• 한국지반공학회논문집
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• 제35권8호
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• pp.17-30
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• 2019

실제 시공된 말뚝들의 재하시험 자료 및 매입 PHC말뚝의 설계 자료로부터 전체지지력에 대한 주면마찰력의 분담율인 SRF를 분석하였다. 현장에서 시험 시공된 말뚝의 SRF는 말뚝의 종류, 상대근입길이, 지반의 종류, 재하시험의 종류에 상관없이 42~99%이었다. 매입 PHC말뚝에 대한 설계 자료에서 구한 SRF는 말뚝의 직경, 상대근입길이에 상관없이 풍화암에 소켓된 경우 20~53%의 범위에 분포하였다. 사용말뚝으로 실제 시공된 매입 PHC말뚝에서 재항타 동재하시험 자료로부터 구한 SRF는 말뚝의 직경, 상대근입길이, 지반의 종류에 상관없이 4~83%의 범위에 분산되어 분포하였다. 사용말뚝에서 SRF가 낮은 수준으로 나타나는 이유는 매입 PHC말뚝의 주면고정액의 충전이 제대로 이루어지지 않은 채 시공된 현황으로 볼 수 있었으며 따라서 주면고정액의 시공관리에서 시급하게 개선해야 할 현황이었다. 풍화암에 소켓된 매입 PHC말뚝의 설계에서 사용하고 있는 극한지지력 산정공식으로 계산한 주면마찰력의 SRF는 실제 현장 시공 말뚝의 SRF보다 평균적으로 2.2배 정도로 낮은 수준으로 평가되었다. 이는 설계에서 사용하고 있는 산정공식에 의한 극한주면마찰력이 매우 낮은 수준으로 계산되기 때문이다. 따라서 SRF를 만족시킬 수 있는 새로운 주면마찰력 산정공식의 제안 필요성이 있는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.259-266
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점인 전단력을 보강한 기능성말뚝을 개발하여 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝의 전단성능을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치하여 횡보강철근비 증대에 따른 전단강도를 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 말뚝 보강철근의 정착 홀이 형성된 합성 전단연결재를 배치하여 보강철근의 다월력을 말뚝의 전단강도 증진에 효과적으로 반영시켰다. CFP말뚝의 전단설계와 성능을 검증하고자 도로교설계기준의 한계상태설계법(2012)을 적용한 전단강도를 산출하였고, 말뚝 시험규정인 KS F 4306에서 제시한 실험방법을 통해 결과값을 비교 검토하였다. CFP말뚝의 단면별 설계전단강도와 실험결과 각 시험체는 설계전단강도 대비 평균 2.20, 2.15, 2.05의 안전율을 확보하는 것으로 나타나 효과적인 전단강도 예측이 가능할 것으로 생각된다.

• 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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• 제34권12호
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• pp.115-131
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• 2018

현장 시험 부지에서 확장판 선단부착 PHC말뚝 및 볼트 수직이음 PHC말뚝에 대한 시험시공을 실시하고 시공중 건전성을 동재하시험으로 확인하고 시공 후 말뚝의 건전성을 직접 확인하였다. 그 결과를 분석하여 확장판 선단부착 PHC말뚝 및 볼트 수직이음 PHC말뚝의 시공 중 건전성을 동재하시험의 건전도지수(${\beta}$지수)로 평가할 수 있는지에 대하여 연구하였다. 이론적으로 말뚝 선단에 매우 인접하거나 선단끝단에서 발생하는 손상(특히 확장판 선단부착구 자체의 변형)은 시험기술의 특성상 건전도지수로 정확한 평가하는 데에는 한계가 있었다. 말뚝의 선단부에 바로 인접해서 발생하거나 말뚝선단 끝단에서의 손상을 PDA시험을 통하여 명확하게 평가하는 데에는 시험기술의 이론에 대한 고도의 지식과 경험이 요구되었다. 다른 볼트 수직이음구로 인하여 실질적인 1차원 파동전달이 용접이음에서와 다를 수 있다는 점, 타격에 의해 발생하는 응력파의 파장이 볼트 수직이음구 높이(약 100mm)보다 클 수 있다는 점, PDA 분석 기능 중 베타 프로세싱(Beta processing)이라는 기능 등이 매우 심도 있는 지식과 경험을 토대로 평가해야만 더욱 정밀한 판단이 이루어질 수 있다는 점 등을 종합적으로 고려할 때 일반적인 건전성 평가기술로 볼트 수직이음의 건전성을 평가하는 데에는 한계가 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.19-26
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• 2003

최근 연약지반상의 말뚝기초설계에 있어서 경시효과는 말뚝의 지지력 특성을 나타내는 중요한 요소 중의 하나로 인식되고 있다. 본 논문에서는 이러한 지지력 증가효과를 연구하기 위해 두 곳의 현장에서 13개의 말뚝에 대해, 항타시 EOID(초기 동재하시험)을 실시한 후 일정한 시간이 경과한 다음 재항타시험을 수행하였다. 느슨한 실트지반에 H말뚝, 강관말뚝, PHC말뚝을 항타에 의해 설치하고 9일 후 재항타 한 결과 H말뚝, 강관말뚝의 경우 지지력이 증가된 반면, PHC말뚝은 지지력의 증가가 거의 없는 것으로 나타났다. 7일 후 재항타시험을 수행한 결과 단단한 실트지반의 경우 H말뚝과 강관말뚝은 지지력이 1.17배 증가하였다. 그러나 PHC말뚝의 경우 6일 후 수행한 제 1차 재항타시험에서는 지지력이 감소하였다가, 13일 후 수행한 3차 재항타시험에서는 지지력이 1.38배 정도 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.21-30
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• 2019

복합말뚝(Composite Pile)이란, 수평력이 크게 작용하는 구간에는 강관말뚝, 작게 작용하는 구간에는 PHC말뚝을 특수한 연결 장치로 결합한 말뚝으로서 토목 구조물의 기초 재료로써 상용화되는 추세에 있다. 이러한 복합말뚝의 핵심은 강관말뚝과 PHC말뚝을 연결하는 연결 장치의 안정성과, 이음 위치를 산정하는 설계기준이라고 할 수 있는데 국내에서는 복합말뚝 이음부 위치에 대한 정확한 시방규정이 없어서, LH 설계처(한국토지주택공사, 2009)에서는 도로설계요령 제3권(한국도로공사, 2001)을 참고하여 작성한 "복합말뚝 설계적용 및 설계도서 표기 방안 검토"를 복합말뚝 설계의 기준으로 사용해 오고 있지만 복합말뚝의 단면변화라고 볼 수 없어 적용에 한계성을 가지고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 복합말뚝의 단면 변화부(강관말뚝과 PHC말뚝의 이음부) 위치에 대한 설계기준을 제안하고 이에 대한 안정성 및 경제성을 검토하고자 실험적인 방법과 해석적인 방법을 이용하여 연결장치에 대한 안정성을 검증하였으며, 국내 교량공사 교대 79개소에 시공된 복합말뚝 설계자료를 분석하여 말뚝 본체 및 이음부에 작용하는 응력, 휨모멘트, 변위 등의 경향성을 파악하였고, 개선식이 적용된 재설계 과정을 통해 이음부에서 발생한 응력들이 연결장치와 PHC말뚝의 허용응력 수치 내로 발생하는 것을 확인하였다. 결론적으로 사례분석을 통한 복합말뚝 이음위치의 설계 제안식은 복합말뚝을 설계함에 있어서 안정성과 경제성을 모두 고려한 개선된 설계기법임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권9호
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• pp.29-36
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• 2019

직경 500mm 및 직경 600mm PHC말뚝 A종의 파괴 압축하중($P_n$)은 각각 7.7MN 및 10.6MN으로 계산할 수 있었다. 직경 500mm 및 직경 600mm 매입 PHC말뚝 A종에 대한 압축정재하시험 시 말뚝 두부에 재하된 최대 압축하중은 6.9MN 및 8.8MN으로 측정할 수 있었으며 따라서 이 측정하중은 각각 $P_n$의 90% 및 83% 수준이었다. 직경 500mm 및 직경 600mm PHC말뚝 A종의 장기허용압축하중($P_a$)은 각각 1.7MN 및 2.3MN이었다. 모든 사례 매입 PHC말뚝의 양방향재하시험 자료로부터 계산된 지반의 허용지지력은 국내 현행 설계에서 사용하고 있는 극한지지력 산정공식으로 계산한 지반의 허용지지력보다 높은 수준으로 계산되었다. 따라서 매입 PHC말뚝의 설계에서 사용하는 극한지지력 산정공식은 매입 PHC말뚝의 실제 지지력 거동을 모사할 수 있도록 개선하여야 할 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.23-37
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• 2007

매입공법으로 시공되는 PHC 말뚝의 선단지지력 증진 방안으로서 선단에 선단확장판을 설치하여 선단 확장을 통해 선단지지력을 증가시키는 개념(일명 Ext-PHC 말뚝)이 개발되어 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 Ext-PHC 말뚝의 선단지지력 증가 효과를 확인하고 현장 적용성 검토의 일환으로 직경 400mm 말뚝에 대한 현장재하시험을 실시하였으며 검증된 유한요소해석 모델을 이용하여 다양한 조건에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 현장재하시험 결과를 분석한 결과 Ext-PHC 말뚝의 선단지지력은 PHC 말뚝 대비 약 $40{\sim}50%$ 증가되는 것으로 나타났으며 다양한 변수에 대한 매개변수 결과에서는 선단 지지층의 역학적 특성과 말뚝 길이에 따라 일반 PHC 대비 선단지지력 증가비는 $1.2{\sim}1.4$ 정도를 보이는 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과에 근거할 때 본 연구에서 고려한 시공조건에 있어 Ext-PHC 말뚝을 적용함으로써 일반 PHC 말뚝의 선단지지력 증진 효과를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.353-360
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• 2017

PHC말뚝을 보강한 CFP말뚝의 P-M 상관도를 통한 휨 모멘트 예측과 휨 실험 결과를 통해 P-M 계산법의 타당성과 CFP말뚝의 휨 성능을 평가한 실험 연구이다. 시험체는 PHC말뚝과 링형 합성 전단연결재 그리고 속채움 콘크리트를 기본으로 한 CFP말뚝과 1차 보강(말뚝 보강철근 H13-8ea), 2차 보강(내부 보강철근 H19-8ea)으로 제작된 시험체의 휨 실험 결과 CFP-N-N 시험체 대비 최고 하중이 46.4%, 103.9% 증대되었으며, 보강 철근량에 따른 연성능력 증대가 이루어졌다. 또한 CFP말뚝 설계법의 극한한계상태 예측값과 실험 결과값을 비교해 볼 때, 각 보강 단계별 1.23, 1.40배의 안전율을 확보하여 본 연구에서 제시한 설계법이 합리적인 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권9호
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• pp.15-28
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• 2019

PHC말뚝을 생산하는 17개 중소산업체의 품질 성능 검사 자료, 17개 중소산업체 및 6개 대기업 산업체의 장기허용압축하중 제원 표를 분석하였다. 현 단계의 국내 설계에서는 PHC말뚝의 장기허용압축하중의 평균 약 70% 수준을 반영하고 있고 품질이 우수함에도 불구하고 PHC말뚝의 장기허용압축하중에는 안전율 4.0을 적용하고 있다. 대부분의 품질 검사 기준은 KS F 4306에 명시되어 있다. 그러나 원심력으로 다져진 콘크리트 압축강도시험 기준은 KS F 2454에 명시되어 있다. 각 제조사의 품질 시험 자료를 분석한 결과 모든 항목에서 기준값 보다 높은 성능을 보였다. 따라서 PHC말뚝 설계 시 PHC말뚝의 지지력을 PHC말뚝의 허용연직압축하중의 최대값까지 사용할 수 있을 것으로 판단되었다.