• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.5-16
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• 2018

본 연구에서는 현장에서 실규모로 시공된 8본의 강관매입말뚝의 공학적 거동을 정재하시험, 동재하시험(EOID 및 restrike 시험) 및 Class-A 및 C1 type의 수치해석을 수행하여 상세히 고찰하였다. 이를 통해 말뚝의 하중-침하, 설계지지력 및 전단응력 전이 특성 등을 분석하였다. 정재하시험을 통해 평가된 설계지지력에 비해 동재하시험 및 수치해석은 이를 매우 상이하게 평가하는 것으로 분석되었으며, 이 가운데 restrike 시험이 전반적으로 최상의 결과를 도출하였고, 수치해석 결과의 신뢰성은 동재하시험에 비해 낮은 것으로 분석되었다. 각 시험에서 산정된 설계지지력을 정재하시험의 결과와 비교할 때 EOID는 정재하시험값의 20.0%-181.0%(평균: 69.3%)의 범위를 보였고, restrike 시험의 경우 48.2%-181.1%(평균: 92.1%)의 범위를 보였다. 또한 Class-A type에서는 37.1-210.5%(평균: 121.2%)로 가장 큰 분산을 보였다. EOID 시험에서는 선단지지력이 말뚝의 전체지지력의 대부분을 차지하는데 비해, restrike 시험에서는 주면마찰력 및 선단지지력이 비슷한 정도로 발현되었다. 이때 restrike 시험에서 측정된 선단지지력은 EOID 시험에서 측정된 크기보다 작은 것으로 분석되었다. 즉 restrike 시험에서 타격에너지가 충분하지 않은 경우 말뚝의 선단지지력이 과소평가될 가능성이 있는 것으로 나타났다. 말뚝의 축력분포로부터 측정된 전단응력은 말뚝의 심도가 깊어질수록 증가하는 양상을 보였으며, 수치해석 결과는 정재하시험과는 상당한 정도의 차이를 보였다. 말뚝선단 인근에 슬라임이 존재하는 경우 말뚝의 거동에 매우 큰 영향을 주는 것으로 분석되었는데, 슬라임의 탄성계수가 작을수록 그리고 슬라임의 두께가 두꺼울수록 말뚝의 침하량이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.237-246
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• 2003

항타말뚝은 진동과 소음같은 환경적인 문제점이 있다. 특히 대상 토질이 자갈, 호박돌, 풍화암으로 구성되어있다면 항타말뚝의 적용은 불가능하기 때문에 우리나라에서는 현장말뚝의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 일반적으로 이론적인 공식에 의한 현장타설말뚝의 지지력은 과소하게 산정되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 기존에 제안된 국내외 지지력 산정식과 현장시험을 통한 실측데이터를 비교하기위해 광안대로와 수영 3호교의 암반에 근입된 현장 타설말뚝에 대한 정재하시험을 수행하였으며, 현장타설말뚝의 주변마찰력을 측정하기 위하여 변위계를 설치하였다. 현장시험을 통한 현장타설말뚝의 거동은 반복하중 재하시 완전한 탄성거동을 보였으므로 이는 실제말뚝의 극한지지력에 도달하지 못하였음을 입증한다. 이때 측정된 말뚝의 지지력이 이론식에 의하여 산정된 지지력보다 크게 산정되었다. 또한 실험에서 측정된 결과에 의하면 현장타설말뚝의 주된 지지력이 선단지지력이 아닌 주변마찰저항에 의한 것이라는 것을 보였다. 그리고 이와같은 결과에 의거하여 현장타설말뚝의 설계에 대한 몇가지 제안들을 도출하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제5권1호
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• pp.35-46
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• 1989

사질토에 있어서의 말뚝지지력을 해석하기 위하여 아세톤 고형, 수지충진기법을 사용한 모형말뚝 실험을 하여 흙의 변형을 조사하였다. 이 결과로부터 새로운 변형형태가 가정되었으며, 구형공동확장이론을 적용하여 새로운 해석법을 제시하였다. 새로운 해석법에 의한 말뚝지지력은 극한 구형공동확장압력과 지지력 상관계수로 표시된다. 본 해석법의 결과는 공동확장이론을 근거로 한 타 해석법과 비교되었다. 비교 결과, 본 해석법은 공동확장이론에 의한 말뚝지지력 해석의 결점으로 지적되는 실제보다 높은 지지력을 주는 문제점을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.5-20
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• 2011

본 연구는 토사지반 또는 유한심도 내 암반층이 있는 지반을 대상으로 마이크로파일의 효과적인 설치방법을 제안하고 제안된 설치방법의 적용성을 평가하기 위해 수치해석을 수행하였다. 해석결과, 지반에 설치된 파일이 강체거동을 하는 경우는 파일 선단부와 암반층 위치 따라 파일 보강지반 지지력이 달라지나, 연성거동을 하는 경우는 파일 선단부와 암반층의 위치보다 파일강성과 관련한 파일 설치길이와 파일 근입길이에 따라 지지력이 달라지는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.69-76
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• 2007

테이퍼말뚝의 연직거동은 지반의 응력상태와 내부마찰각, 말뚝의 벽면마찰각, 말뚝의 테이퍼 각도에 영향을 받는다. 본 논문에서는 테이퍼 각도가 말뚝의 연직거동에 미치는 영향을 조사하기 위해서 가압토조를 이용한 모형말뚝시험을 실시하였다. 시험결과에 따르면 말뚝의 테이퍼 각도가 커질수록 주면마찰력은 커지고 선단지지력은 감소하였으나, 단위 선단지지력의 경우 보통 상대밀도의 지반에서는 말뚝의 테이퍼 각도에 비례해서 증가하였으나 조밀한 지반에서는 테이퍼 각도에 따라 감소하였다. 그리고 말뚝의 전체지지력에 대한 주면마찰력의 비율은 테이퍼 각도가 커짐에 따라 그리고 지반의 상대밀도가 작아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 말뚝의 단위 체적당 전체지지력은 지반이 느슨할 때는 테이퍼 각도에 따라 증가했지만 조밀한 지반에서는 테이퍼 각도에 따라 감소하였다. 따라서 테이퍼말뚝은 조밀한 지반보다는 느슨한 지반에서 더 경제성이 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권1호
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• pp.31-44
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• 1993

말뚝이 설치되는 동안과 하중이 재하되는 동안에 유발되는 관내토의 거동과 관내토가 개단 말뚝의 지지력에 미치는 영향, 그리고 관내토의 하중전이 메카니즘 등을 알아보기 위하여, 개단말뚝의 단면부에 작용하는 지지력과 관내토에 의한 지지력 및 외주면마찰력을 분리하여 측정할 수 있도록 제작된 모형 개단강관말뚝과 압력조절이 가능한 토조를 이용하여 모래지반을 대상으로한 모형말뚝실험을 실시하였다. 실험결과로부터, 개단말뚝의 폐색정도는 폐색길이비(PLR)보다는 특정회수율(${\gamma}$)에 의하여 더 정화히 성의될 수 리음을 알 수 있으며, 내주면마찰력의 대부분은 말뚝 선단부로부터 말뚝내경의 3배까지의 영역에 존재하는 관내토에 의하여 발생되는 것으로 나타났다. 또한 전체 지지력에서 내주면마찰력이 차지하는 비율은 외주면마찰력이 차지하는 비율보다 상당히 크기 때문에, 개단말쪽의 지지력 산정시 내주면마찰력은 필수적으로 고려되어야 한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권4호
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• pp.53-64
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• 1990

말뚝의 지지력을 예측키 위한 수많은 방안들이 제안되어 왔으나,말뚝 재하시험에 의하는 방법 외에는 신뢰도가 낮은 실정이다. 그럼에도 불구하고 말뚝 재하시험 수행에는 많은 비용과 시간이 소요되어 극히 제한된 경우에만 적용되고 있다. 본 연구에서는 새로운 말뚝재하시험, "간편한 말뚝 재하시험 (SPLT)방법"을 소개한다. SPLT에서는 분리할 수 있는 선단부와 축소된 선단부가 시험말 뚝에 설계되어, 주면마찰력이 말뚝 선단부의 침하를 야기시키는 반력으로 작용하게 된다. 이에 따라 하중재하장치 또는 하중의 제작,설치 및 제거 과정이 생략될 수 있다. 생략될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.319-327
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• 2002

본 연구에서는 국내 최근 SIP(Soil-Cement Injected Precast Pile) 공법의 문제점과 그 개선책에 대하여 현장재하시험 결과로부터 하중-침하량곡선과 지지력 특성을 이용하여 고찰하였다. 재하시험결과 전체침하량에 대한 탄성 및 소성침하량은 일정한 경향성을 갖으며, 이러한 경향성과 재하시험으로부터 결정한 지지력을 이용한 경험적인 차트가 SIP 설계에서 이용될 수 있다. 지지층의 지질조건이 화강암류를 갖는 국내 지역에서 N값을 이용한 SIP 설계는 매우 보수적인 결과를 보이고 있다. 반면 지지층의 지질학적 조건이 불리한 경우 불안정한 결과를 보일 수 있다. 또한, 말뚝선단에서 N값을 수정한 Meyerhof의 지지력식이 N값이 50으로 한정되고 선단지지력을 20NA$_p$으로 간주한 최근의 설계보다 적절하다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 수정된 설계법이 말뚝의 지지력을 말뚝재료의 허용하중까지 이용하기 때문에 과거보다 경제적임을 시사한다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.27-36
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• 2016

개단말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 다르게 나타나므로 개단말뚝 설계시 폐색효과를 고려하여야 한다. 이에 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 말뚝의 항타 관입을 모사하여 사질토, 점성토 지반조건, 단일 지반의 탄성계수, 말뚝 선단지지 조건, 다층지반 조건에 대한 영향 분석을 수행하였다. 해석 결과 사질토 지반에서 점성토 지반보다 폐색정도가 큰 것으로 확인되었고, 사질토의 경우 지반의 강성이 클수록 폐색정도가 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝 선단이 지지층에 근입된 경우, 그렇지 않은 경우보다 정지토압계수가 크게 나타나 폐색정도가 큰 것으로 확인되었다. 또한, 지반의 배열이 이질층인 경우 지반강성에 따라 정지토압계수가 다르게 결정됨을 알 수 있었다. 따라서 지반조건, 지층 등에 따라 정지토압계수를 다르게 적용하여 관내 내부마찰력을 산정할 필요가 있으며 이를 반영한 합리적인 지지력 산정을 할 필요가 있음을 알 수 있었다.