동재하시험을 통한 암반 근입 초고강도 매입 PHC말뚝의 선단지지력 평가 :Evaluation of End Bearing Capacity of Pre-Bored Super Strength PHC Piles in Rocks Based on Dynamic Load Test Results

김락현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김락현 (인천대학교, 인천대학교 일반대학원)

지도교수: 김동욱

발행연도: 2019

저작권: 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

동재하시험을 통한 선단이 암반에 근입된 초고강도 매입 PHC 말뚝의 지지력 특성 분석

김락현 , 김동욱 한국지반신소재학회 논문집 2019.09 학술저널

동재하시험을 통한 암반 근입 초고강도 매입 PHC말뚝의 선단지지력 평가

김락현 건설환경공학과 2019.01 학위논문

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국내의 기초공사는 소음, 진동 등의 환경규제로 인해 주로 매입공법을 통해 PHC말뚝을 시공하고 있으며, 2011년부터 초고강도 PHC 말뚝을 적용하여 이후 초고강도 PHC 말뚝의 사용이 계속 증가하고 있는 추세이다. 일반적으로 사용되는 고강도 PHC 말뚝의 콘크리트 압축강도는 80 MPa인 반면, 초고강도 PHC 말뚝의 압축강도는 110 MPa에 달한다. 콘크리트 압축강도의 증가로 인해 항타공법 시공시 허용항타응력이 증가되었다. 또한, 초고강도 PHC 말뚝 매입공법 시공시에는 풍화암 이상의 견고한 지층에 선단을 근입할 경우 증가한 말뚝구조내력으로 인하여 더 큰 축하중을 받을 수 있고, 지반관점에서의 증가된 선단지지력을 평가할 수 있다.
실제 현장에서는 초고강도 PHC 말뚝의 향상된 허용항타응력을 반영하지 못하고 일반 고강도 PHC 말뚝과 동일한 항타에너지로 시험말뚝을 시공한다. 이렇게 낮은 항타에너지로 시공된 초고강도 PHC 말뚝에 더 낮은 항타에너지(경타)로 동재하시험을 통해 설계지지력을 산정하여 말뚝의 극한지지력을 과소평가하게 된다. 매입말뚝의 경우에도 초고강도 PHC 말뚝에 대해서도 높은 항타에너지로 동재하시험을 할 수 있지만, 경험적으로 초고강도 PHC 말뚝 동재하시험 기준에 따라 시험하고 있는 실정이다. 결과적으로 초고강도 PHC 말뚝에 대해서는 시공시 또는 동재하시험시 높은 항타에너지 사용이 가능하기 때문에 이에 맞는 설계지지력식의 제안이 필요하다.
본 연구에서는 초고강도 PHC 말뚝이 매입공법으로 시공된 4개 현장의 동재하시험 결과를 바탕으로 선단지지력 특성을 분석하였다. 동재하시험 결과의 검증을 위해 정재하시험과 양방향재하시험을 수행하여 그 결과를 비교/검증하였다. 동재하시험에 대한 분석시 선단지층의 N 값, 항타에너지, 말뚝의 근입깊이 등이 EOID 및 Restrike의 선단지지력 또는 주면마찰력에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 매입공법으로 시공된 초고강도 PHC 말뚝에 대한 동재하시험시 지지력에 영향을 주는 요소를 도출하고, 재하시험 결과를 바탕으로 기존 선단지지력 산정 방식과 비교/평가하였다.

In Korea, pre-bored installation of PHC piles is carried out mainly due to environmental regulations such as noise and vibrations, etc. Since 2011, super strength PHC piles have been applied and the use of super strength PHC piles has been continuously increasing. Generally, the compressive strength of high strength PHC pile is 80 MPa, while the compressive strength of super strength PHC pile is 110 MPa. Due to the increase in concrete compressive strength, the allowable driving stress is also increased in driven pile. In addition, super strength PHC pile can support greater axial load due to its higher structural capacity.
Despite of the higher compressive strength of super strength PHC piles, current practices of pile installation in Korea apply the same amount of driving energy on both super strength PHC and normal high strength PHC piles. For a higher driving energy, larger end bearing capacity tends to be mobilized; therefore, it is necessary to reevaluate the increased end bearing capacity of super strength PHC piles since they can accommodate a higher driving energy than those of normal high strength PHC piles.
In this study, the end bearing capacity of pre-bored super strength PHC piles driven with higher driving energies than those normally adopted for normal high strength PHC piles is analyzed using the results from high strain dynamic load tests(PDA tests) performed in four different construction sites. To verify the reliability of the dynamic load test results, static load tests and bi-directional load tests were performed. The effects of SPT-N value, driving energy, depth of the pile on the end bearing capacity and skin friction in both EOID and Restrike tests were studied. Findings from the studies are factors that influence bearing capacity of pre-bored super strength PHC piles. Finally, end bearing capacity of pre-bored super strength PHC piles was compared with that from existing bearing capacity determination methods, which have been used for normal high strength PHC piles.

#초고강도 PHC 말뚝 #매입공법 #선단지지력 #동재하시험 #항타에너지

제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 동향 5
1.2.1 동재하시험을 통한 매입말뚝의 지지력 평가 5
1.2.2 초고강도 매입 PHC 말뚝의 지지력 평가 7
1.3 연구 범위 8
제 2 장 이론적 배경 10
2.1 초고강도 PHC 말뚝 개요 10
2.1.1 초고강도 PHC 말뚝의 정의 및 특징 10
2.1.2 초고강도 PHC 말뚝의 설계 현황 11
2.2 매입말뚝 설계 13
2.3 말뚝 재하시험 16
2.3.1 정재하시험 16
2.3.2 동재하시험 18
2.3.3 양방향재하시험 20
제 3 장 현장재하시험 22
3.1 현장 개요 및 재하시험 현황 22
3.2 시공 방법 24
3.3 지반 조건 26
3.4 동재하시험 결과 분석 방법 29
3.4.1 Case 방법 29
3.4.2 CAPWAP 방법 30
제 4 장 결과 분석 32
4.1 동재하시험 결과 및 품질 검토 32
4.1.1 현장별 설계지지력 대비 동재하시험 결과 분석 32
4.1.2 동재하시험 품질 검토 36
4.2 동재하시험 결과 분석 38
4.2.1 CAPWAP 결과와 Case Capacity 상관성 분석 38
4.2.2 N 값에 따른 EOID 선단지지력 상관성 분석 39
4.2.3 항타에너지에 따른 지지력 상관성 분석 41
4.2.4 말뚝의 근입깊이에 따른 지지력 상관성 분석 46
4.2.5 동재하시험의 EOID 와 Restrike 결과 비교 분석 47
4.2.6 단위면적당 지지력 분석 51
4.2.7 허용지지력 판정 결과 53
4.2.8 경타용 드롭해머 효율 분석 55
4.2.9 일반 PHC 말뚝과 초고강도 PHC 말뚝의 결과 비교 분석 57
4.2.10 항타공식에 의한 지지력 결과 비교 분석 61
4.3 검증용 정재하시험과 동재하시험 결과 비교 분석 65
4.3.1 검증용 정재하시험 결과 비교 분석 65
4.3.2 검증용 양방향재하시험 결과 비교 분석 67
제 5 장 초고강도 매입 PHC 말뚝의 선단지지력 평가 69
5.1 선단지지력 산정 방식 평가 69
5.1.1 극한선단지지력 설계변수 평가 69
5.1.2 선단지지력 평가 방안에 따른 설계효율 검토 70
제 6 장 결론 72

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