하부 퇴적토층에 선단지지된 개단강관말뚝의 하중지지 거동에 관한 연구 = Study on the behavior of opened steel pipe pile end-beared at lower transported soil layer

국문 초록 (Abstract)

현재 국내 강관말뚝의 설계 관행을 볼 때, 이론해석에 의한 말뚝의 축방향 극한지지력 계산방법이 사용되기도 하지만 거의 대부분의 경우에는 표준관입시험치 N값에 의한 관계식이 사용되고 있다. 이론해석이나 N값을 이용한 말뚝의 극한지지력 산정에서는 강관말뚝의 선단부가 충분히 견고한 지지층까지 항타관입될 수 있다는 조건이 충족되는 것으로 가정한다.
본 연구에서는 말뚝선단부가 흔히 생각하고 있는 견고한 지지층의 개념인 암반층(풍화암, 연암, 경암)에 관입된 것이 아니라 하부 퇴적토층에 말뚝선단부가 위치한 개단강관말뚝에 대하여 하중전이 실험이 수반된 말뚝정재하시험과 동재하시험(Pile Driving Analyzer ; PDA) 그리고 말뚝의 연직지지력 해석코드인 APILEPLUS를 이용하여 말뚝의 극한(또는 항복)지지력을 산정하였으며, 또한 각각의 방법에 의하여 산정된 극한(또는 항복)지지력을 비교ㆍ분석하였다. 그리고, 선단지지력과 주면마찰력을 분리하여 각각의 방법에서의 개단강관말뚝의 축하중전이 거동을 분석하였다.
시험말뚝에 대한 하중전이 실험이 수반된 말뚝정재하시험 결과 항복하중은 확인할 수 있었으며, 안전율 2.0을 적용하여 허용지지력을 311∼319 톤으로 구할 수 있었으며, 하중전이 측정을 통해서 주면마찰력은 170∼192 톤으로 구할수 있었고 선단지지력은 446∼451 톤으로 구할 수 있었다. 또한, 주면마찰력 분담률은 27-30 % 정도였다. 이에 본 시험말뚝들은 선단지지력과 주면마찰력에 의해 혼합 지지되는 말뚝으로 볼 수 있으며 지하차도 구조물을 충분히 지지할 수 있을 것으로 판단되었다.
시험말뚝에 대한 동재하시험 결과 CAPWAP Method에 의해 안전율 2.0을 적용하여 말뚝의 허용지지력은 212∼220 톤으로 구할 수 있었으며, 주면마찰력과 선단지지력은 각각 190∼215 톤과 210-250 톤으로 구할 수 있었다. 또한, 주면마찰력 분담률은 45∼49 % 정도였다.
말뚝의 연직지지력 해석코드인 APILEPLUS에 의한 해석 결과 말뚝의 극한지지력은 112∼173 톤 이었으며, 주면마찰력과 선단지지력은 106∼165 톤과 6∼8 톤이었다. 또한 주면마찰력 분담률은 대략 95% 정도였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

When look over current design method on steel pipe pile foundation, axis direction ultimate bearing capacity calculation method by theoretical analysis is used but most of all associated form by standard penetration test value N is used. In the estimation of ultimate bearing capacity on steel pipe pile using theoretical analysis or value N presume the condition that end of steel pipe pile can be penetrated to hard bearing layer is satisfied.
In this study, not using the usual though that end of steel pipe pile is penetrated at rock mass layer(weathered rock, soft rock, hard rock) but static pile load test with load transfer and Pile Driving Analyzer and APILEPLUS which is the vertical bearing capacity theoretical code of pile calculated ultimate(yield) bearing capacity, also compared and analyzed calculated ultimate bearing capacity by respective way. And seperating end- bearing capacity and skin friction capacity, analyzed axial load transfer of opened steel pipe pile behavior in respective way.
After the static pile load test with load transfer about test pipe could confirm, applying factor of safety 2.0 find out allowable bearing capacity 311 ∼ 319 tons, through load transfer measurement find out skin friction capacity 170 ∼ 192 tons and end-bearing capacity 446 ∼ 451 tons. Also, skin friction ratio was about 27 ∼ 30 %.
So this test pipe is mixed supported by end-bearing capacity and skin friction capacity and judged that they can support subway.
After PDA on test pile, applying factor of safety 2.0 by CAPWAP method, could find that allowable bearing capacity was 212 ∼ 220 tons and skin friction capacity was 190 ~ 215 tons and end-bearing capacity was 210 ∼ 250. Also, friction ratio was about 45 ~ 49 %.
After the analysis by APILEPLUS which is the analysis code of vertical bearing capacity of pile, ultimate bearing capacity was 112 ∼ 173 tons and skin friction capacity and end-bearing capacity was 105 ∼ 165 tons and 6 ∼ 8 tons respectively. Also, friction ratio was about 95 %.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• 1.서론
• 2.시험말뚝의 제원 및 지반조건
• 3.하중전이 해석방법
• 4.말뚝정재하시험 및 하중전이 측정
• 5.말뚝정재하시험 결과
• 6.동재하시험
• 7.말뚝의 연직지지력 해석코드인 APILEPLUS에 의한 해석
• 8.결론
• 참고문헌
• 부록 : 시험위치의 지반주상도