• 지질공학
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• 제30권4호
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• pp.635-648
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• 2020

본 연구는 회전관입말뚝의 이음부를 용접이나 볼트가 필요 없는 육각형 이음부로 개선하여 압축재하시험을 수행하였다. 또한 인발시험의 경우 기존 방법과 유사하게 볼트체결 방법으로 적용하여 인발시험을 수행하였다. 회전관입말뚝의 지지력을 평가하기 위해 현장시험 2지역을 선정하였다. 하중재하시험은 정재하시험과 인발시험을 수행하였으며 회전관입말뚝에 대한 지지력을 평가하였다. 현장시험결과, 정재하시험시 중력식 그라우트를 적용한 말뚝에서 AC 358 Code에 따른 지지력평가 결과 600 kN 이상으로 나타났으며, 그라우트가 없는 말뚝에서는 600 kN 이하의 지지력을 보여 중력 그라우팅이 필요함을 확인하였다. 또한 현장시험결과를 고려하여 지지력을 평가하였으며, 적은 표본에 의해서 도출된 결과로 추후 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.41-49
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• 2013

회전관입형 말뚝은 말뚝설치 시 주변 흙의 변위가 발생하는 변위 말뚝으로 큰 지지력 및 인발력을 발휘할 수 있다. 또한 비배토 공법으로 슬라임이 발생하지 않고 시공 중 소음, 진동이 작아 환경친화적인 특성이 있어 외국의 경우 적용사례가 증가하고 있다. 하지만 대부분의 말뚝을 직접적으로 항타하는 항타말뚝, 선굴착 후 기 제작된 말뚝을 지중에 매입하는 매입말뚝이 주로 적용되고 있으며 회전관입형 말뚝의 사용은 제한적으로 이루어지고 있다. 지금까지 실시된 대부분의 실내시험에서는 말뚝을 설치한 후 지반을 조성하여 지지거동을 평가함에 따라 회전관입형 말뚝의 회전관입과정으로 인한 지지거동의 규명은 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 풍화토를 대상으로 회전관입과정을 모사한 실내실험을 실시하여 풍화토에 대한 지지력 거동을 평가하고자 하였으며, 더불어 나선형 판의 직경, 나선형 판의 간격, 나선형판의 개수, 나선형 판의 제원 등을 변화시켜가며 지지 거동을 평가하였다. 연구결과를 통하여 나선형 강관말뚝의 지지력 평가 결과 및 주요 제원에 따른 지지력 변화와 기존이론과의 비교분석 결과를 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권7호
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• pp.15-24
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• 2010

말뚝 항타로 인한 소음 진동공해는 건설현장 주변에 피해를 주고 민원을 발생하게 하여 심한 경우에는 공사가 중단되는 사태까지 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 건설 기술자들은 저소음 저진동말뚝공법의 개발을 위해 부단한 노력을 해왔다. 이러한 노력 중의 하나인 무소음 무진동을 위한 스크류콘크리트말뚝공법은 말뚝 본체를 회전 압입시켜 지중에 말뚝을 관입시키는 방법으로 소음과 진동의 발생이 거의 없고 지지력을 극대화 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 무소음 무진동을 위한 기성스크류말뚝공법은 국내 외에서 개발되어 있지 않으며 본 연구진에 의해 시제품 제작을 완료하였고 두차례 시험시공을 통하여 시공법을 설정하였다. 본 논문에서는 무소음 무진동을 위한 스크류콘크리트말뚝공법의 특징에 대해 설명하였고 두차례 시험시공 및 이를 통한 시공법 설정에 대하여 설명하였다. 그리고 이러한 시험시공 결과를 토대로 근입깊이와 지반조건에 따라 스크류콘크리트말뚝을 지중에 관입시키는 시공방법에 관한 연구를 수행하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.669-675
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• 2020

본 연구에서는 헬리컬파일의 지지력 특성 규명을 위하여 현장재하시험을 통하여 얻은 실측 지지력과 이론식에 의해 산정된 예측 지지력을 비교 분석하였다. 헬리컬파일은 중공형 축에 중공형 축보다 직경이 큰 하나 혹은 다수의 나선형 원판을 부착시킨 형상의 파일이다. 헬리컬파일은 굴삭기에 부착된 회전관입기를 사용하여 파일을 지반에 회전 관입시키기 때문에 항타와 굴착이 필요한 다른 말뚝에 비해 소음이 작고, 비교적 소형 장비로 시공이 가능하여 공간이 협소한 도심지에서도 시공이 용이하다. 최근 들어 헬리컬파일을 적용한 기초 공법의 설계와 시공이 많이 실시되고 있으나 헬리컬파일의 지지력에 관한 연구는 설계와 시공 사례에 비하여 아직 미진하다. 현장재하시험은 이음부, 헬리컬파일의 규격, 재하시험의 종류, 그라우팅 실시 여부를 변수로 총 10회 실시하였다. 이론식에 의한 말뚝의 예측 지지력은 Individual bearing method와 Cylindrical shear method을 통하여 산정하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.100-108
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• 2022

본 연구는 말뚝이 결합된 블록식방파제에 대하여 수평하중 재하에 따른 블록과 말뚝의 거동을 파악하기 위하여 FEM 3차원 수치해석을 실시하였다. 지반구성모델은 Mohr-Coulomb 모델을 향상시킨 Modified Mohr Coulomb 모델을 적용하였다. 말뚝이 블록에만 관입된 경우, 사석층(H = 4.29 cm)까지 근입된 경우, 원지반속에 근입된 2H, 3H, 4H의 경우에 검토하였다. 실내모형실험 결과와 수치해석를 비교한 결과, 수평저항력-변위가 서로 유사한 거동을 보이는 것으로 나타났다. 말뚝의 근입깊이가 1H~ 2H까지는 말뚝이 회전거동을 보이고, 3H~4H의 경우에는 휨거동 양상을 보이는 것으로 해석되었다. 말뚝의 근입깊이가 3H 이상인 경우에는 말뚝이 휨거동을 보이므로 말뚝이 블록식방파제의 수평저항력에 크게 기여한다고 볼 수 있다. 본 연구 결과는 실제 크기 구조물 설계를 위한 다양한 수치해석 시 자료로 활용이 있을 것이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.45-53
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• 2012

지반굴착은 지반조사, 연약지반 개량, 선굴착 말뚝 시공 등 지반공학 분야에서 널리 사용되고 있다. 지반을 굴착하기 위해서는 오거의 상부에 설치된 구동모터를 회전시키는 전기에너지가 필요하게 된다. 본 논문에서는 지반굴착시 구동모터에 소요되는 전기에너지와 지반의 표준관입시험 N값의 상관관계를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 지반굴착시 변화하는 전류값과 굴착깊이를 계측하기 위한 측정센서, 데이터 저장시스템, 굴착시스템 등의 실내실험 장치를 개발하였으며, 모형토조 실험을 수행하였다. 계측된 전류값과 굴착깊이는 표준관입시험 N값 추정에 이용되었으며 추정된 표준관입시험 N값은 실내실험으로부터 실측된 N값과 비교하였다. 비교결과 지반굴착에 소요되는 전기에너지를 이용하여 표준관입시험 N값을 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.31-39
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• 2014

헬리컬 파일(helical pile)은 한 개 이상의 나선형 원판을 중공형 축에 부착한 후 지반에 회전 관입시켜 지지력을 발현하게 하는 말뚝기초의 하나이다. 헬리컬 파일은 나선형 원판이 부착된 철제 축과 나선형 원판이 모두 지지력을 발휘하기 때문에 기존의 말뚝 지지력 식으로 헬리컬 파일의 지지력을 예측하기 위해서는 검증이 필요하다. 본 연구에서는 중소구경 헬리컬 파일의 지지력을 확인하기 위하여 김포 일대에서 헬리컬 파일의 축의 직경과 원판의 형상, 관입 깊이를 변화시키며 시공한 후 재하시험을 수행하였다. 현장시험은 동일한 조건에서 헬리컬 파일 축의 직경을 73mm, 114mm 두 가지로 시공하여 지지력을 측정, 비교하여 축의 직경이 헬리컬 파일의 지지력에 미치는 영향을 검토하였다. 같은 방법으로 원판의 개수가 1개, 3개로 제작된 헬리컬 파일 및 원판의 직경을 400mm에서 250mm으로 변화시키며 시공한 헬리컬 파일의 재하시험 결과를 바탕으로 원판의 형상이 지지력에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 헬리컬 파일의 관입 심도를 3m에서 6m까지 설정하여 관입 심도에 따른 지지력을 비교하였다. 현장 시험 결과 원판의 개수가 증가할수록, 원판과 축의 직경이 증가할수록 헬리컬 파일의 지지력이 증가하는 경향을 보이나, 축의 직경은 헬리컬 파일의 지지력에 상대적으로 적은 영향을 미치는 것을 확인할 수 있으며, 원판의 형상이 지지력에 미치는 영향이 상대적으로 큰 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.377-386
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• 2015

헬리컬 파일은 한 개 이상의 나선형 원판을 중공형 강재 축에 부착한 후 지반에 회전 관입시켜 지지력을 발현하게 하는 말뚝기초의 한 종류로서 별도로 천공작업 및 그라우팅을 필요로 하지 않고, 시공의 편의성과 말뚝 항타 등에 의한 소음이 없다는 장점이 있어 그 이용이 점차 증가되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 Cylindrical shear method로 산정된 헬리컬 파일의 요구 지지력을 최소의 자재비용과 최적의 헬리컬 파일의 형상으로 발현할 수 있도록 하모니서치 알고리즘(Harmony search algorithm)을 적용하여 최적화된 설계법을 제안 하였다. 또한 헬리컬 파일의 최적 설계 결과를 2009 International building code (이하, 2009 IBC)를 참고하여 규격화시킨 설계 결과와 비교 검토하여 두 설계법의 경제성을 분석하였다. 본 논문의 재료비 최소화를 위한 헬리컬 파일 형상의 최적 설계 기법은 헬리컬 파일의 경제성을 향상하여 헬리컬 파일 시장 활성화에 기여할 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.77-85
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• 2014

헬리컬 파일(helical pile)은 회전 관입기로 시공이 가능하므로 비교적 소형의 장비로 말뚝 시공이 가능한 장점이 있어, 최근 다양한 현장에서 그 사용이 증가하고 있다. 그러나 헬리컬 파일의 지지력을 평가하기 위한 현장 정재하시험은 시험하중만큼의 사하중, 반력 말뚝, 반력 앵커 등이 필요하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 헬리컬 파일에 상대적으로 재하장치가 간단하고 시험이 간편한 양방향 재하시험을 적용하였으며, 양방향 재하시험 결과와 정재하시험 결과를 비교하였다. 양방향 재하시험은 헬리컬 파일의 중공형 중심축(shaft)에 중심축의 직경과 일치하고 중심축 내부 공간으로 유압재하용 호스가 나올 수 있도록 특수하게 제작된 유압식 셀(cell)을 나선형 원판(helix plate)사이에 삽입한 후, 유압 셀(cell)에 가압하여 지지력을 측정하는 방식으로 수행되었다. 양방향 재하시험은 유압식 셀을 최하단 나선형 원판 상부에 삽입한 경우와 최상단 나선형 원판 상부에 삽입한 두 가지 케이스로 시험을 진행하였으며, 각각의 방법이 선단지지력과 주면마찰력을 측정할 수 있도록 말뚝 두부의 변형을 제한하였다. 시험은 89mm, 114mm의 중심축에 450mm, 350mm, 200mm의 나선형 원판을 부착하여 제작한 헬리컬 파일로 수행되었으며, 시험 결과 정재하시험으로 산정한 지지력과 양방향 재하시험으로 산정한 지지력이 유사함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.211-217
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• 2019

전 세계적인 경제 및 정치 이슈로 인한 원유가격의 급변으로 비전통 원유자원인 오일샌드에 대한 관심이 증가하고 있다. 주로 오일샌드 현장은 극한지에 위치하고 있다. 혹독한 환경인 극한지의 오일샌드 현장에서 원유를 생산하기 위해서는 빠르고 간단한 절차의 기초 설치가 필요하다. 하지만 플랜트 기초로 주로 사용되는 현장타설 및 항타말뚝은 저온 및 유기토 표층이 있는 극한지 환경에 설치하기가 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 항타나 굴착없이 소형 회전관입 장비로 간편한 급속시공이 가능한 헬리컬 파일의 거동을 분석하고자 한다. 헬리컬 파일은 강관축에 헬릭스가 부착된 형태로 헬릭스의 개수 및 형상별 지지거동의 차이가 발생되므로, 헬릭스의 조합(개수, 직경)에 따라 지지력 거동의 차이를 수치해석적으로 분석하였다.