• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.123-132
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• 2003

말뚝의 항타관입성 분석의 최종 목표는 선택된 해머시스템으로 말뚝이 파괴되지 않고 지반의 관입저항을 극복하여 예측된 관입저항치를 얻을 수 있는지를 확인하거나, 주어진 조건에서 예측된 관입저항치를 얻을 수 있는 적절한 해머를 선택하는데 있다. 만약 말뚝의 항타관입성이 확보되지 못한다면 정적공식으로 구한 지지력은 의미가 없게 될 것이다. 그럼에도 실무기술자들은 항타관입성의 중요성을 인식하지 못하여 설계시 항타관입성 분석없이 지반조사자료를 근거로 단편적으로 항타관입깊이에 대해 가정함으로써 예측된 지지력은 실제의 값과 차이를 줄 수가 있는 경우가 자주 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나로 국내에서 항타분석기를 이용하여 시험말뚝에 대해 항타시 관입성과 지지력을 측정하였다. 또한 이러한 자료를 이용하여 강관말뚝의 항타관입성에 영향을 주는 요인(관입저항력, 임피던스, 재료강도, 해머 등)을 분석, 제시하였다. 본 실험연구로부터 설계시 항타관입성 분석의 적용 및 고강도 재료의 이용이 적절히 이루어진다면 보다 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.395-406
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• 2006

상부의 큰 하중을 지탱해야 하는 경우에는 일반적인 기초 형식으로서 현장타설말뚝공법이 많이 사용된다. 이러한 현장타설말뚝의 시공은 연약한 토사 지반을 관통하여 암반까지 굴착을 실시하는 것이 일반적이며, 지지력의 대부분은 암반층 근입부에서 발휘되게 된다. 현장타설말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면저항력의 조합으로 이루어지게 되며, 과도한 침하가 발생하지 않고 지지력을 얻기 위해서는 근입부의 직경과 길이가 충분하여야 한다. 말뚝의 극한지지력에 있어서 선단지지력은 큰 비중을 차지한다. 그러나, 일반적으로 주면저항력은 선단지지력에 비해서 훨씬 작은 두부 침하량에서 발현된다. 또한 선단부 거동특성은 천공과정에서 발생하는 근입부 바닥에서의 잔류물에 의해서 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 잔류물을 근입부에 잔류시키지 않기 위해서는 시공과 검사가 제대로 이루어져야 한다. 이것은 매우 어려우며 비경제적이다. 특히 암반층 근입부가 깊은 경우에는 물이나 천공 슬러리를 사용하여야 하므로 더욱 어렵다. 이러한 이유들로 인해서 작용 하중하에서 말뚝의 거동은 주면부 거동특성에 따라 좌우되게 된다. 따라서 복잡한 발현기구를 가진 주면저항력에 대해서 주로 관심을 가지게 되는 것이다. 본 연구에서는 주면저항력에 관해서만 연구를 하였다. 콘크리트 말뚝체와 주변 암반 사이의 상호작용은 말뚝 거동특성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 시공방법에 따라서 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는, 탄소성 해석(FLAC 2D)을 통하여 근입부의 거칠기 경사, 높이와 같은 거칠기 특성, 근입부를 형성하는 주변 암반의 강도 특성과 변형 특성, 근입부의 깊이와 길이 등이 최대단위주면저항력에 미치는 영향에 대한 검토를 실시하였다. 변수 연구를 통하여 최대단위주면저항력에 있어서는 근입부의 연직응력, 거칠기 높이와 근입부 암반의 점착력 및 포아슨비가 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.669-675
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• 2020

본 연구에서는 헬리컬파일의 지지력 특성 규명을 위하여 현장재하시험을 통하여 얻은 실측 지지력과 이론식에 의해 산정된 예측 지지력을 비교 분석하였다. 헬리컬파일은 중공형 축에 중공형 축보다 직경이 큰 하나 혹은 다수의 나선형 원판을 부착시킨 형상의 파일이다. 헬리컬파일은 굴삭기에 부착된 회전관입기를 사용하여 파일을 지반에 회전 관입시키기 때문에 항타와 굴착이 필요한 다른 말뚝에 비해 소음이 작고, 비교적 소형 장비로 시공이 가능하여 공간이 협소한 도심지에서도 시공이 용이하다. 최근 들어 헬리컬파일을 적용한 기초 공법의 설계와 시공이 많이 실시되고 있으나 헬리컬파일의 지지력에 관한 연구는 설계와 시공 사례에 비하여 아직 미진하다. 현장재하시험은 이음부, 헬리컬파일의 규격, 재하시험의 종류, 그라우팅 실시 여부를 변수로 총 10회 실시하였다. 이론식에 의한 말뚝의 예측 지지력은 Individual bearing method와 Cylindrical shear method을 통하여 산정하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권6호
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• pp.61-70
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• 1997

매입말뚝공법으로 시공된 말뚝의 거동은 항타말뚝의 그것과는 다르고 또한 여기서 얻어지는 하중-침하량 곡선의 특성도 다름에도 불구하고 이에 대한 기본적인 고찰없이 항타공법에서 적용해 왔던 허용하중 결정방법을 그대로 매입말뚝공법에도 준용하고 있다. 국내의 관련기준에 의하면 허용지지력을 결정하는 방법들이 기준마다 서로 다르고 또한 적용 안전율도 차이가 있어 서로 상충되는 면이 있다. 본 논문에서는 106개 말뚝의 정재하시험을 통해 얻어진 하중-침하량 곡선을 분석하고 이들 결과를 공법별로 비교하였다. 분석결과 일정한 곡선을 기준하여 제시된 각종의 수학적 기법들은 허용지지력을 결정하기 위한 적절한 방법이 아님을 알 수 있었다. 또한 분석결과를 바탕으로 적절한 허용하중 판정방법 및 적용안전율을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.51-61
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• 2001

본 논문에서는 지반의 상대다짐도(RC)와 매입말뚝의 근입비에 따른 하중-침하 거동을 연구하기 위하여 모형실험과 하중전이 함수를 이용한 해석을 수행하였다. 모형시험에서 말뚝은 근입비(L/D)를 15, 20, 25로 설치하였고, 지반의 상대다짐도를 85%, 95%로 각각 조성하였으며 말뚝주면은 시멘트를 주입하였다. 본 논문은 매입말뚝의 해석을 위하여 Vijayvergia의 하중전이 모델, Castelli 모델, Gwizdala의 탄소성-완전소성 모델, coyle의 제안식 등을 사용하여 실험결과와 비교하였으며, 매입말뚝의 하중-침하 거동을 예측하는데 가장 적합한 하중전이 방법을 제안하였다. 하중전이 함수에 의한 지지력 예측 결과 매입말뚝의 극한 지지력은 Coyle의 제안식이 실측값에 가장 근접한 것으로 나타났으며, 초기 하중-침하 거동은 Castelli에 의한 함수가 가장 유사하게 하중-침하 거동을 평가하는 것으로 나타났다. 매입말뚝의 축하중 해석결과 하중전이법에 의해 평가된 주면마찰력이 실측값보다 과소평가 되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권3호
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• pp.23-34
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• 1993

지반조건이 개단강관말뚝의 거동에 미치는 영향을 규명하기 위하여 응력상태와 상대밀도의 조절이 가능한 토조내에 포설된 모래지반에서 모형말뚝실험이 수행되었다. 모형말뚝은 개단강관 말뚝의 각 부분에 작용하는 지지력을 분리측정하기 위하여 직경이 다른 두개의 파이프로 만들어졌다. 실험결과에 의하면 모래지반에 타입된 개단말뚝의 폐색정도와 관입저항력은 지반의 수직응력보다는 수평응력과 상대밀도에 의하여 좌우되었으며, 관내토지지력과 외주면마찰력, 그리고 전체 지지력도 수직응력보다는 수평응력과 상대밀도에 의하여 주로 영향받는 것으로 나타났다. 또 한 말뚝 외벽에 작용하는 수평응력은 원지반의 응력상태와는 관계없이 조밀한 지반의 경우에는 원지반의 수평응력보다 크게, 보통상태의 지반에서는 원지반과 비슷하게, 그리고 매우 느슨한 지반에서는 원지반보다 작게 측정되었다. 원지반의 수평응력에 대한 말뚝 설치후의 말뚝 외벽에 작용하는 수평응력의 비는 주어진 모래지반의 경우 원지반의 수평응력과 관계없이 상대밀도에 따라 일정한 값으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.131-143
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• 2000

연약지반속에 말뚝을 설치하고 성토를 실시할 경우 말뚝에 작용하는 연직하중을 산정할 수 있는 이론적 해석법을 개발하였다. 여기서 말뚝은 성토하중지지 효과를 증대시키기 위하여 일정간격의 줄말뚝 형태로 설치하며 각 줄말뚝의 두부는 지중보 형태의 말뚝캡보로 연결시킨 경우를 대상으로 한다. 이론식의 유도과정에서 성토지지말뚝으로 지지된 성토지반의 파괴발생 기구를 말뚝위 성토지반속의 파괴형태에 따라 지반아칭파괴와 펀칭전단파괴의 두 가지로 크게 구분하였다. 여기서 지반아칭은 말뚝캡보 사이의 간격이 좁거나 성토고가 충분히 높을 때 발생된다. 지반아칭파괴는 아치의 파괴부위에 따라 정상파괴와 캡파괴로 나누어 각 파괴형태의 안전성이 검토되었다. 또한, 제안식에 의한 성토지지말뚝의 하중분담효과는 말뚝캡보의 간격과 폭의 크기 및 지반정수에 크게 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 즉, 말뚝캡보의 간격이 증가하면 말뚝의 하중분담효과는 감소하며 성토고, 말뚝캡보폭, 내부마찰각 및 점착력의 크기가 증가할수록 하중분담효과가 커지게 된다. 따라서 이러한 말뚝 및 지반에 관한 영향요소를 적절히 결정하면 성토지지말뚝의 성토하중분담 효과를 효과적으로 극대화시킬 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.5-19
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• 2016

본 연구에서는 해상풍력타워를 지지하는 말뚝지지중력식기초에 대한 수평거동을 분석하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 말뚝지지중력식기초는 연약한 점토지반에 취약한 중력식기초를 보완하기 위하여 개발되었으며, 다섯본의 말뚝이 십자배열로 설치되어 수직지지력을 확보한다. 수치해석은 다음 네 가지 케이스를 모델링하여 비교하였다. 이는 a) 단말뚝 b) $3{\times}3$무리말뚝 c) 십자배열무리말뚝 d) 말뚝지지중력식기초이다. 모든 케이스는 비배수전단강도 20kPa의 단일 점토층을 모사하였으며, 수치해석결과로부터 네 가지 케이스에 대한 p-y곡선과 P-승수를 산정하였다. 말뚝 수가 증가함에 따라 무리말뚝효과가 증가하였다. 말뚝지지중력식기초의 경우, P-승수가 무리말뚝과 상이한 경향을 보였다. 응력분포를 통해 거동의 차이를 비교하였고 말뚝지지중력식기초의 수평거동은 지표면과 매트 사이의 상호 작용이 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.45-51
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• 2005

말뚝을 설계함에 있어 극한지지력을 산정하는 것만으로는 말뚝의 장기 거동에 있어서의 하중분포를 고려할 수 없으므로 재하시험시 변형률계나 응력계를 사용하여 말뚝의 하중 재하에 따른 주면저항(the shaft resistance)의 분포를 측정하고 있다. 그러나 대부분의 재하시험시 하중이 '0'일 때를 'zero time'으로 하여 계측기의 값을 읽는 'zero reading'을 가정함으로써 현장타설말뚝이나 항타말뚝의 시공시 발생된 잔류응력(the residual stress 또는 the residual load)을 무시하고 있다. 이러한 'zero reading'의 가정은 말뚝 시공시 발생하는 말뚝 하방향으로의 부주면마찰력인 잔류응력을 고려하지 않으므로 실제 말뚝주면의 하중분포와는 다른 결과를 보이게 된다. 본 연구에서는 현장에 시험시공된 현장타설말뚝에 대하여 정재하시험을 수행하였고, 말뚝 주면의 하중분포 측정시 변형률계를 사용하여 콘크리트 타설 직후부터 계측을 실시함으로써 말뚝 시공에 따른 잔류응력을 측정하였다. 그 결과, 잔류응력이 고려된 경우는 초기에 부의 응력상태를 보이나 하중이 재하됨에 따라 부주면마찰력이 극복되면서 양의 주면마찰력으로 전환됨을 알 수 있었으나, 'zero reading'의 경우는 양의 주면마찰력 만을 보였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 말뚝기초위원회 워크샵
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• pp.1-34
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• 1999

본 원고는 말뚝기초의 설계에 사용되고 있는 현장 시험법의 특징과 연구결과를 요약정리 한 것이다. 현장토질시험법이 국내에서 본격적으로 사용되기 시작한 것은 1980년도 초반으로 추정하고 있다. 이후 많은 간척사업과 연약지반 개량을 실시하면서 여러 종류의 현장 시험법이 소개되었으며 이러한 기술 발전에 편승하여 말뚝기초 설계에도 현장토질시험법을 이용함으로서 신뢰성 있는 말뚝기초의 지지력산정을 산정코자 노력하고 있다. 본 원고에서는 지금까지 국내에서 주로 사용하고 있는 SPT, CPT, PMT 및 최근 사용실적이 높아지고 있는 DMT의 시험방법, 원리, 관련 토질정수, 말뚝기초 설계에 활용방법에 대하여 국내외 자료를 조사하여 정리하였다.