양방향 선단유압재하시험을 이용한 현장타설말뚝의 지지력 분석 연구

신경태 부산대학교 2013 국내석사

Increasing the current large-scale construction projects, there is causing many problems when they constructed.When the construction of drilled shaft load due to increased load due to hardening of Daegu that it is difficult to determine the design load. In order to solve this problem, the study of hydraulic loading device is needed. In this paper, we apply a two-way end hydraulic load test load was applied to the two-way. And the equivalent load-settlement curves obtained for the bearing capacity of drilled shaft were studied.Accordingly, on the basis of on-site Gooun cheongyo 2 piers, We check the diameter of the bearing capacity and vertical forces were evaluated. Then, experiment was conducted after analyzing the feasibility in the field, As a result, After loading the load per cycle, the cycle-by-cycle peak load-displacement curve and the equivalent load-settlement curve, the results were derived in two ways. As a result, the load at the maximum test load was elastic behavior. If the tip displacement is 4.13mm to 3.67mm displacement was small displacement patterns. When the safety factor Fs = 2.0 is the minimum allowable bearing capacity 946.513tonf. This is due to the applied load bearing capacity which exceed 773.85tonf gained the trust concluded. The purpose of this test was performed to determine the bearing capacity. Thus, the allowable bearing capacity of piles calculated by analyzing the equivalent load bearing capacity can be considered as the minimum acceptable.

堆積土層에 貫入된 開端鋼管말뚝의 軸荷重 轉移擧動에 關한 硏究

김상현 인제대학교 대학원 2001 국내석사

본 연구에서는 말뚝 선단부를 흔히 생각하고 있는 견고한 지지층인 암반층 (풍화 암, 연암, 경암)이 아년 자갈층 (GP-GM)에 항타관입시킨 개단강관말뚝 (φ=609.6 mm, t=14 mm)에 대하여 하중전이 측정이 수반된 정재하 시험과 PDA (Pile Driving Analyzer)을 통해 말뚝의 극한 (또는 항복)지지력을 산정하였으며, 또한 각 각의 방법에 의하여 산정된 극한 (또는 항복)지지력을 말뚝의 연직지지력 해석코드 인 APILE^PLUS를 이용하여 비교. 분석하였다. 그리고, 선단지지력과 주면마찰력을 분리하여 각각의 방법에서의 축하중전이 거동을 분석하였다. 하중전이 측정이 수반된 정재하시험 결과 극한지지력을 구할 수 있었으며, 안전 율 2.0을 적용할 때 허용지지력은 311∼319 ton이었고, 주면마찰력과 선단지지력은 각각 85∼96 ton과 223∼225 ton으로 주면마찰력 분담률이 30 %정도인 선단지지 말뚝으로 거동하였다. 본 현장의 말뚝선단 지지층은 자갈층 (GP-GM)이었으며, 따라서 암반층이 아닌 자갈층도 충분한 지지층이 될 수 있음을 알 수 있었다. PDA 결과 CAPWAP 방법에 의해 안전율 2.0을 적용할 때 말뚝의 허용지지력은 201∼229 ton이었고 주면마찰력 분담률은 45 %정도였다. PDA로부터 예측한 말뚝의 지지력은 정재하시험의 결과보다 약 33% 만큼 작게 예측되었으므로 PDA만으로 말뚝의 지지력을 예측하는 것은 곤란할 수 있음을 알 수 있었다. 말뚝의 연직지지력 해석코드인 APILE^PLUS에 의한 계산 결과 말뚝의 극한지지력 은 약 110∼170 ton이었고, 주면마찰력 분담률은 대략 95 %정도였다. 이는 정재하 시험과 PDA로부터 예측한 지지력과 비교하였을 경우 마찰력 분담률이 크게 나타났으며, 정재하 시험 결과에 비해 1/3 수준이었다. 본 현장의 경우 시공초기에 시험말뚝을 시공하여 항타관리기준을 설정하고 말뚝 기초의 허용지지력을 결정하기 위하여 시험말뚝에 대한 정재하 시험을 실시한 경우 로 도로교 설계기준에 규정한 지침을 제대로 준수한 사례이다. 또 설계목적의 하중 전이 측정이 수반된 말뚝정재하 시험으로부터 지지층의 개념이 견고한 암반층만을 의미하는 것이 아니라 기초로부터 상부의 하중을 안정하게 지지할 수 있는 지반이 라면 지지층으로 될 수 있음을 인식하여야 할 것이다. Static pile load tests and PDA tests for open-ended steel pipe pile (φ=609.6 mm, t = 14mm) penetrated into the gravel layer (GP-GM) where accomplished and also axial load distribution was measured. Based on the test results, the ultimate bearing capacities were measured and behaviors of pile were evaluated. Also, the ultimate pile capacity was calculated by program APILE^PLUS to compare measured values. The results of the static pile load tests showed that the allowable bearing capacities were in the range of 311∼319 tons, when the factor of safety was applied as 2.0. Through examination of load transfer curves, 170∼192 tons of skin friction (27∼30%) and 446∼451 tons of end-bearing capacities were measured. So it can be concluded that test piles behaved as mixed type pile supporting. PDA tests on test pile, applying factor of safety as 2.0 with CAPWAP method, showed allowable bearing capacities were in the range of 201∼229 tons. After the analysis by program APILE^PLUS, which is the analysis code of vertical bearing capacity of pile, ultimate bearing capacity was about 110∼170 tons of which 95 % were skin friction.

강관말뚝의 지지거동 특성

심윤보 계명대학교 산업기술대학원 2005 국내석사

사회가 발전하고 경제 규모가 커짐에 따라 각종 건설을 위한 부지 확보에 어려움을 겪게 되고 따라서 지반조건이 상대적으로 열악한 곳에서의 건설이 증가하고 있다. 또한 건축용지의 부족으로 인해 건축물의 대형화, 초 고층화 등의 경향이 두드러지며, 장대교량 등의 기초로 대구경 말뚝의 사용이 급격하게 증가하고 있다. 현재 구조물의 기초 공법으로 말뚝 기초가 적용되는 사례가 증가되는 추세이다. 이에 따라서 보다 안전하고 경제적인 시공을 위해 말뚝의 지지력을 이론적으로 규명하려는 노력이 계속되어 왔다. 그러나 말뚝의 지지력에 영향을 미치는 수많은 변수들로 인해 신뢰성 있는 말뚝지지력의 예측이 어려운 실정이다. 국내의 경우 말뚝의 허용지지력 결정을 위해 표준관입시험 결과를 이용한 Meyerhof 공식이 거의 모든 설계에 사용되고 있다. 그러나 대부분의 지지력 공식들이 실측치를 과대평가하는 경향이 있어 높은 안전율의 적용이 불가피한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 말뚝의 지지력을 가장 정확히 평가하는 정재하시험을 통해 말뚝의 지지력 및 하중전이 등의 결과를 분석하였다. 3개의 말뚝정재하실험에 대한 분석결과, 재하시험에 의한 허용지지력을 당초 설계된 지지력보다 훨씬 크게 나타났다. 이러한 사실로부터 말뚝설계관행이 실제 지지력을 과소평가하는 비경제적 · 비효율적 설계라 판단된다. 그리고 말뚝의 침하량은 허용침하량 이내로 안전한 것으로 나타났다. The construction in area with bad conditions is increasing The construction tendency of because of lack of building site, and use of large diameter pile will be on the increase. For the safe and economical construction, an effort to evaluate the bearing capacity of pile exactly has been continued. But it is very difficult to evaluate the reliable bearing capacity of pile because of many variables. In domestic, Meyerhof formula using N-value of SPT is of ten used in Pile design. But as almost formulas overestimate bearing capacity of pile, the use of high safety factor os unavoidable. Therefore the bearing capacity of pile and load transfer characteristic were analyzed through the pile load tests, in thes paper. From the results of pile load tests, the allowable bearing capacity by pile load test was very larger than design bearing capacity. This fact means that present design method of pile underestimates the real bearing capacity of pile. And the settlement by pile load test was developed on the safe side.

鋼管말뚝의 負周面摩擦力의 發生機構에 關한 實驗的 硏究

김홍선 부산대학교 2006 국내석사

최근 건설부지의 부족과 국토의 효율적인 발전을 위해 연약지반내 건설활동이 많이 이루어지고 있다. 이러한 연약지반내에 구조물을 건설하기 위한 기초 설계시 점토층을 관통한 말뚝기초가 지지층에 박혀 있는 경우에는 포화된 점토층 위에 새로운 성토를 하거나 지하수위가 저하되면 점토층에 압밀 침하가 발생되는데, 이 경우 침하하는 지층은 말뚝에 대하여 하향의 마찰력을 유발시키며 이러한 마찰력은 상향의 주면마찰력과는 반대로 말뚝에 재하되는 하중으로 작용하게 된다. 이와 같은 하향의 마찰력을 부주면마찰력이라 한다. 기초말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면마찰력의 합으로 나타낼 수가 있으며 지지층 상태에 따라 선단지지말뚝과 마찰말뚝으로 분류되는데 일반적으로 선단지지력은 말뚝의 침하가 말뚝 직경의 5~10%일 때 최대로 발휘되며 주면 마찰력은 말뚝의 직경과 무관하게 말뚝이 약 10~20mm정도의 침하가 발생하였을 때 최대로 발휘된다고 하지만 이러한 거동특성은 아직도 명확하게 규명되지 않았으며 부주면마찰력이 발생되면 말뚝에 과도한 응력을 발생시켜 재료파괴 및 지반파괴를 일으킬 수 있다. 기초말뚝의 지지력을 추정하는 수단으로는 정역학적 지지력공식과 동역학적 지지력공식 등이 제안되어 있으나 이들 방법들은 신뢰도가 낮으며, 정재하시험도 실제와 상이한 조건에서 시행되어 그 방법이나 결과의 해석에 아직 약간의 문제가 남아 있기는 하지만 현재의 공학적인 수준으로는 정재하시험을 실시하여 지지력을 확인하는 방법이 가장 신뢰성이 높은 것으로 판단되고 있다(한국지반공학회, 1997). 실제 연약지반에 타입된 말뚝 위에 구조물이 축조된다면 부주면마찰력과 구조물하중이 중첩하여 작용하게 되는데 말뚝이 타입된 후 장기적인 계측을 통하여 연약지반에서 받는 말뚝의 부주면마찰력을 측정하고 부주면마찰응력이 수렴하는 시기를 파악하여 이를 상부구조물의 축조시기로 판단하면 경제적인 시공이 가능해 질 것이다. 그리고 많은 시험을 통해 이와 유사한 지반현장에 적용하여 정확한 말뚝 부주면마찰력을 산정할 수 있다면 연약지반개량시 필요한 공기를 어느 정도 단축시킬수 있을 것이다. 본 연구의 목적은 연약지반에서 말뚝 시공시 침하속도와 부주면마찰력의 관계를 파악하고 말뚝의 시공후 상부구조물의 축조시기를 계측결과를 통하여 분석하고, 재하시험에서 구한 마찰응력과 부주면마찰력과의 관계 등을 파악하여 실제 현장에서 적용할 수 있는 방법을 연구하는 것이 본 논문의 목적이다.

開端鋼管말뚝의 支持力 算定方法에 關한 硏究

여태현 仁濟大學校 大學院 2001 국내석사

본 연구는 매립퇴적토층에 타입된 두 개의 개단강관말뚝 (직경·609.6 mm, 길이 = 23.3 ~ 24.5 m)에 대한 여러 가지의 지지력산정법을 비교검토 하였다. 정역학적 지지력 공식에 의한 산정법, 동역학적 공식(항타공식)에 의한 산정법, FDA에 의한 방법, N값을 이용한 경험공식에 의한 산정법, 말뚝해석코드(AP1LEPLUS)에 의한 방법등 여러 가지 산정법에 의해 구해진 지지력들은 말뚝정재하 시험에서 구한 값들과 비교하였다. 말뚝정재하 시험 결과 극한지지력을 확인할 수 있었고 안전율 2.0을 적용할 때 각 말뚝의 허용지지력은 311 ~ 319 ton으로 나타났고 이 값들은 설계하중 250 ton보다 높아 말뚝의 연직지지력은 안정한 것으로 판단되었다. 또한 각 말뚝의 선단은 기반암층으로 분류 되지 않는 자갈층(GP GM)에 지지되었지만 선단지지력의 분담율이 70% 이상인 선단 지지말뚝의 거동을 보였다. 지지력산정법에 의한 계산결과 PDA 방법은 Qa = 203~229 ton, 정역학적 지지력 공식에 의한 계산법은 Qa = 90 ~224ton, SPT 결과를 이용한 경험공식에 의한 계산법은 Qa =104~167ton, 동역학적 공식에 의한 계산법은 Qa =50~206 ton, APILE^PLUS에 의한 계산 결과 Qu=110~170ton, 이었다. 이러한 지지력산정법에 의한 계산결과들은 정재하시험에서 구한 지지력의 35~70%로 낮게 나타났으며 PDA와 정역학적 지지력 공식에 의한 결과는 비슷한 결과를 보였으나, SPT 결과를 이용한 경험공식에 의한 결과와 동역학적 공식에 의한 결과 그리고 APILE^PLUS에 의한 계산 결과는 다소 큰 차이를 보였다. Ultimate bearing capacity of open-ended steel pipe pile from the result of a static pile load test was compared with the calculated bearing capacities from various evaluation methods, such as PDA, dynamic/static bearing capacity formulars, method using SPT number, and program APILE^PLUS. The results of the static pile load tests showed that the allowable bearing capacities were 311-319 ton, when the factor of safety was applied as 2.0, which is greater than design load 250 ton. The pile behaved as end-bearing pile, which the portion of end-bearing was more than 70 per cent, even if the tips of piles were driven to gravel layer (GP-GM). Various evaluation methods showed generally lower values (about 35-70 per cent) compared the results of a static load tests', the result of PDA: Qa = 203-229 ton, the result of the calculation by the static formulars '. Qa = 90-224 ton, the result using SPT: Qa =104-167 ton, the result of the calculation by the dynamic formulars ' Qa = 50-226 ton and the result of the calculation by program APILE' ': Qa = 110-170 ton. Results of the calculated bearing capacities and result by the PDA method were about 70 percent of the result of a static load test but dynamic bearing capacity formular, result of calculation using SPT, and result using program APILE^PLUS were less than 50 per cent.

선단유압재하시험법의 현장적용성에 관한 연구

정창규 경성대학교 2004 국내박사

APILEPLUS에 의한 강관말뚝의 지지력 분석

이재형 인제대학교 대학원 2001 국내석사

본 연구에서는 국내의 항타 시공된 강관말뚝기초들의 정재하시험(Static Pile Load Test) 또는 PDA(Pile Driving Analyzer)시험 사례를 수집하여 말뚝의 연직지지력 해석 코드인 APILE^PLUS에 의해 계산된 결과와 정재하시험 또는 PDA시험을 통하여 실측된 결과와 비교·분석하여 강관말뚝의 축하중전이 양상과 거동을 분석 하였다. 실제 재하시험에 의하여 결정되어진 극한(또는 항복)지지력과 APILE^PLUS에 의하여 계산되어진 극한(또는 항복)지지력을 비교하였을 경우, APILE^PLUS에 의하여 계산되어진 지지력은 실제 측정치보다 훨씬 작은 값을 나타내었고 APILE^PLUS에 의해 계산된 지지력은 마찰력 분담율이 90~98%인 마찰말뚝의 거동을 나타내었다. 그러나 선정된 사례들의 실측 지지력은 남항대교 사례를 제외한 대부분은 마찰력 분담율이 10~38%인 혼합지지말뚝 또는 선단지지 말뚝으로 거동하였다. 현 국내 말뚝설계시 주면마찰력은 무시되고 말뚝선단이 기반암층에 지지되는 선단지지말뚝으로 설계되는 경우라도 주면마찰력을 고려한 설계 개념으로 수정해야 할 것으로 판단되었다. APILE^PLUS의 국내 지반적용성에 관한 부분은 말뚝선단이 기반암층에 지지되는 선단지지말뚝 뿐만 아니라 마찰말뚝의 경우를 고려한 다양한 사례를 통하여 판단되어야 할 것으로 생각된다. Results of static load tests and PDA tests on the steel pipe piles, installed in near Pusan and Kimhae area, were compared with the caluculated values by the program APILE^PLUS. Ultimate bearing capacities calculated by program APILE^PLUS were much lower than the actual measured values by static load tests and PDA tests. Behaviors of piles analyzed by program APILE^PLUS showed those of friction piles, which of friction ratio are more than 90 per cent. But measured load transfer behaviors of piles except the case of Namhang Grand Bridge showed those of the mixed or end-bearin piles, which of friction ratio are 10~38 per cent. The application of program APILE^PLUS in near Pusan and Kimhae area should be decided through the more case studies including friction piles and end-bearing piles.