• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권11호
• /
• pp.37-49
• /
• 2021

마이크로파일은 기초의 지지력 증대와 침하량 저감을 위해 건설분야에서 널리 활용되는 기초이다. 본 기초는 낮은 건설비용, 단순한 시공 프로세스와 비교적 작은 장비로 시공이 가능하다는 장점이 있다. 최근 지지력을 효과적으로 증대시킬 수 있는 선단확장형 마이크로파일이 개발되었다. 본 기초는 수직하중이 재하될 때 마이크로파일 선단부에 설치된 지압구가 팽창하여 주변지반에 작용하는 수평토압을 증가시키며, 이로 인해 기초의 지지력이 향상된다. 하지만, 현재까지 지압구 확장 메커니즘과 지지력 증대효과가 실험적으로 명확히 검증되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 지압구의 설치효과를 검증하기 위해 원심모형실험이 수행되었다. 이를 위해, 모래지반과 풍화암으로 구성된 지반을 각각 조성하고, 실제 선단확장형 마이크로파일에 대한 하중재하실험을 수행하였으며, 기초에 수직하중이 작용할 때 지압구 주변에 설치된 토압계를 통해 지압구의 팽창거동을 관찰하였다. 실험 결과, 30kN의 하중이 기초에 작용할 때 모래지반에서는 수직토압대비 수평토압의 증가량(∆σ_h/∆σ_𝜈)이 0.4 - 0.58의 범위를 보였으며, 풍화암지반에서는 ∆σ_h/∆σ_𝜈 = 0.19로 확인되었다. 본 결과를 통해 지압구 확장에 따른 수평토압 증가가 실험적으로 확인되었으며, 이로 인해 마이크로파일의 지지력이 증가될 것으로 판단된다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권6C호
• /
• pp.407-419
• /
• 2006

현장타설말뚝이 주면저항력에 의해서만 지지되는 상황은 천공홀 바닥을 청소할 수 없어서 선단부 지지력의 반현 여부를 확신할 수 없을 때이다. 반대로, 신선한 기반암이 낮은 강도의 상부 재료 하부에 있는 경우는 암반에서의 선단지지력만으로 상부 하중을 지탱할 수 있으며, 상부 재료에서는 지지력 발현을 기대하지 않아도 된다. 그러나 신선암에서 일정 깊이 천공을 실시한 경우, 현장타설말뚝은 주면저항력과 선단지지력 모두를 기대할 수 있다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동에 관한 이론적 연구와 현장 시험을 통하여 작용 하중의 대부분이 통상 주면저항력에 의해서 지지되게 된다는 사실이 알려져 있다. 암-콘크리트 접촉면에서의 수직응력은 두 가지 기구에 의해 증가하게 된다. 먼저, 말뚝 상부에 작용하는 압축하중에 의해서 콘크리트는 탄성 다이레이션이 발생하고 두 번째로 거친 천공홀 표면에서 전단 변위를 통해서 접촉면의 역학적 다이레이션이 발생되게 된다. 수직 변위에 대한 근입부 주변 물질의 강성도가 일정하면, 작용하중이 증가함에 따라서 수직응력은 증가하게 되며 따라서, 전단강도의 증가 현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 수치해석을 통하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면부 거동특성을 조사하였다. 또한, 두부의 하중-침하량(선단부 침하량+말뚝의 탄성변형량) 관계가 비선형성을 띠는 원인 및 파괴기구를 충분히 조사함으로써 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력에 영향을 미치는 요소들을 모두 고려하여 국내 풍화암 및 연암에 근입되는 현장타설말뚝의 설계차트를 제시하고 이를 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권4호
• /
• pp.31-44
• /
• 2023

선단확장형 마이크로파일은 시공시 강봉 선단에 확장 구조체를 설치하여, 강봉이 지중에 설치될 때 자중 등 압축하중이 작용하여 선단확장구가 팽창, 천공홀 주변 지반을 압착함으로써 선단부에서의 추가적인 마찰력 및 선단 지지력을 확보함으로써 지지력 증대효과를 유발하는 공법이다. 본 연구에서는 마이크로파일이 일반적으로 시공되는 풍화암 근입지반에 마이크로파일을 시공하고 재하시험을 수행하여 선단확장형 마이크로파일의 지지력 증대효과를 분석하였다. 정재하 시험 결과, 선단확장형 마이크로파일의 지지성능은 일반마이크로파일의 주면지지력 대비 약 12% 크게 발현됨을 확인하였다. 추가로, 하중전이분석을 통해 단위 주면지지력과 선단지지력을 비교한 결과, 최대 단위주면지지력은 일반 마이크로파일 대비 약 15.4%, 선단지지력의 경우, 약 315.1% 크게 나타나, 선단 지압구의 효과에 따라 지지력 증대효과가 발생함을 확인하였다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.107-116
• /
• 2000

4개 현장에 실물크기의 강관말뚝과 PC 및 PHC 말뚝의 축방향에 대한 지지거동을 알아보기 위하여, 강관말뚝에 스트레인게이지를 부착하고 항타시 계측기 손상여부를 조사하면서 동재하시험을 수행하였다. 아울러 동일한 말뚝에 대하여 2일과 7일 경과후에 정재하시험을 실시하여 하중-침하량 거동과 주면 및 선단지지력을 분리 측정하였다. 그 결과, CAPWAP 해석에 Davisson방법을 적용하여 구한 강관말뚝의 허용지지력은 정재하시험에서 구한 허용지지력 보다 약 2~33%정도 크게 나타났다. 그리고 정재하시험 결과에서 구한 산술평균한 허용지지력은 CAPWAP해석에서 Davisson's offset방법으로 구한 허용지지력보다 극한지지력에 FS=2.5를 적용하여 구한 허용지지력에 더 근접하는 경향을 보였다. 또한, 단위면적당 주면지지력은 깊이가 증가함에 따라 증가하였고, 말뚝선단부 1~2m 이내에서 발휘되는 비율이 상당히 큰 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제2권3호
• /
• pp.119-125
• /
• 2002

본 논문에서는 사장교 전체구조계의 교축방향에 대해서 주형을 지지하는 방법에 따른 활하중과 지진하중에 의한 주형, 주탑단면력 및 케이블력의 변화를 3차원 수치해석을 통해 검토하였다. 교축방향에 대한 적합한 경계조건의 도입은 주형의 지지점과 주탑의 기초부의 반력뿐만 아니라 주형의 휨모멘트에서 많은 변화를 유도할 수 있다. 수치해석의 예에서, 주형받침의 교축방향 탄성계수값이 약 $1{\times}10^4$tonf/m/bearing인 경계조건과 주형이 주탑부에 고정된 경계조건을 수치해석한 결과, 주탑의 거동은 거의 유사하나, 주탑부의 고정된 경계조건시 크게 발생하는 주형 모멘트를 감소할 수 있는 종방향 탄성계수값(약 $1\{times}10^4$tonf/m/bearing)을 적용하는 것이 최적 지지조건 값이 됨을 알 수 있다. 또한, 주형 지지조건의 종방향 탄성계수값이 $1{\times}10^4$tonf/m/bearing 부근에서 지진하중 재하의 경우 교축방향에 대한 진동 주기가 약 1.4% 더 길어지는 경향을 보인다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.123-132
• /
• 2008

스톤컬럼 공법의 침하량 저감과 지지력 증진 효과를 파악하고자 연약한 준설매립 지반에 쇄석재료와 슬래그 재료를 이용하여 시험시공 후 지하수위계측 및 현장시험을 진행하였다. 현장실험 결과, 지지력 증진 및 침하량 저감 효과가 파악되었으며 상재하중 없이도 지하수위는 저하되는 양상을 보였다. 이는 스톤컬럼 공법이 밀도증가 측면과 더불어 액상화 저항에 우수함을 나타낸다. 일반적인 이론식을 이용하여 원지반 및 복합지반에 대한 침하량과 지지력 산정 결과, 스톤컬럼 공법은 2.7~5.7배의 지지력 증진 효과와 2~3.5배의 침하량 저감 효과가 있는 것으로 판단되었다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.171-180
• /
• 2008

본 연구는 지반위에 놓여진 콘크리트 슬래브가 온도하중을 받아서 컬링할 때의 거동을 실내 실험을 통해 분석하고 슬래브를 지지하고 있는 하부층의 구성이 슬래브의 컬링 거동에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하기 위하여 수행되었다. 실험을 위해 콘크리트슬래브를 제작하고 온도측정센서를 장착하였으며 인위로 온도하중을 가하며 슬래브의 여러 위치에서 변위의 변화를 측정하였다. 하부층은 두 가지의 관점을 고려하여 구성하였으며, 첫째는 단일 하부층을 이용하여 재료와 두께를 달리하여 지지력을 다르게 하는 경우이며, 둘째는 하부층을 복층으로 구성하되 복합지지력은 일정하나 슬래브와 직접 접촉하는 상위하부층의 재료성질을 다르게 하는 경우이다. 실험결과 시간에 따른 슬래브의 수직 변위 변화는 온도구배의 변화와 거의 일치하는 양상을 보였으며 컬링 거동의 특성을 컬업 구간과 컬다운 구간으로 구분하여 분석하였다. 하부층의 지지력은 커질수록 슬래브의 중앙과 코너의 수직 변위 차이는 감소하게 되며 최상위 하부충의 재료 성질이 컬링 거동에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.387-395
• /
• 2003

사질토 지반에서 말뚝지지 전면기초의 거동을 연구하기 위하여 모형시험을 실시하였다. 특히 본 연구에서는 기존의 모형시험에서 구현하기 어려운 구속응력 재하를 위하여 삼축압축 시험기를 이용하는 방법을 고안, 적용함으로써 구속 응력 작용 상태에서 말뚝지지 전면기초의 거동을 파악하고자 하였다. 직경 6mm의 강봉과 두께 8mm(직경 50mm)의 알루미늄 판으로 말뚝과 전면기초 모형을 각각 제작하여 모형시험에 이용하였다. 시료의 균질성 확보를 위하여 주문진 표준사를 사용하였으며, 삼축압축 시험기 내에 말뚝지지 전면기초 모형을 설치한 공시체를 거치한 후 구속응력을 재하 하고 압축 하중을 가하였다. 이와 같은 시험 방법으로 구속응력의 변화, 말뚝 개수의 변화, 말뚝 길이 변화에 따라 지지력 증감 비율, 하중 분담률 및 침하 저감 효과를 중심으로 분석하였으며, 구속압에 따른 말뚝 지지력과 주면마찰 저항력을 계산하였다. 실험 결과 전면기초에 마찰 말뚝을 설치하였을 때 지지력 증가와 침하 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 특히 말뚝 길이 증가에 비하여 말뚝 개수 증가 시 지지력 증대 효과와 침하 억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 앞으로 이러한 소규모 삼축압축 시험 방법을 이용하여 구속응력 하에서의 말뚝 하중 전이 현상 등에 대한 연구도 가능하리라 판단된다.