• 대한토목학회논문집
• /
• 제14권4호
• /
• pp.965-975
• /
• 1994

PHC말뚝의 선단부를 개방시켜서 사용하면 관입저항력의 감소로 인하여 관입깊이가 증가되며, 결과적으로 지지력의 증가를 가져온다. 그러나 개단 PHC말뚝의 사용을 위해서는 다음의 두가지 문제가 해결되어야 한다. 첫째는 말뚝의 선단부를 개방시킴에 따른 지지력의 변화이며, 둘째는 말뚝 내부로 유입되는 관내토에 의한 말뚝 선단부의 파괴여부이다. 따라서 본 연구에서는 개단 PHC말뚝의 실용성을 검토하기 위하여 먼저 말뚝의 선단부 형상에 따른 지지력 비교를 목적으로 두개의 폐단말뚝과 두 개의 개단말뚝을 이용하여 토조에서 모형말뚝실험을 수행하였다. 실험결과로부터 말뚝의 선단부 형상에 따른 관입저항력과 지지력의 변화 및 PHC말뚝 선단부의 파괴여부가 검토되었다. 실험결과 동일한 관입깊이에서 개단말뚝의 전체지지력은 관입깊이가 증가함에 따라 폐단말뚝의 전체지지력과 비슷해지며, PHC 말뚝의 경우 말뚝선단부로부터 말뚝내경의 0.8~1.1배되는 영역에서 균열발생의 가능성이 제시되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.23-37
• /
• 2007

매입공법으로 시공되는 PHC 말뚝의 선단지지력 증진 방안으로서 선단에 선단확장판을 설치하여 선단 확장을 통해 선단지지력을 증가시키는 개념(일명 Ext-PHC 말뚝)이 개발되어 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 Ext-PHC 말뚝의 선단지지력 증가 효과를 확인하고 현장 적용성 검토의 일환으로 직경 400mm 말뚝에 대한 현장재하시험을 실시하였으며 검증된 유한요소해석 모델을 이용하여 다양한 조건에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 현장재하시험 결과를 분석한 결과 Ext-PHC 말뚝의 선단지지력은 PHC 말뚝 대비 약 $40{\sim}50%$ 증가되는 것으로 나타났으며 다양한 변수에 대한 매개변수 결과에서는 선단 지지층의 역학적 특성과 말뚝 길이에 따라 일반 PHC 대비 선단지지력 증가비는 $1.2{\sim}1.4$ 정도를 보이는 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과에 근거할 때 본 연구에서 고려한 시공조건에 있어 Ext-PHC 말뚝을 적용함으로써 일반 PHC 말뚝의 선단지지력 증진 효과를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.47-54
• /
• 2005

현재까지 많은 경우 아직도 실무에서의 말뚝 설계는 주로 경험적 지지력공식만을 이용하고 있다. 시공 후 말뚝의 지지력 확인은 품질관리 차원에서 실시하는 동적시험 및 정적시험 등을 통하여 가능하나 이는 시공 중 또는 시공 후에만 가능하다. 지반 조사단계에서 간단한 시험을 통하여 각 지층별로 말뚝의 선단지지력을 예측할 수 있다면 경험식이나 정적공식에 의한 예측보다 신뢰성 있는 말뚝의 설계가 가능할 것이다. 본 연구에서는 지반조사 단계에서 실시 가능한 간단한 막대형 축소모형말뚝에 대한 동적시험으로부터 실제 말뚝 지지층의 선단지지력 예측 시험법을 제시하고 정재하시험과의 비교를 통하여 예측된 선단지지력을 검증하였다. 시험 결과 축소모형말뚝시험과 정재하시험을 통해 예측된 단위극한선단지지력은 유사한 값을 보였으며, N값에 의해 예측된 단위극한선단지지력은 현장시험에 의해 측정된 단위선단극한지지력의 약 50%정도로 N값에 의한 지지력의 예측은 매우 보수적인 설계로 비합리적이며 비경제적인 말뚝설계가 됨을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제16권9호
• /
• pp.33-41
• /
• 2015

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수($s_q{\cdot}d_q$)를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제34권11호
• /
• pp.107-119
• /
• 2018

PHC말뚝, 확장판 선단부착 PHC말뚝, 강관 선단부착 PHC말뚝을 현장 시험 부지에서 시험시공하였다. 이들 선단변형 PHC말뚝들에 대하여 하중전이측정이 수반된 연직압축정재하시험을 실시하였으며 시공직후 항타후 동재하시험을 수행하였다. 또한 선단부만 그라우팅한 선단변형PHC말뚝에 대한 연직압축정재하시험도 실시하였다. 3가지 다양한 선단말뚝들 즉, PHC말뚝, 확장판 선단부착 PHC말뚝, 강관 선단부착 PHC말뚝의 하중-침하량 거동은 거의 동일한 양상을 나타내었다. 따라서 말뚝이 선단지지층에 근입된 길이가 동일하고 말뚝 본체의 직경이 동일할 경우 확장판 선단부착 PHC말뚝 및 강관 선단부착 PHC말뚝의 지지력 증대 효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 최종재하하중단계에서 PHC말뚝, 확장판 선단부착 PHC말뚝, 강관 선단부착 PHC말뚝의 주면마찰력은 각각 전체 재하하중의 95.8%, 95.6%, 97.8%를 분담하였으며, 선단지지력은 전체 재하하중의 4.2%, 4.4%, 2.2%를 분담하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제13권4호
• /
• pp.25-36
• /
• 1997

기존의 매입말뚝공법이 갖고 있는 문제들, 즉 지지력의 약화와 소음 진동의 발생을 해결하기 위하여 나선돌기형 매입말뚝공법과 선단확대형 매입말뚝공법을 개발하였다. 이들 공법의 시공성과 지지력 증대효과를 알아보기 위하여 현장시험을 실시하였다. 시험결과 극한지지력은 말뚝에 성형된 돌기에 의한 주면마찰력의 증가로 인하여 침설방식보다 약 44%증가하였으며, 주면마찰력은 돌기의 형상과 돌기간의 간격에 의하여 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 그리고 전체지지력에서 주면마찰력이 차지하는 비율은 침설방식의 경우가 74~80%이고 나선돌기 형과 선단확대형의 경우가 81~86% 매입말뚝의 지지력에서 선단지지력이 차지하는 비율은 매우 작았다. 또한 동일 하중에 대한 침하량을 비교한 결과 침설방식보다는 나선돌기형과 선단확대형 매입말뚝의 침하량이 작게 측정되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권4C호
• /
• pp.197-203
• /
• 2008

풍화된 암반에 근입된 말뚝의 선단지지거동은 신선암의 강도보다는 절리를 포함한 암반 상태에 의존한다. 본 연구에서는 암반상태가 말뚝의 선단지지력에 미치는 영향을 알아보기 위해 먼저 총 4부지의 암반에 근입된 13본의 현장타설콘크리트 말뚝에 대한 재하시험, 그리고 재하시험 부지의 지반조사 자료를 포함하는 데이터베이스를 구축하고, 말뚝선단부의 거동과 암반물성치의 상관관계를 분석하였다. 선단지반반력계수와 암반물성치의 상관관계 분석 결과 암석의 일축압축강도와 지반반력계수 사이에는 일관된 상관관계를 찾을 수 없었으나, 암반의 상태를 나타내는 물성치인 $E_m$, $E_{ur}$, RMR, 그리고 RQD 등과 지반반력계수의 상관계수는 대부분 0.7 이상으로 매우 뛰어난 상관성을 보였다. 또한, 기존의 방법으로 추정한 선단지지력과 실측 선단지지력의 비교를 통해 기존 방법의 적용성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권2C호
• /
• pp.95-107
• /
• 2010

일반적으로 암반에 소켓된 현장타설말뚝기초의 선단지지력은 일축압축강도를 이용하여 산정하고 있다. 그러나, 풍화대 지반에서는 불교란시료의 채취가 어려워 일축압축강도를 확인하는 것이 곤란하므로 기존 지지력산정공식을 사용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 풍화대 지반에서 수행할 수 있는 원위치시험들(SPT, DCPT, PMT, BST)의 특성치와 현장타설말뚝의 선단지지력과의 관계를 말뚝선단부에 인접한 5개의 구간들(선단부, 선단~하부1D, 선단~하부2D, 상부1D~하부1D, 상부1D~하부2D)에 대하여 분석하였다. 그 결과 DCTP의 결과가 가장 신뢰성 있는 상관관계를 나타내었다. 또한 DCPT를 이용한 선단지지력의 설계도표를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.29-39
• /
• 2012

본 연구에서는 암반근입 현장타설말뚝의 선단지지력에 영향을 미치는 주요 영향인자들과 이들 영향인자에 따른 선단지지력의 변화특성을 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석은 일반적으로 널리 사용되는 연속체해석 중 유한차분해석(FDM)과 암반에 존재하는 불연속면(절리, 단층 등)의 특성을 고려할 수 있는 불연속체해석 중 개별요소해석(DEM)을 병행함으로서 해석의 정확도를 높였다. 그 결과, 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단지지력($q_{max}$)은 암반의 탄성계수($E_m$), 불연속면의 간격($S_j$)에 비례하여 증가하였으며, 말뚝의 직경(D)에는 반비례하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 불연속면의 경사($i_j$)에 대해서는 불연속면의 경사($i_j$)가 $0^{\circ}$ < $i_j$ < $60^{\circ}$일 때의 선단지지력은 그 외 경사의 선단지지력에 비해 최대 약 50%까지 감소하였으며 이는 말뚝으로부터 전해진 하중에 의하여 말뚝하부 암반 자체 보다 암반의 불연속면에서 먼저 전단파괴가 발생하였기 때문인 것으로 판단된다. 불연속면의 경사($i_j$)가 불연속면의 내부마찰각(${\phi}_j$)과 근접할 때 선단지지력이 최소치에 가까운 것으로 나타났으며, 따라서 불연속면의 경사가 일반적인 암반 및 암반 불연속면 내부마찰각의 범위인 $20^{\circ}{\sim}40^{\circ}$에 존재할 때는 선단지지력의 산정 시 반드시 불연속면 경사의 영향을 고려해야하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권2호
• /
• pp.19-31
• /
• 2021

마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로 간단한 시공법과 비교적 저렴한 공사비용으로 각종 건축물 및 구조물 기초보강 및 내진보강 등에 활용되고 있다. 말뚝 선단에 단순한 메커니즘의 고정 지압 구조체를 장착하여, 상부하중 작용 시 지압구가 압축·팽창하면서 선단 면적의 확대와 주면으로의 쐐기수평력을 발휘하여 지지력을 증대시키는 "선단 확장형 마이크로파일"이 개발되었으나, 개발된 공법에 대한 정확한 검증이 부족하여 실제 현장에서 활용되지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는, 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘과 일반 마이크로파일 대비 지지력 증대효과를 검증하고자 3차원 수치해석을 수행하였다. 선단 확장형 마이크로파일을 모델링하고 수치해석을 위한 입력 물성치를 산정하였으며, Lab-scale 수치해석을 통하여 고정 지압 구조체가 압축·팽창되면서 발현되는 수평력에 의한 지지 메커니즘을 확인하였다. 이와 더불어 Field-scale 수치해석을 통해 일반 마이크로파일과의 지지력을 비교·검증한 결과, 압축 및 인발지지력이 각각 20.0%와 38.9% 증대되는 것을 확인하였다.