• 토지주택연구
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• 제7권4호
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• pp.281-289
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• 2016

압축 부재인 PHC 말뚝(직경 600mm)도 강선의 부착력을 높이면 83.6~91.6tonf의 극한 인장력에 대해 구조적으로 저항할 수 있는 것으로 실험결과 나타났다. 이러한 시험결과에 안전율을 고려하여 적절한 허용값을 제시하면 부상방지 앵커를 대체하거나 절감시킬 수 있는 것으로 기대되었다. 이를 위해서는 구조적 인장성능과 함께 실제 지반에 시공된 매입말뚝의 인발저항 거동이 규명되어야 한다. 본 연구에서는 현장에 시공된 실제 매입말뚝의 인발거동 특성을 파악하기 위하여 정적 인발재하시험을 실시하여 주면마찰력 산정식과 비교하였다. 또한, 간편하게 인발저항력을 평가하기 위하여 PDA를 이용한 동재하시험을 실시하여 정적 인발재하시험 결과와 비교하였다. 그 결과, 매입말뚝의 시멘트풀이 충분히 경화한 후인 15일 후에는 LH 주면마찰력 산정식의 마찰력과 정적인발재하시험결과가 잘 일치하였고 동재하시험에서 구한 마찰력과도 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권11호
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• pp.107-117
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• 2020

개단 강관말뚝의 경우 일반적으로 말뚝에 작용하는 외부 주면 마찰력뿐만 아니라 설치과정에서 폐색된 흙이 강관 내부에 작용하는 내부 마찰저항이 존재한다. 내·외부 저항에 따라 극한하중의 변화가 예상되며, 말뚝이 시공된 지반이 점성토일 경우 지반 침하로 유발되는 부주면 마찰력에도 영향을 끼칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 강관말뚝 내·외부 저항 특성에 따른 거동을 수치해석적으로 분석하고자 하며, 지반 침하 발생 전·후의 마찰력 분포, 축력, 침하량을 산정하였다. 해석 결과, 내부 마찰 저항은 외부 마찰 저항보다 적은 영향을 미쳤지만 전체적인 말뚝 거동에 끼치는 영향을 고려하였을 때, 중요한 요소 중 하나이며 설계 시 두 가지 저항요소를 고려할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권3호
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• pp.51-64
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• 1991

말뚝기초 설계의 신뢰도및 경제성 향상을 위해서는 말뚝 지지력 예측의 신뢰도 제고가 필수적이다. 현재까지 수많은 말뚝지지력 예측 방법들이 제안되어 왔으나 말뚝재하시칩에 의하는 방법외에는 그 신뢰도가 보장되지 못하는 것이 현실이다. 그러나 말뚝재하시험은 상당한 시간과 비용이 소요되어 활성화 되지 못하였다. 말뚝의 주면마찰력을 선단부 재하의 반력으로 이용하는 SPLT의 개발은 이러한 문제점 들을 해소할 수 있는 방안으로 실무에 적용이 확산되고 있다. SPLT에서는 주면마찰력과 선단저항을 분리 측정하여 말뚝지지력 해석의 신뢰도를 높여줄 수 있는 이점이 있는 반 면, 주면마찰부에 작용하는 하중의 방향이 기존의 재하시험과 반대로 되는 문제점과 축소된 선단부 사용의 영향이 명확히 규명되지 못한 문제점이 해결되어야 할 과제로 제기되고 있다. 본 연구에서 는 이러한 영향을 알아보기 위하여 직경 406mm의 강관말뚝을 사용하여 SPLT의 1단계, 2단계 시험 후 재래식 재하시 칩을 수행하였다. 연구결과에 의하면 인발시의 주면마찰력은 압축시의 값보다 낮은 것으로 나타나 SPLT결과를 실 무에 적용하딴 안전율을 높여주는 효과를 주며, 축소된 선단부 사용은 치수효과 (scaleeffect)에 대한 적절한 해석후 적용할 수 있을 것으로 나타난다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.75-95
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• 2019

본 연구에서는 사질토층을 지나 풍화암에 소켓된 매입 PHC말뚝에 대한 수치해석 결과를 분석하여 정리한 도표 또는 도해로부터 매입 PHC말뚝의 동원지지력을 구하는 방법을 제안하였다. 즉, 수치해석 결과인 하중-침하량 곡선에서 5% 직경에 해당하는 침하량에서 발현된 사질토층의 동원주면마찰력, 풍화암층의 동원주면마찰력과 동원선단지지력을 산정할 수 있는 표해 또는 도해를 제안하였다. 이때 허용압축지지력은 동원 지지력에 안전율 3.0을 적용하여 산정하였다. 사질토층을 지나 풍화암에 소켓된 매입 PHC말뚝의 허용압축지지력은 사질토층의 허용주면마찰력과 풍화암층의 허용주면마찰력 및 허용선단지지력을 합산하여 산정하는 것으로 제안하였고, 각 허용압축지지력 성분을 구할 수 있는 절차도 제시되어 있다. 본 연구에서 제안된 동원지지력 산정용 표해(또는 도해)를 사용할 경우, 적정 설계에서 PHC말뚝의 설계효율(D_E)은 85%로 나타났으며, 따라서 최적 설계에서는 PHC말뚝의 장기허용압축하중(P_all) 까지도 활용할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 PHC말뚝의 우수한 압축하중 지지 성능을 효과적으로 활용하기 위하여 지반의 허용압축지지력(Q_all)이 말뚝의 허용압축하중(P_all) 이상이 될 수 있도록 설계할 것을 권장하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.5-16
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• 2022

극한 및 극서지에서는 환경적 요인으로 인하여 지반 침하가 발생할 수 있다. 지반의 침하는 부주면 마찰력을 발생시켜 선단 하중을 증가시켜 말뚝의 안정성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 지반 침하 시 부주면 마찰력에 의해 소폭 압축되는 지반 변형 대응 부재가 삽입되어 부주면 마찰력을 저감시키는 말뚝을 제안하였다. 지반 변형 대응 부재로는 스프링 및 스프링-대시팟 부재가 고려되었다. 제안된 말뚝의 성능을 검증하기 위해 모형 실험을 통해 지반 침하 시 일반 말뚝과 지반 변형 대응 부재가 적용된 말뚝의 선단 하중, 주면 마찰력, 횡 토압을 측정하고 분석하였다. 실험 결과, 스프링 부재 말뚝은 침하량이 작은 경우에는 스프링의 압축에 의해 상대변위가 줄어들며 부주면 마찰력이 감소하였다. 그러나 지반이 지속적으로 침하함에 따라 스프링이 더 이상 압축되지 않는 시점부터는 하중 전달 기전이 일반 말뚝과 유사해졌다. 스프링-대시팟 부재 말뚝의 경우, 대시팟이 스프링으로의 하중 전달을 지연시키고 하중 제하 곡선상에 주면 마찰력을 위치시키므로 지반 침하로 인한 부주면 마찰력이 지속적으로 감소하였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5C호
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• pp.163-170
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• 2011

본 연구에서는 국내 7개 현장에서 수행한 대구경 현장타설말뚝의 정재하시험 결과값을 이용하여 하중전이 함수식을 제안하였다. 하중전이실험이 수행된 대구경 현장타설말뚝의 정재하시험 결과로 부터 얻어진 축하중 분포도를 이용하여 단위주면 마찰력을 분석하였으며, 단위주면마찰력 자료에 기초하여 지반종류별 하중전이 함수식을 제안할 수 있었다. 단위주면하중전이 함수식에 의해 계산된 축하중분포도와 양방향 말뚝재하시험 시 측정된 축하중분포도를 비교하였다. 그 결과 제안된 하중전이함수에 의해 예측된 축하중분포도는 실험에서 구한 축하중분포도와 비교적 잘 부합되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.113-122
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• 2006

국내에서 말뚝 정재하 실험이 수많이 수행되고 있지만, 그 결과의 활용도가 낮아서 재하실험 방법과 분석방법 등에 대하여 재고할 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 두터운 연약지반 하부의 모래층에 PHC 말뚝 선단을 지지시킨 후 하중전이 정재하 실험을 수행하였다. 말뚝의 설치 이후에 장기간에 걸쳐 주면 마찰력을 측정하였으며, 국내에서 보편적으로 적용되고 있는 재하법과는 다른 급속재하법에 의하여 정재하실험을 실시하였다 그 실험결과를 이용하여 말뚝의 탄성계수, 잔류응력 및 참 지지력을 산정하였다. 결과적으로, 재하실험 전에 말뚝에 존재하는 잔류하중이 주면 마찰력과 선단지지력에 크게 영향을 미친다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한, 점성토 지반에서의 장대말뚝에 대해서는 지반의 강도회복(setup) 효과가 매우 크다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권8호
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• pp.31-42
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• 2019

최근에 시공된 건축현장의 73개 설계 자료를 분석하여 매입 PHC말뚝에 대한 설계 현황을 고찰하였다. 매입 PHC말뚝의 설계에서 사용하고 있는 극한지지력 산정공식에 따라 산정한 전체지지력에 대한 주면마찰력의 분담율(SRF)는 20~53%로 나타났다. 극한주면마찰력이 과소평가되는 지지력 산정공식에 대한 개선이 필요한 것으로 판단되었다. PHC말뚝의 재료 성능에 대한 평균 설계 효율은 약 70%이었으며 지반 지지력에 대한 평균 설계 효율은 약 80%이었다. 즉, 지반의 설계 효율은 PHC말뚝의 설계 효율보다 약간 높은 수준으로 나타나고 있었다. 이는 지반 지지력을 설계하중보다 동등한 수준 또는 그것보다 약간 높은 수준으로 계산하고 있는 설계 현황에 기인한 것으로 판단되었다. 지반의 허용지지력을 PHC말뚝의 허용연직압축하중보다 높은 수준으로 산정하여야 할 것으로 판단되었다. 매입 PHC말뚝의 지지력 산정공식에서는 극한주면마찰력이 극한선단지지력보다 상대적으로 2.2배 정도 낮은 수준으로 계산되었다. 매입 PHC말뚝의 설계에서 적용하고 있는 극한지지력 산정공식들은 모두 국외 지반을 대상으로 개발되었으며 국내 지반에 대한 적용성 검증 없이 도입되어 사용되어 오고 있었다. 매입 PHC말뚝의 설계에서 적용할 지지력 산정공식의 개선이 이루어져야 할 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.35-45
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• 2007

말뚝의 거동특성은 지반조건 뿐만 아니라 말뚝의 형상에 의해서도 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 비배토 테이퍼말뚝과 원통형말뚝의 연직거동과 지지력 특성을 조사하기 위해서 선단지지력과 주면마찰력을 분리해서 측정할 수 있는 모형말뚝과 가압토조를 이용해서 총 12회의 모형말뚝시험을 실시하였다. 시험결과 원통형말뚝의 주면 하중은 말뚝 직경의 4%에 해당하는 침하량에서 극한치에 도달하였다. 반면 테이퍼말뚝의 주면하중은 말뚝이 침하함에 따라 계속 증가하는 경향을 보였으며, 원통형말뚝의 주면하중보다 상당히 큰 것으로 나타났다. 그리고 조밀한 지반에서는 테이퍼말뚝의 전체지지력이 원통형말뚝보다 작은 반면 상대밀도가 보통인 지반에서는 테이퍼말뚝의 전체 지지력이 원통형말뚝보다 큰 것으로 나타났다. 테이퍼말뚝의 단위 극한선단지지력은 지반의 토압계수가 0.4보다 클 때 원통형말뚝보다 컸으며, 테이퍼말뚝의 단위 극한주면마찰력은 지반의 토압계수와는 무관하게 원통형말뚝보다 큰 것을 알 수 있었다.