내부 콘 항타를 적용한 헬리컬 파일의 지지력 및 시공성 분석 = Analysis of Axial Capacity and Constructability of Helical Pile with Inner Cone Penetration

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, 1/6 small-scale model tests of helical piles were conducted to evaluate their installation time and ultimate capacities. Model sand layers were constructed using sand pluviating method to produce uniform soil relative density. For installation of different helical piles varying locations (vertical center-to-center spacings of 50 mm and 150 mm) of helix plates, two different rotation speeds of 15 rpm and 30 rpm were implemented. Cone penetration equipment was installed within the hallow section of the helical pile to increase ultimate capacity of helical pile and to evaluate soil properties of plugged soils and soils below pile tip after installation of the piles. Based on the test results, the most fasted installation was possible under the condition of “rotation speed of 30 rpm and center-to-center spacing of 50 mm”, and the highest ultimate capacity was mobilized under the condition of “rotation speed of 30 rpm and center-to-center spacing of 150 mm with cone penetration implementation.”

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 헬리컬 파일의 관입시간과 극한하중에 관한 연구를 진행하고자 1/6 축소모형 실험을 진행하였다. 균질한 상대밀도의 사질토 지반을 형성하기 위하여 강사법을 사용하였다. 실험 조건으로 헬리컬 파일의 나선형 원판(heilx plate) 간격을50mm와 150mm 두 Type으로 제작하였고, 헬리컬 파일의 회전관입 시 회전속도를 15rpm과 30rpm으로 진행하였다. 관입완료된 헬리컬 파일에 콘 장비를 항타하여 관입하였다. 콘 장비 관입으로 헬리컬 파일의 극한하중 증가와 폐색의 정도를확인 할 수 있었다. 위의 실험 결과를 토대로 헬리컬 파일의 관입시간은 “회전속도 30rpm-나선형 원판 간격 50mm”에서단축 되었고, 극한하중은“회전속도 30rpm-나선형 원판 간격 150mm-콘 장비 유”인 조건에서 높은 극한하중을 보였다.

참고문헌 (Reference)

1 이동섭, "헬리컬 파일의 지지력 산정을 위한 양방향 재하시험의 적용성 평가" 한국지반신소재학회 13 (13): 77-85, 2014

2 나경욱, "하모니서치 알고리즘을 이용한 헬리컬 파일의 형상 및 재료비 최적 설계기법에 대한 연구" 대한토목학회 35 (35): 377-386, 2015

3 고준영, "개단말뚝의 폐색효과 영향인자 분석" 한국지반공학회 32 (32): 27-36, 2016

4 이준호, "개단 강관말뚝 내부 콘항타에 의한 지지력 증대효과 분석" 한국지반신소재학회 16 (16): 67-77, 2017

5 Mooney, J. S., "Uplift Capacity of Helical Anchors in Caly and Silt" 48-72, 1985

6 Terzaghi, K., "Theoretical soil mechanics" Wiley 1943

7 Korean Agency for Technology and Standards, "The method for particle size distribution of soils, F 2302"

8 Narasimha, R. S., "The Behavior of Model Screw Piles in Cohesive soils, soils and Foundations" 31 (31): 35-50, 1991

9 Korean Agency for Technology and Standards, "Testing method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions, F 2343"

10 Japanese Industrial Standards, "Test method for minimum and maximum densities of sands, A 1224"

11 Korean Agency for Technology and Standards, "Standard test method for density of soil particles, F 2308"

12 Davisson, M. T., "Piles Load Capacity" University of California 1975

13 Sakr, M., "Performance of helical piles in oil sand" 46 : 1046-1061, 2009

14 김성렬, "PHC 말뚝의 하중전이실험을 통한 참 지지력의 산정" 한국지반공학회 22 (22): 113-122, 2006

15 Kindel, C. E., "Mechanism of Soil Resistance for Driven Pipe Piles" 251-268, 1977

16 Parkin, A. K., "Laboratory Investigations of CPT’s in Sand" NGI 1980

17 Sowers, G. B., "Introductory Soil Mechanics and Foundations" Collier Macmillan Ltd 1970

18 Perko, H. A., "Helical Piles" John Wiley & Sons, Inc 2009

19 Franke, E., "Co-report to Discussion, Session 13:large-diameter piles" 1989