermeasures and standards in reusing steel pipe pile has resulted in wrong applications, pile structural integrity problems, inappropriate limitation of reusable pile length, etc. The structural performance analysis between a new pile and a pile that has undergone working state and ultimate state stress level during pile driving was performed in this research by means of comparing the results between the dynamic pile load test, tensile load test, charpy energy test and fatigue test for high strength steel of $440N/mm^2$ yield strength. Test results show that under working load conditions the yield strength variation is less than 2% and for ultimate load conditions the variation is less than 5% for maximum total blow count of 3000. The results have been statistically analyzed to check the sensitivity of each factors involved. From the test results, reusability of steel pipe pile lies not in the main pipe yield strength deviation but in the reduction of absorb energy, strength changes and quality control at the welded section, shape deformation and local buckling during pile driving.

고강도 강관말뚝의 항타후 구조성능 분석

강관말뚝은 오랫동안 다양한 깊은 기초에 적용되어 왔으나 최근 강재가격의 상승으로 균질한 품질, 큰 강성, 용이한 시공 등의 장점에도 불구하고 기술자들이 자유롭게 적용 못하고 있다. 그러므로 강관말뚝으로 시공할 경우에는 초기 항타후 계획고 이상에서 절단된 강관을 재활용할 수 있다면 공사비를 절감하는데에 기여할 수 있다. 이러한 사유로 인하여 시공자들은 항타후 절단된 강관말뚝을 새롭게 시공할 말뚝과 함께 시공하고자 하나 명확한 정량적인 항타후 강관말뚝의 거동특성의 부재 및 재활용을 위한 적절한 대응방법과 기준의 부재로 인하여 말뚝의 건전도 문제, 문제 발생시의 대응방법 부재 등이 실제 현장에서 종종 발생하고 있다. 본 연구에서는 신규 강관말뚝과 사용자 하중 또는 극한 하중을 받은 강관말뚝에 대하여 현장에서 수행한 말뚝 동재하시험과 실내에서의 피로시험, 인장시험, 샤르피 충격시험을 실시하여 그 결과를 비교분석하였다. 시험결과로부터 허용응력 수준의 항타응력이 발생한 사용 하중조건에서는 항복강도의 변화가 2% 이하이며 최대 허용항타응력($0.9{\sigma}_y$)을 항타횟수가 3000회까지 받은 극한 하중조건에서는 항복강도의 변화가 5% 이하인 것을 확인할 수 있다. 또한 각 변수의 민감도를 확인하기 위하여 통계분석을 실시하였다. 모든 실험결과로부터 강관말뚝의 재활용 가능여부에 대한 판단 기준은 항복강도의 변화 보다는 오히려 샤르피충격에너지, 용접부에서의 강도변화 및 품질관리, 강관의 단면 변화, 항타후 강관의 국부좌굴에 기인하는 것을 확인할 수 있었다.