• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.29-38
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• 2010

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 무리말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝간격, 말뚝직경 그리고 재하방향을 달리한 변수연구를 수행하였다. 그 결과 수직방향지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 90% 큰 것으로 나타났고, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일하게 나타났다. 그러고 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝보다 평균 50%, 콘크리트 말뚝보다 평균 22% 더 큰 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5C호
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• pp.199-206
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• 2009

본 연구에서는 수평하중을 받는 강관합성 말뚝의 역학적 특성을 평가하기 위하여 서로 다른 단면 특성을 가진 모형 말뚝에 대하여 실내 모형 실험을 수행하였다. 지반 반력의 효율적인 모사를 위하여 스프링 장치를 이용한 지반 반력 시스템을 개발하였으며, 축하중 및 수평하중을 독립적으로 재하할 수 있는 하중 재하 시스템을 적용하여 사용하중 상태에서의 말뚝의 수평방향 거동 특성을 평가하였다. 강관합성 말뚝은 기존의 현장타설 말뚝에 비하여 증가된 수평저항 특성을 보여주며, 강관 합성 효과에 의하여 강관 및 철근 콘크리트의 수치합 보다 큰 수평 극한강도를 발휘하는 것을 확인하였다. 또한, 전단 연결재의 사용에 따른 강관-콘크리트의 일체화 거동을 검토하였으며, 고강도 콘크리트의 사용에 따른 강관합성 말뚝의 하중 지지성능을 평가하였다. 이와 함께, 강관합성 말뚝의 강관에 의한 내부 철근망의 대체 가능성 여부를 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.111-123
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• 2010

강관합성 현장타설말뚝은 굴착시 공벽보호를 위해 사용되는 강관케이싱을 구조재로 보고 내부에 콘크리트를 채운 합성말뚝으로서 외부 강관이 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝의 강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강 효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관합성 현장타설말뚝의 현장 적용성을 분석하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 시험결과 강관 선단부 즉, 강관합성-콘크리트 경계면이 구조적으로 취약하며 휨에 대한 저항력이 작기 때문에 내부 철근망을 설치하여 이 부분을 보강할 필요가 있었다. 또한 강관합성-콘크리트 경계면이 휨모멘트의 영향을 받지 않는 충분히 갚은 깊이에 위치하고 주변지반의 구속효과가 발휘되는 경우에는 강관합성 현장타설말뚝의 하부 콘크리트 재료에 대한 허용강도가 증가하므로 강관합성 현장타설말뚝의 설계하중을 증가시켜 경제적인 설계가 기능해질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.35-47
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• 2003

내부를 콘크리트로 속채움한 강관합성말뚝에 대한 기존의 하중전이 측정에서는 강관의 변형률만 측정하고 콘크리트의 변형률은 강관과 동일하다고 가정하였으며, 시방서에 규정한 방법으로 구한 강관과 콘크리트의 탄성계수를 이용하여 말뚝구성부재의 응력 및 축하중을 산정하였다. 그러나 강관의 변형률만 측정하여 강관과 콘크리트가 완전합성 거동하는 것으로 산정한 축하중은 실제 하중값과 상당한 차이를 보이고 있어 강관합성말뚝의 거동을 정확히 분석할 수 없었다. 따라서, 강관합성말뚝의 경우 각 구성부재의 변형률을 측정할 필요성이 제기되었다. 본 연구에서는 강관합성말뚝의 구성부재인 강재와 콘크리트의 변형률을 측정하는데 사용할 수 있도록 개발된 변형봉 센서에 대한 검증실험을 수행하였다 변형봉 센서를 사용하여 말뚝축하중을 산정할 경우 콘크리트의 탄성계수는 현장에서 제작한 콘크리트 공시체의 압축강도 시험에서 구하도록 제안하였다. 즉, (0.2∼0.6)f$_ck$의 응력 범위에 해당하는 평균접선기울기를 탄성계수로 사용하도록 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.259-266
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• 2009

강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.288-296
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• 2003

최근 말뚝기초 공법으로서 강관말뚝의 활용이 토목 및 건축 분야에서 증대됨에 따라 이종의 재질을 가진 강관 말뚝과 콘크리트 확대 기초의 연결방법에 대한 기술개발 및 실제거동 파악에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 연결부에 대한 국내 시방서는 두 가지(A, B-type) 연결방법을 제시하고 있지만 실제적으로는 B-type 방법이 주로 활용되고 있는 상황이다. 본 논문에서는 강관 말뚝의 B-type 연결방법의 구조거동을 파악하기 위하여 말뚝에 작용하는 대표적인 하중인 연직하중에 대하여 3종류와 수평 하중에 대하여 두 종류의 실험체에 대한 재하시험을 실시하였다. 또한 재하실험 결과값에 대한 비교 분석을 위하여 3차원 유한 요소해석을 수행하였다. 실험과 수치해석 결과를 비교 분석한 바 현재 강관 말뚝 연결부의 설계법으로 적용되고 있는 가상 철근 콘크리트 기둥의 거동을 확인하였다. 또한 콘크리트 확대기초에 작용하는 하중을 강관으로 전달하기 위하여 사용되는 미끌림 방지턱의 역할과 이러한 방지턱이 강관과 콘크리트의 합성거동에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구를 통하여 향후 합리적인 강관 말뚝 연결부에 대한 설계 방법 및 기준을 정립함에 있어 기초 연구자료와 강관 말뚝 연결부의 구조거동을 파악하기 위한 실험방법을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.133-143
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• 2018

수평하중에 대한 말뚝의 휨강도를 증대시키기 위해 얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성한 콘크리트 충전 강관(PCFT)말뚝이 개발되었다. PCFT말뚝의 휨강도를 강관말뚝과 비교하기 위하여 직경이 동일한 PCFT말뚝과 강관 말뚝에 대해 휨강도시험을 수행함과 동시에 한계상태설계법으로 P-M 상관도를 작도하였다. 그리고 PCFT말뚝의 하단에 PHC말뚝을 연결한 PCFT 복합말뚝의 수평지지력과 수평거동을 기존의 강관 복합말뚝(HCP) 및 강관말뚝과 비교하기 위하여 총 4본의 시험말뚝을 시공하고 수평재하시험을 수행하였다. 휨강도시험 결과 PCFT말뚝의 휨강도는 두께 12mm의 강관말뚝보다 18.7% 향상되었고, 동일한 휨하중에서 말뚝의 변위량은 강관말뚝보다 50% 감소하였다. 그리고 P-M 상관도로부터 연직하중을 받는 PCFT말뚝은 강관말뚝보다 휨내력이 크게 증가한 반면, 인발하중을 받는 PCFT 말뚝은 강관말뚝보다 휨내력이 감소함을 알 수 있었다. 또한 시험말뚝에 대한 수평재하시험의 결과에 따르면 상부말뚝의 길이가 동일한 경우 PCFT 복합말뚝은 HCP보다 수평지지력이 60.5% 컸고, 두께가 12mm인 강관말뚝보다 35.8% 큰 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.661-669
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• 2009

강 콘크리트 합성구조에서 강재와 콘크리트 사이의 경계면에 효과적인 응력전달과 합성거동을 유도하기 위하여 스터드, 채널, 유공강판 등이 사용된다. 많은 연구자들이 여러 종류의 전단연결재의 특성을 개선시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 확대기초와 말뚝과의 합성을 위해 개방형 퍼포본드로 보강된 강관 말뚝머리의 인발 및 압발거동을 분석하였다. 다양한 변수해석에서 요구되는 자료를 제공하고자 비선형 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 매개변수 해석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.37-46
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• 2018

얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성해서 기존 PHC말뚝 및 강관말뚝보다 휨강도와 전단강도가 향상된 프리스트레스를 도입한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝을 개발하였다. HCFT말뚝의 강도특성을 조사하기 위해 다양한 조건에서 제작된 HCFT말뚝과 함께 동일 직경의 PHC말뚝 및 강관말뚝에 대해 휨강도 및 전단강도시험을 실시하였다. 시험결과 직경이 450~500mm인 HCFT말뚝은 동일 직경의 ICP말뚝 대비 2.88배, 두께 12mm의 강관말뚝 대비 1.19배의 휨강도를 발휘하였고, 강관말뚝의 2.40배에 달하는 전단강도를 발휘하였다. 그리고 HCFT말뚝의 강관 내벽에 설치한 전단연결재는 HCFT말뚝의 휨거동에 거의 영향을 주지 않았으며, HCFT말뚝의 휨강도는 HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PHC말뚝에 대한 개별 휨강도 합산치보다 35~63% 컸는데 이것은 강관의 구속효과로 인해 압축영역에 있는 콘크리트의 강도가 증가하기 때문으로 판단된다. 또한 HCFT말뚝이 복합말뚝에서 상부말뚝으로 사용되면 수평하중을 받는 구조물의 수평변위 저감과 구조안정성 향상에 효과적일 것으로 사료된다.