• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2007년 가을학술발표회
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• pp.115-123
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• 2007

설계 하중이 큰 대형 구조물의 기초로 많이 사용되는 현장타설말뚝은 현장에서 지반을 굴착하여 조립된 철근망을 삽입한 후, 콘크리트를 타설하여 제작되므로 복잡한 시공 과정과 현장의 특수한 지하수 및 지반 조건으로 인하여 현장타설말뚝의 내부에는 결함이 포함될 수 있다. 발생 가능한 대표적인 결함으로 연약한 말뚝 선단, 말뚝체 콘크리트의 품질 저하, 말뚝과 지반의 접촉 불량, 주 철근의 부식 등이 있으며, 이들 결함을 감지하기 위한 건전도 시험법으로 공대공초음파 검층, 충격반향시험, 충격응답시험, 감마-감마 검층법 등이 있다. 결함은 말뚝의 수평지지력을 감소시키며, 일반적으로 발생하는 비대칭단면 결함에 의한 응력 집중현상과 수평 하중에 의한 휨모멘트는 연직지지거동에 영향을 준다. 따라서 결함을 감지하고 평가하는 것이 현장타설말뚝의 품질관리에 있어 매우 중요하다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.423-430
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• 1999

PIT collector를 이용한 저변형률 건전도시험(low strain pile integrity test)은 충격에 의해 발생하는 응력파장의 특성을 분석하여 말뚝의 길이와 형상을 추정하는 방법이다. PIT시험(Pile Integrity Test)은 장말뚝인 경우와 지반저항이 큰 경우 선단부의 위치가 분명하게 확인되지 않아 해석이 불가능하다는 단점이 있으며 적용할 수 있는 대상말뚝에도 종류에 따라 제한된다. 그러나 이밖의 경우 간편성과 말뚝의 대략적인 단면형상을 파악할 수 있다는 점에서 다른 방법에 비하여 유리하다. 이 때문에 국내에서도 PIT시험의 적용 빈도가 증가하는 추세이며 지난 3~4년 동안 주로 대형 교량건설 현장의 대구경 현장타설말뚝에 대하여 적용되어 왔다. 최근 국내에서는 대구경 현장타설말뚝이 아닌 소구경 현장타설말뚝에 대하여 PIT시험을 실시하는 경우도 증가하고 있다. 현장 조건상 말뚝길이가 길지 않은 경우 시험분석결과 말뚝의 선단부가 분명하게 확인되었고 말뚝 중간부 및 하부의 necking 또는 bulging, 선단부의 단면이 확대되거나 축소되는 형상 등 다양한 단면형상을 나타내었다. 이 결과로부터 건전도시험의 효과적인 분석방안, 시간(양생)효과 등을 판단할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.37-47
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• 2004

본 연구에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력을 높이기 위해 말뚝 주면에 soil nail을 정착한 타설말뚝의 축하중 해석을 수행하여 그 거동을 파악하였으며, soil nail의 유ㆍ무에 따른 보강효과를 분석하였다. 이를 위해 Beam-Column모델을 이용하여 현장타설말뚝과 지반을 모델링하고 하중전이곡선을 사용하여 말뚝지반의 상호작용을 고려하였다. 무보강 말뚝의 경우, 서해대교 현장재하시험결과 및 범용 프로그램인 Shaft 4.0의 해석결과와 비교ㆍ분석을 수행하였다. 보강형 말뚝의 경우에는 말뚝이 타설되는 지반을 [사질토+풍화암], [사질토+연암], [사질토+경암]으로 나누어 지반조건에 따른 soil nail의 보강효과를 파악하였다. 본 해석결과와 현장 실측치, SHAFT 4.0의 해석결과를 분석한 결과 제안된 주면하중전이함수 중 사질토에서는 Vijayvergiya의 함수, 암반에서는 O'Neill-Hassan의 함수가 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동을 비교적 적절히 예측함을 알 수 있었다. 이를 토대로 예측한 보강형 현장타설말뚝의 보강효과는 soil nail까지 하중전이가 나타나는 풍화암층에서 가장 크고, 암질이 양호한 연암과 경암층에서는 그 효과가 그다지 크지 않음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.117-126
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• 2004

최근 건축구조물이 대형화됨에 따라 현장타설말뚝을 이용한 Top-Down공법이 공기단축 및 경제성 등의 이유로 자주 채택되고 있다. Top-Down 기초로 시공되는 현장타설말뚝의 경우 설계하중이 크다는 이유로 인해 품질확인용 재하시험을 생략하는 경우가 대부분이며, 대규모 설계하중을 검증하기 위한 전통적인 재하시험 방법 또한 적용하기 곤란한 경우가 많다. Top-Down 공법에 있어 건축구조물의 대형화에 의한 현장타설말뚝의 사용하중이 증대됨에 따라 현장타설말뚝에 대한 품질확인은 점차 중요시되고 있으며, 이에 대한 대안으로서 축소모형말뚝을 이용한 시험방법의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝의 지지력 측정시 전통적인 재하시험 방법의 한계를 극복하기 위하여 축소모형말뚝을 이용하는 방안을 제시하였으며 특히, 시험결과의 해석을 위해 암반에 근입된 현장타설말뚝의 치수효과에 관한 분석 방법을 제안하고 평가해 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1935-1946
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• 2013

본 연구에서는 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동 특성을 평가하고자 현장재하시험 사례를 분석하였으며, 또한 3차원 유한요소해석을 이용하여 말뚝 내부에서 발생하는 응력을 통해 심도별 휨응력을 산정하였다. 분석 결과, 단일 현장타설말뚝의 변단면 부근에서 휨응력이 집중되어 재료파괴가 발생하기 가장 쉬운 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 단일 현장타설말뚝의 기둥-말뚝 직경비와 수평 균열하중비 관계를 통해 최적의 기둥-말뚝 직경비를 제안하였다. 연구 결과, 최적의 기둥-말뚝 직경비는 기둥-말뚝 직경비와 수평 균열하중비 관계 곡선의 변곡점 부근에서 산정되었으며, 단일 현장타설말뚝 설계에 최적 변단면 특성을 고려한다면 개선된 설계가 이루어질 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.75-88
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• 1997

본 연구에서는 항타말뚝과 비교한 현장타설말뚝의 극한지지력을 하중전이함수를 적용하여 예측하였으며 이를 토대로 항타말뚝과 비교한 현장타설말뚝의 지지력을 현장재하시험 결과와 비교, 분석하였다. 비교, 분석은 하중전이함수들 중 응력 연화를 고려한 방법, 쌍곡선 함수법 및 탄소성 방법을 대표하는 Vijayvergiya의 방법, Castelli의 방법 및 2중 직선법을 적용하여 지반 종류에 따라 현장타설말뚝의 하중-변위관계를 산정하였다. 본 연구 결과 동일한 지반에 설치된 항타말뚝과 현장타설말뚝의 극한지지력은 총 주면마찰력의 차이로 인하여 항타말뚝이 더 큰 것으로 나타났으며 이러한 차이는 점토질 지반에서 보다는 모래질 지반에서 더 크게 나타났다. 같은 지지력을 발현하기 위해 필요한 말뚝 두부에서의 변위량은 항타말뚝보다는 현장타설말뚝에서 더 크게 나타났으며 현장타설말뚝이 극한지지력을 발현하기 위해 필요한 변위량과 이와 같은 크기의 지지력을 발현하는데 필요한 항타말뚝의 변위량과의 차이는 모래질 지반에서 가장 크게 나타났다. 현장타설말뚝과 항타말뚝의 말뚝직경과 길이의 비(LID)의 변화에 따른 극한지지력의 차이는 점토질 지반의 경우 일정한 것으로 나타났으나 모래질 지반에서는 LID의 비가 증가할수록 극한지지력의 차이가 증가하는 것으로 나타났다.

• 기술발표회
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• 통권2006호
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• pp.115-132
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• 2006

본 글은 부산-김해간 경량전찰 건설공사의 기초설계시 현장타설말뚝 기초의 지지층을 모래자갈층으로 적용한 사례이다. 낙동강 유역은 퇴적층이 발달하여 풍화암 이상의 기반암층이 지표하 60~80m 이후에서 출현하며, 40m 이상의 심도에서 매우 조밀한 상태의 모래자갈층이 10-20m 두께로 분포하고 있어, 모래자갈층을 관통하여 기반암에 말뚝기초를 지지할 경우 기초공사에 상당한 기간이 소요될 뿐만 아니라, 시공성과 경제적인 측면에서 매우 불리하다. 이에 대한 개선방안으로 대구경 현장타설말뚝을 N치 50 이상의 조밀한 상태의 모래자갈층에 지지하였으며, 인근현장의 적용사례, 기초 구조물 안전성 검토 및 현장재하시험 등의 비교분석을 통하여 모래자갈 지지층의 적정성을 확인하였다. 따라서, 풍화암 이상의 지지지반 출현심도가 60m 이상으로 매우 깊고, 지지지반 상부에 모래자갈층이 두껍게 분포하는 경우에는 모래자갈층을 말뚝기초의 지지층으로 활용하는 방안이 시공성 및 경제성 측면에서 합리적이라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.77-82
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• 2001

반복하중을 받는 현장타설말뚝에 대한 두 가지의 주요 관심사항은: (a) 지지력의 변화 가능성 그리고 (b) 누적변형량에 의한 기초의 가능성 저하이다. 이러한 인자들에 대한 평가를 위하여, 모형점토지반에 설치된 24개의 모형현장타설말뚝에 대한 정적 및 동적경사재하시험(12개의 압축 및 12개의 인발)을 수행하였다. 경사반복압축재하시험에서는 반복하중에 의한 지지력의 변화가 무시할 정도였으며, 누적변형량은 송전철탑의 기능성에 영향을 줄수도 있을 것으로 사료된다. 그러나, 경사반복인발시험에서는 과도한 누적변형이 발생하게 되어 결과적으로 현장타설말뚝주변과 점토사이의 접촉면적이 감소하는 것으로 나타났다. 접촉면적의 감소 결과, 반복경사인발하중에 의해서 경사인발지지력의 현저한 감소가 일어난다는 사실을 알 수 있었다. 정적경사인발지지력의 50에서 70퍼센트에 해당되는 반복하중을 받는 대부분의 현장타설말뚝들은 인발되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.33-43
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• 2011

본 연구에서는 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 단일 현장타설말뚝의 간편해석(기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석)을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 영향인자에 따라 검증하였으며, 단일 현장타설말뚝에 적용된 철근량을 분석하여 말뚝의 최소 철근비 적용성을 평가하였다. 본 연구결과, 기존 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 가상,고정점을 통한 해석법은 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동파악이 어려움을 알 수 있었다. 또한 재료의 비선형성을 고려한 해석결과, 말뚝부에서 발생하는 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하였으며, 수평변위도 허용 수평변위 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 단일 현장타설말뚝의 말뚝부에는 최소철큰비 기준인 0.4% 철근량만을 배근하여도 안정성이 확보되는 것을 알 수 있었으며, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 상하부 일체해석으로 가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.