• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.269-275
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• 2019

경제 규모의 확장으로 국가 산업이 점차 발전해 나갈수록 사회 인프라를 구축하기 위한 대형 초고층 구조물의 건설이 증가함에 따라 상부의 큰하중을 하부의 암반지지층까지 안전하게 전달할 수 있는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 우리나라의 단단한 암반층을 활용하여 지지력을 극대화 할 수 있도록 PHC의 콘크리트 압축강도를 기존 80 MPa에서 110 MPa로 높인 초고강도PHC에, 말뚝의 선단을 확장시킨 선단확장PHC를 항타공법과 매입공법으로 시공한 후 재하시험을 통해 지지력의 경향성을 확인해 보았다. 항타공법을 사용하여 선단확장PHC의 지지력을 측정해 본 결과 주면마찰력이 일반 PHC에 비해 작게 나타났으며, Stet-up 효과도 미미하게 나타나 지지력 측면에서 우위를 가질 수 없었다. 그러나 매입공법 적용시 주면마찰력의 발휘 효과는 주면부와 지반의 간격이 넓어 시멘트페이스트가 밀실히 채워질 경우 지지력 증가효과가 기대된다. 또한 초고강도PHC가 일반PHC에 비해 높은 지지력이 나타났으며, 허용항타응력도 60% 이내로 나타나 좀 더 견고한 지반까지 안전한 시공이 가능하였다. 따라서 초고강도PHC의 높아진 강도를 활용하기 위해서는 말뚝의 선단부를 연암의 강도를 지닌 지반에 설계하는 것이 말뚝 본수를 크게 절감 할 수 있으며, 시공비 절감과 공기단축의 효과도 얻을 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.261-271
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• 2014

일반적인 영구앵커(마찰형 앵커)는 정착장에서 지반과 그라우트의 마찰력으로 인발에 저항하는 구조이지만, 지압형 앵커는 확공부에서 발생하는 지압력으로 인발에 저항하여 지반변형을 억제하는 방식이다. 본 연구는 확공을 이용한 지압형 앵커 활용 시 합리적인 지압력 산정을 위해 수행되었으며, 지압력 산정 시 도해법, 실내실험, 수치해석적 방법을 수행하고 그 결과를 지반의 일축압축강도와 비교, 분석하였다. 도해법에서는 앵커의 지압력을 천공경($r_i$), 확장되는 천공경($r_e$), 일축압축강도(${\sigma}_c$)의 함수로 정의하였다. 실내실험을 통한 연구에서는 실내 모형을 제작하여 앵커 인장시험을 수행하여 지압력을 확인하였고, Flac 3D를 이용한 3차원 유한차분해석을 통해 지반조건별 지압력을 확인하였다. 실내실험 및 수치해석에서 도출된 지압력은 회귀분석을 통해 지압력 산정식을 제시하였다. 지압력은 실내실험에서 일축압축강도 대비 약 28.5배로 가장 큰 결과를 나타내었는데, 이는 순수 지압력 뿐만 아니라 앵커체 확장에 따른 주면마찰저항력이 함께 작용했기 때문인 것으로 판단된다. 도해법과 수치해석에서 확인된 지압력은 일축압축강도의 13.3배, 9.9배로 확인되었으며, 향후 현장실험을 통한 지압력 산정결과와 비교, 분석하여 산정식에 대한 신뢰성 향상이 필요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.55-66
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• 2012

본 논문에서는 쏘일네일링 공법, 앵커 공법, 또한 이 두공법의 장점을 결합한 하이브리드 공법의 하중전이 메커니즘에 대한 연구를 수행하였다. 하이브리드 공법은 철근과 PC강연선을 보강재로 하며, 프리스트레스를 가함으로써 능동적인 주면마찰력 양상을 유도하고자 한다. 본 논문에서는 주면마찰력 산정 이론과 하중전이 이론을 바탕으로 각 공법의 하중전이 메커니즘을 파악하였다. 또한 현장인발시험을 실시하여 측정된 계측결과의 분석 및 하중전이 이론과의 비교 검토를 통해서 하이브리드 공법의 하중전이 메커니즘을 규명하였다. 쏘일네일링 공법은 인발거동 시 전면에서부터 선단으로 인장력이 전이되는 양상을 보이는 반면, 앵커 공법은 내하체가 위치한 선단에서 프리스트레스를 가함에 따라 선단에서 전면으로 압축력이 전이된다. 이 두 공법을 결합시킨 하이브리드 공법은 프리스트레스를 가할 때에는 앵커공법과 같이 선단에서 압축력이 발생하지만 동시인발 시에는 선단에서는 압축력이 전면에서는 인장력이 발생하게 된다. 따라서 하이브리드 공법의 하중전이 메커니즘은 쏘일네일링의 거동과 앵커의 거동이 모두 나타난다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.463-470
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• 2016

베인 전단시험은 흙의 교란을 최소화하면서 점성토의 비배수전단강도를 측정하는 간단한 시험이다. 하지만, 본 논문에서는 베인 전단시험기를 이용하여 모래의 배수전단강도를 측정하기 위한 연구를 수행하였다. 건조한 낙동강모래를 원통형 셀에 느슨하거나 조밀한 상태로 재성형한 다음 상부에서 공기압 실린더로 상재하중(overburden pressure)을 25, 50, 75 또는 100kPa 가한 다음 베인(직경 5cm, 높이 10cm)을 회전시켜 회전 모멘트인 최대 토크를 구하였다. 베인 회전 모멘트와 모래 입자의 마찰 저항 모멘트가 평형을 이룬다는 조건을 이용하여 모래의 마찰각을 구하였다. 점토의 경우에는 베인 전단 시 원통형의 회전체 상하면과 주면에 균일한 비배수전단강도인 점착력이 작용한다고 가정하지만, 사질토를 사용한 본 연구에서는 베인 날 주면에서 형성되는 파괴면을 원기둥, 팔각기둥 또는 사각기둥 형태로 가정하여 각각에 대한 마찰각을 계산하였다. 한편, 본 연구에서 제안한 방법을 검증하기 위해 동일한 모래로 직접전단시험을 실시하여 마찰각을 구하였다. 베인 전단시험으로부터 구한 마찰각은 가정한 파괴면의 형태에 따라 느슨한 모래의 경우 24-42도, 조밀한 모래는 33-53도 사이이며, 직접전단시험 결과는 이 범위 내에 속하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.39-51
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• 2023

매입말뚝의 지지력은 많은 연구자들에 의해 연구되었다. 하지만 하중분담률과 침하량에 대하여 설계 자료와 말뚝재하시험 지료를 비교한 연구는 미미하였다. 그래서 매입 개단 강관말뚝에 대하여 설계식 자료와 정재하시험 결과를 비교하였다. 압축재하시험에서는 선단지지하중과 주면마찰하중의 분담률이 각각 13%~40%, 60%~87%로 나타났고, 이때의 침하량은 2.2mm~4.7mm로 측정되었다. 현행 지지력 산정식에서는 선단지지력과 주면마찰력이 각각 54%~75%, 25%~46%를 분담하는 것으로 나타났고, 침하량은 19.8mm~23.6mm로 계산되었다. 현행지지력 산정식에서의 침하량은 시험에서의 침하량보다 321%~776% 만큼 크게 나타났으며, 평균적으로 445%만큼 크게 나타났다. 말뚝재하시험에서의 하중분담률을 이용하여 침하량을 산정하면, 시험 침하량보다 137%~525% 만큼 크게 나타났으며, 평균적으로 204% 만큼 크게 나타났다. 하중분담률의 적절한 평가는 말뚝 기초의 침하량 산정에 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.5-13
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• 2003

국내의 경우 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력을 계산하는데 있어 일축압축강도를 이용하는 경험적인 방법으로 설계를 수행하고 있다. 이러한 경험적인 설계방법들은 설계시 상당한 불확실성을 내포하는 것으로 나타났다. 최근에는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항에 영향을 주는 모든 인자를 고려하는 설계법도 제안되었다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력에 영향을 미치는 인자에는 여러 가지가 있는데 이중 굴착면의 거칠기는 암반에 근입된 말뚝의 전단거동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 따라서 본 연구에서는 국내 현장타설말뚝의 암반부 굴착벽면의 거칠기 특성을 조사, 분석하여 설계에 적용할 수 있는 거칠기 정수를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권7호
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• pp.15-28
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• 2020

매입말뚝의 주면마찰력은 공벽에 주입되는 시멘트풀로 발휘되므로, 시멘트풀이 양생되기 이전에 수행되는 초기항타시험으로 매입말뚝의 주면마찰력을 평가할 수 없다. 또한, 재항타시험 시 항타에너지 부족으로 충분히 선단지지력이 발휘되지 않아 매입말뚝의 최종 지지력이 제대로 평가되지 않을 수 있다. 본 연구에서는 매입말뚝의 초기항타시험과 재항타시험의 결과를 조합하는 새로운 하중-침하량 곡선을 제안하고자 하였다. 현장에 시험말뚝을 매입말뚝공법으로 시공하였으며, 초기항타 및 재항타시험을 수행하고 동재하시험 결과에 대하여 CAPWAP(CAse Pile Wave Analysis Program) 분석을 수행하였다. 초기항타 시 선단 지지거동과 재항타 시 주면 지지거동을 조합한 말뚝 내 하중전이곡선을 가정하였으며, 하중-침하량 곡선을 새롭게 산정하였다. 또한 조합된 하중-침하량 곡선을 이용하여 시험말뚝의 지지력을 평가하였으며 이를 초기항타 및 재항타시험 결과와 비교 분석하였다. 분석 결과, 조합된 하중-침하량 곡선으로 산정된 지지력은 항타에너지 부족으로 인한 지지력 과소평가를 극복할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 가정된 하중전이곡선은 초기항타 및 재항타시험 결과와 비교했을 때 매입말뚝의 지지거동에 더 가까우므로, 조합된 하중-침하량 곡선을 이용함으로써 정재하시험 결과와 더 유사한 지지력을 산정할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 본 연구에서 제안한 조합된 하중-침하량 곡선을 사용함으로써 매입말뚝의 동재하시험 시 지지력을 효과적으로 평가할 수 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.489-498
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• 2005

In this study, the shaft resistance of drilled shafts socketed into weathered-and soft-rocks was examined by the constant normal stiffness(CNS) test. Large scale model tests were performed for different unconfined compressive strength, socket roughness, initial normal stress, and normal stiffness for identifying shear load transfer characteristics. Through comparisons with previous studies, it is found that the results by the present approach is good agreement with the general trend observed by existing empirical and analytical results.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.967-973
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• 2004

Rock socketed drilled shafts transfer significant portion of structural loads at the socketed part. Therefore, a proper design of side and base resistances of a shaft at the socket is a major concern for the geotechnical engineers. In this study, we modified the Hoek-Brown criterion to estimate side resistance of rock socketed drilled shafts. Earlier method to compute side resistance of a shaft is linear or power functions of intact rock masses. However, side resistance is mobilized like shearing which influenced by the mechanical properties of concrete and rock masses, adhesion of rock/concrete interface, roughness of rock socket. Therefore, a single coefficient or power of uniaxial compressive strength of intact rock cannot provide accurate values of side resistance in a wide range of the uniaxial compressive strength. A new approach proposed in this study can consider in situ rock mass condition (frequency or discontinuities, weathering condition), and rock types thus, it has a wider applicability than the earlier models.