압축재하시험 결과분석 - 재하시험 결과분석

4.3 재하시험 결과분석

4.3.1 압축재하시험 결과분석

(1) 안전율 적용 기준에 따른 압축재하시험 지지력 비교결과

압축재하시험을 이용한 허용지지력 평가 시 적용되는 안전율에 대한 각 국가별 적용 기준은 다르며, 말뚝의 형태와 시공방법에 따라 달리 적용해야 한다. 본 연구에서 수행 한 회전관입말뚝은 철저한 지반조사를 통해 Individual bearing method에 의해 설계지 지력을 산출한 결과 설계지지력은 600.0kN이었다. 따라서 허용지지력 평가 시 적용되 는 여러 가지 규정에 따른 지지력과 회전관입말뚝 특성을 고려한 AC 358 Code와 Livneh and Naggar(2008) 규정으로 기존 방법과 지지력을 비교하였다.

그림 4.4는 말뚝 직경 기준에 따른 지지력 평가를 수행하였다. 본 회전관입말뚝은 말 뚝의 직경이 165.2mm로 강소말뚝에 해당하며, 지지력이 상당히 낮게 평가됨을 확인할 수 있었다. 이는 전침하량 기준의 방법은 일반적으로 말뚝의 직경이 300mm 이상에서 보편적으로 적용되기 때문에 말뚝 직경이 큰 경우 적합한 방법으로 판단된다.

(a) Site-1 (b) Site-2 그림 4.4 말뚝 직경 기준에 따른 지지력 분석

그림 4.5는 Davisson`s method를 활용한 나선형 원판 기준에 따른 지지력 평가를 수행하였다. 국외 선행연구결과, 회전관입말뚝 특성상 나선형 원판을 이용한 기준은 AC 358 Code와 Livneh and Naggar(2008)의 방법이 있었으며, AC 358 Code를 적용한 경우 Individual bearing method로 설계한 600.0kN과 가장 유사한 지지력 값을 나타냄 을 확인하였다. 따라서 본 연구에서의 재하시험의 결과는 AC 358 Code를 적용하여 지 지력을 평가하였다.

(a) Site-1 (b) Site-2 그림 4.5 나선형 원판 기준에 따른 지지력 분석

(2) 시험위치 : Site-1(#7) 1) 하중-침하량 관계 분석

본 말뚝의 경우 1 Cycle 하중재하 및 제하과정 완료 시까지 하중-침하량 관계는 선 형적인 거동을 보이며, 뚜렷한 항복하중 또는 극한하중은 발견할 수 없었다.

1 Cycle 하중재하 시 목표하중 단계인 600.0kN에서 1시간 동안 측정된 침하량(Creep 영향을 고려함)은 16.53mm로 확인되었다. 2 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관계는 선 형적인 거동에서 포물선 형태의 거동으로 급격한 기울기의 변화를 나타내고 있으며, 최 종 하중재하단계인 1,150.0kN에서 2분간 침하량 측정결과 65.73mm의 침하량을 나타내 며, 말뚝 순변위 기준(AC 358 Code)선을 초과하는 파괴하중을 확인할 수 있었다.

2) AC 358 Code에 의한 허용지지력의 평가

본 시험결과를 국내외 소구경 및 회전관입말뚝 지지력 평가방법인 말뚝 순변위 기준 (AC 358 Code) 적용결과, 파괴하중은 그림 4.6과 같이 1,106.6kN으로 추정할 수 있었 으며, 안전율(F.S=2.0)을 고려한 허용지지력은 553.3kN/본으로 판단할 수 있다.

그림 4.6 Site-1(#7) 말뚝 압축재하시험 결과

(3) 시험위치 : Site-1(#8) 1) 하중-침하량 관계 분석

1 Cycle 하중재하 시 목표하중 단계인 600.0kN에서 1시간 동안 측정된 침하량 (Creep 영향을 고려함)은 5.95mm로 확인되었다. 2 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관 계는 선형적인 거동에서 완만한 포물선 형태의 거동으로 기울기의 미세한 변화를 관찰 할 수 있었으며, 목표하중의 2배 하중인 1,200.0kN에서 1시간 동안 측정된 침하량 (Creep 영향을 고려함)은 21.29mm로 기준 침하량인 1inch(25.4mm)를 초과하지 않는 양호한 지지거동을 보이는 것으로 판단된다. 3 Cycle 하중단계 재하 시 하중-침하량 관계는 이전단계에 비해 상대적으로 큰 기울기의 변화를 보이다 최종 하중재하단계인 1,600.0kN에서 5분간 측정된 침하량이 47.81mm로 확인되었다.

2) AC 358 Code에 의한 허용지지력 평가

본 시험결과를 국내외 소구경 및 회전관입말뚝 지지력 평가방법인 말뚝 순변위 기준 (AC 358 Code) 적용결과, 말뚝 순변위 기준선을 초과하는 파괴하중을 확인할 수 없었 다. 따라서 본 말뚝의 파괴하중은 그림 4.7과 같이 1,600.0kN 이상으로 추정할 수 있으 며, 안전율을 적용한 허용지지력은 800.0kN/본으로 판단할 수 있다.

그림 4.7 Site-1(#8) 말뚝 압축재하시험 결과

(4) 시험위치 : Site-1(#9) 1) 하중-침하량 관계 분석

1 Cycle 하중재하 시 목표하중 단계인 600.0kN에서 5분 동안 측정된 침하량은 12.58mm로 확인되었다. 2 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관계는 선형적인 거동에서 완만한 포물선 형태의 거동으로 기울기의 변화를 관찰할 수 있었으며, 목표하중의 2배 하중인 1,200.0kN에서 5분간 측정된 침하량은 40.88mm로 확인되었다. 3 Cycle 하중단 계 재하 시 하중-침하량 관계는 이전단계에 비해 상대적으로 큰 기울기의 변화를 보 이다 말뚝머리의 회전으로 기인된 계측장치(LVDT)의 이탈이 확인되어 시험을 중단하 였다. 최종 하중재하단계인 1,356.0kN에서 5분간 측정된 침하량이 59.67mm로 확인되었 다.

2) AC 358 Code에 의한 허용지지력 평가

본 시험결과를 국내외 소구경 및 회전관입말뚝 지지력 평가방법인 말뚝 순변위 기준 (AC 358 Code) 적용결과, 말뚝 순변위 기준선을 초과하는 파괴하중을 확인할 수 없었 으며, 본 말뚝의 파괴하중은 그림 4.8과 같이 최종시험하중인 1,356.0kN으로 추정할 수 있으며, 안전율을 적용한 허용지지력은 678.0kN/본으로 판단할 수 있다.

그림 4.8 Site-1(#9) 말뚝 압축재하시험 결과

(5) 시험위치 : Site-2(#7) 1) 하중-침하량 관계 분석

1 Cycle 하중재하 시 목표하중 단계인 600.0kN에서 1시간 동안 측정된 침하량 (Creep 영향을 고려함)은 18.97mm로 확인되었다. 2 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관계는 선형적인 거동에서 포물선 형태의 거동으로 급격한 기울기의 변화를 관찰할 수 있었으며, 목표하중의 2배 하중인 1,200.0kN에서 5분간 측정된 침하량은 80.51mm로 말 뚝 순변위 기준(AC 358 Code)선을 초과한 침하량이 관찰되었다.

2) AC 358 Code에 의한 허용지지력 평가

본 시험결과를 국내외 소구경 및 회전관입말뚝 지지력 평가방법인 말뚝 순변위 기준 (AC 358 Code) 적용결과, 파괴하중은 그림 4.9와 같이 1,108.3kN으로 추정할 수 있으 며, 안전율을 적용한 허용지지력은 554.2kN/본으로 판단할 수 있다.

그림 4.9 Site-2(#7) 말뚝 압축재하시험 결과

(6) 시험위치 : Site-2(#8) 1) 하중-침하량 관계 분석

1 Cycle 하중재하 시 목표하중 단계인 600.0kN에서 1시간 동안 측정된 침하량 (Creep 영향을 고려함)은 11.4mm로 확인되었다. 2 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관 계는 선형적인 거동에서 다소 급격한 포물선 형태의 거동으로 기울기의 변화를 관찰할 수 있었으며, 목표하중의 2배 하중인 1,200.0kN에서 5분간 측정된 침하량은 50.58mm로 확인되었다. 3 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관계는 선형적인 거동에서 포물선 형태 의 거동으로 급격한 기울기의 변화를 관찰할 수 있었으며, 최대시험하중인 1,400.0kN 에서 5분간 측정된 침하량은 77.8mm로 말뚝 순변위 기준(AC 358 Code)선을 초과한 침하량이 관찰되었다.

2) AC 358 Code에 의한 허용지지력 평가

본 시험결과를 국내외 소구경 및 회전관입말뚝 지지력 평가방법인 말뚝 순변위 기준 (AC 358 Code) 적용결과, 파괴하중은 그림 4.10과 같이 1,329.3kN으로 판정할 수 있으 며, 안전율을 적용한 허용지지력은 664.7kN/본으로 판단할 수 있다.

그림 4.10 Site-2(#8) 말뚝 압축재하시험 결과

(7) 시험위치 : Site-2(#9) 1) 하중-침하량 관계 분석

1 Cycle 하중재하 시 목표하중 단계인 600.0kN에서 5분간 측정된 침하량은 13.82mm로 확인되었다. 2 Cycle 하중재하 시 하중-침하량 관계는 선형적인 거동에서 완만한 포물선 형태의 거동으로 기울기의 변화를 관찰할 수 있었으며, 목표하중의 2배 하중인 1,200.0kN에서 5분간 측정된 침하량은 54.32mm로 확인되었다. 3 Cycle 하중재 하 시 하중-침하량 관계는 선형적인 거동에서 포물선 형태의 거동으로 급격한 기울기 의 변화를 관찰할 수 있었으며, 최대시험하중인 1,350.0kN에서 5분간 측정된 침하량은 79.51mm로 말뚝 순변위 기준(AC 358 Code)선을 초과한 침하량이 관찰되었다.

2) AC 358 Code에 의한 허용지지력 평가

본 시험결과를 국내외 소구경 및 회전관입말뚝 지지력 평가방법인 말뚝 순변위 기준 (AC 358 Code) 적용결과, 파괴하중은 그림 4.11과 같이 1,254.6kN으로 판정할 수 있으 며, 안전율을 적용한 허용지지력은 627.3kN/본으로 판단할 수 있다.

그림 4.11 Site-2(#9) 말뚝 압축재하시험 결과

(8) 압축재하시험 결과 정리

2017년 2월 1일부터 동년 2월 8일까지 실시한 각 Site별 압축재하시험결과를 요약하 면 표 4.3과 같다.

본 압축재하시험은 주변말뚝의 인발저항력을 이용한 압축재하시험방법으로 수행되었 으며, 파괴하중을 결정하기 위하여 목표하중의 3배 하중을 최대시험하중으로 결정하여 급속재하시험 방법으로 수행되었다.

Site-1, Site-2 시험말뚝에 대해 수행된 압축재하시험결과, 중력그라우트를 실시한 말뚝에서 허용지지력은 Site-1의 경우 각각 678.6～800kN/본, Site-2의 경우 각각 627.3～664.7kN/본으로 확인되었으며, 중력그라우트 미실시 말뚝에서 허용지지력은 Site-1, 2 각각 553.3kN/본, 554.2kN/본으로 확인 되는바, 회전관입말뚝 시공 시 중력그 라우트를 실시하는 것이 바람직 할 것으로 판단되며, 중력그라우트 실시말뚝들의 경우 목표하중인 600.0kN 재하 시 허용침하량 기준인 1inch(25.4mm) 이내로 발생한 것으로 확인되었는바, 침하에 대해서도 안정할 것으로 판단된다.

특히 풍화암에 근입된 것으로 추정되는 1-#8 말뚝의 경우, 목표하중의 2배 재하 시 에도 허용침하량(25.4mm) 이내로 침하가 발생한 바, 회전관입말뚝을 풍화암에 지지할 경우 좀 더 큰 허용지지력의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 이에 회전관입에 의한 시공된 말뚝을 풍화암에 지지할 수 있는 방법을 고안하여 좀 더 큰 목표하중에 도달할 수 있는 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

표 4.3 Site 별 압축재하시험 결과

Site 시험 위치

관입 심도 (m)

최대 시험 하중 (kN)

전침 하량 (mm)

순침 하량 (mm)

파괴 하중 (kN)

허용지지력(kN/본)

Grout 안전율

(AC 358)

허용 지지력

설계 하중

Site -1

#7 12.10 1,150.0 65.73 42.67 1,106.6 2.0 553.3 600.0 ×

#8 12.10 1,600.0 47.81 35.71 1,600.0 2.0 800.0 600.0 100%

#9 12.00 1,356.0 59.67 - 1,356.0 2.0 678.0 600.0 80%

Site -2

#7 15.90 1,200.0 80.51 50.88 1,108.3 2.0 554.2 600.0 ×

#8 16.10 1,400.0 78.00 49.06 1,329.3 2.0 664.7 600.0 80%

#9 16.05 1,350.0 79.51 50.97 1,254.6 2.0 627.3 600.0 80%

문서에서 저작자표시 (페이지 111-121)