• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.117-129
• /
• 2000

본 논문은 균질 및 비균질 지반에서의 군말뚝수평거동에 관하여 고찰하였다. 본 연구는 군말뚝수평거동에 대한 말뚝중심간격, 말뚝 배열, 말뚝 중심 간격비, 말뚝 선단 구속조건, 편심하중 그리고 지반조건의 영향들에 관하여 실험적인 연구를 수행하였다. 주동말뚝에서의 군말뚝 효율과 수평변위는 말뚝중심간격과 말뚝수에 상당히 의존함을 알 수 있다. 말뚝중심간격이 6D이고 $3\times3$배열 말뚝인 경우, 선단고정말뚝의 수평 지지력은 선단자유말뚝의 경우보다 40-100%크게 나타났다. 모형실험의 결과들에 근거하여, 군말뚝의 개개 말뚝이 단일말뚝과 동일하게 거동하는 말뚝 중심간격은 상대밀도 61.8%와 32.8%의 경우 6D 로 나타났으나, 상대밀도 90%의 조밀한 지반에서는 8D 간격으로 추정할 수 있다. 본 연구에서는 군말뚝 효율에 대하여 말뚝 중심간격, 말뚝 수, 그리고 지반상대밀도의 변수로 표현되는 실험식을 제안하였다. 3$\times$3 배열의 군말뚝에서 앞행(lead row) 말뚝의 하중 분담율은 말뚝 중심간격 3D인 경우에 41.6%-52.4% 정도 그리고 6D인 경우에 34%-40%정도로 나타났다. 군말뚝에서 중첩효과(shadowing effect)는 하중 직각방향보다는 하중 재하방향에서 더 크게 발생하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.239-249
• /
• 1999

본 논문에서는 측방변형을 받는 수동 군말뚝의 거동특성을 연구하기 위해 말뚝의 휨강성, 말뚝중심간격, 상대밀도와 두부구속조건을 변화시킨 단독말뚝과 말뚝 중심간격이 말뚝직경(D)의 2.5, 5.0, 7.0배가 되는 1열 군말뚝에 대한 모형실험을 실시하였다. 실내모형실험은 주문진 표준사와 화강 풍화토에 근입된 수동말뚝에 직사각형 형태의 측방변위를 점진적으로 가하여 주문진 표준사에 대해 총 32회, 화강풍화토에 대해 총 16회의 실험을 실시하였다. 주문진 표준사에 대해서는 알루미늄과 PVC말뚝을, 화강풍화토에 대해서는 PVC 말뚝만을 사용하였다. 그 결과 수동말뚝에서 발생하는 최대 휨모멘트와 말뚝변위는 말뚝의 휨강성, 말뚝중심간격, 지반조건, 두부구속조건에 따라 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 1열 군말뚝은 두부 구속조건에 상관없이 말뚝중심간격 7.0D 이하에서 그룹효과가 나타났으며, 7.0D에서 거의 단독말뚝과 같은 거동을 보임을 알 수 있었다. 말뚝의 간격이 좁아짐에 따라 말뚝의 변위와 휨모멘트 모두 감소하였다. 아울러 말뚝의 휨강성이 클수록 휨모멘트는 증가하나 변위는 감소하고, 상대밀도가 클수록 휨모멘트와 변위는 커지는 경향을 보였다. 상대밀도에 대한 휨모멘트의 크기 변화는 고정단에 의한 실험보다 자유단에 의한 실험에서 더 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제20권10호
• /
• pp.39-46
• /
• 2019

상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 내진설계 시 지반-구조물의 상호작용이 고려되어야 한다. 무리말뚝 설계 시 지반과 구조물의 비선형 관계는 p-y 곡선이 많이 사용되고 있으며 지진과 같은 동적하중조건에서 지반-구조물의 상호작용이 고려된 동적 p-y 곡선을 무리말뚝의 내진설계에 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 이와 같은 연구는 말뚝 캡에 의한 지지효과 및 상부구조물의 관성거동에 의한 상호작용은 고려되지 않았다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 상부구조물을 지지하는 무리말뚝에서 말뚝 캡의 변화가 무리말뚝에 미치는 영향을 확인하기 위해 말뚝의 배열 및 중심 간격은 고정하고 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격을 변화시켜 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 무리말뚝에서 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격의 변화가 말뚝의 동적 p-y 곡선 및 무리말뚝 효과에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.193-205
• /
• 2001

본 연구에서는 수직 및 수평하중을 받는 군말뚝의 배열 및 중심간격을 고려한 실내모형실험을 수행하여 군말뚝기초의 거동특성을 분석하였다. 모형말뚝은 PVC말뚝을 사용하였으며 모형지반은 주문진표준사를 이용해 조밀한 사질토 지반(Dr=73%)으로 조성하였다. 말뚝의 배열은 $2\times2,\; 3\times3$ 배열, 말뚝중심간격은 말뚝직경의 2.5, 5.0, 7.5 배인 경우를 고려하였다. 실험결과 수직하중을 받는 말뚝에서는 두부에서의 수직하중-침하량곡선, 하중전이함수인 주면마찰락력-변위곡선(t-z 곡선)과 선단지지력-변위곡선(q-z 곡선)을 구하였으며, 수평하중을 받는 말뚝에서는 두부에서의 수평하중-수평변위곡선, 하중전이함수인 지반반력-변위곡선(p-y곡선)을 구하였고 이를 토대로 말뚝의 배열 및 중심간격에 따른 군말뚝계수를 제안하였다. 또한 수평하중을 받는 군말뚝의 각 열에 대해 상호작용계수(P-multiplier)를 산정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.302-309
• /
• 2017

이론적 연구를 통하여 말뚝지름과 말뚝설치간격, 성토재의 내부마찰각 그리고 성토고가 성토지지말뚝의 아칭효율에 미치는 영향을 살펴보았다. 성토지지말뚝 상부의 성토체에 발생하는 아치모델에 대하여 아칭효율을 계산함에 있어 아치의 천정부파괴 및 말뚝캡에 작용하는 하중계산을 통한 아칭효율이 같게 되는 임계 상대간격비를 구할 수 있는 식을 제시하였으며 설계에 유용하게 쓰일 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행된 계산결과에 따르면 상대간격비가 작은 경우는 말뚝캡에 작용하는 하중을 통해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 됨을 알 수 있으며 상대간격비가 커질수록 아치의 천정부파괴에 의한 아칭효율이 설계를 지배함을 알 수 있다. 말뚝중심간 설치간격에 대한 말뚝지름의 비를 나타내는 ${\beta}$값이 커질수록 말뚝 캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 되는 임계 상대간격비가 작아짐을 알 수 있었는데 ${\beta}$값이 0.5인 경우 임계 상대간격비는 0.35이며 ${\beta}$값이 0.2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 계산결과에 따르면 Rankine 수동토압계수($K_p$)가 클수록 임계 상대간격비는 작아져서 $K_p$가 5인 경우 임계 상대간격비는 0.23이었으며 $K_p$가 2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 말뚝캡이 성토지반에 대해 차지하는 면적비가 9%인 경우 아칭효율은 54%이었으며 성토재의 수동토압계수가 3인 경우 아칭효율은 61%이었는데 두 경우 모두 말뚝캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 지배하는 상대간격비가 0.5보다 큼을 알 수 있어 실제적인 설계에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제42권4호
• /
• pp.509-517
• /
• 2022

도시의 대형화로 인해 도심지 지하공간은 점점 고밀화되어 가고 있으며, 지하공간 활용에 대한 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 도심지에서는 상부뿐만 아니라 지중에도 통신, 교통 등을 위한 지중 구조물 또한 존재하고 있다. 이러한 도심지의 지중에 신설 구조물을 시공할 경우, 상부 및 지중에 존재하는 인접 구조물과의 상호거동에 대한 이해가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 기존 군말뚝 및 운영중 터널에 인접하여 터널이 신설될 경우 침하와 지중의 전단변형을 유한요소해석을 통해 분석한다. 운영 중 터널-말뚝 간의 이격거리, 말뚝 개수, 말뚝 중심간격 등이 변수로 고려되었으며, 수치해석을 통해 말뚝 및 인접 지반 침하를 비교한 결과, 말뚝의 중심간격보다 군말뚝-신설 터널 수직이격거리 및 운영중 터널-신설 터널 간의 수평이격거리가 침하에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 구조물 간의 이격거리 증가에 따라 신설 터널 굴착에 따른 전단변형률이 미치는 영향이 감소되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.181-191
• /
• 2001

조립토 다짐말뚝 공법은 자갈이나 쇄석 등의 조립질 재료를 진동기로 다지면서 지중에 조립토 말뚝을 형성하여 지반을 보강하는 공법으로 연약한 기초지반의 지지력 증가와 침하량 감소 및 압밀배수에 의한 지반개량 효과 등이 있으나, 국내에서는 아직 널리 활용되고 있지 않은 공법이다. 본 연구에서는 정방형 대칭형태 뿐만 아니라 다양한 임의의 배치형태로 설치된 무리형태의 조립토 다짐말뚝에 대해서도 극한지지력의 평가가 가능한 방법을 제시하였으며, 탄소봉을 이용한 실내모형실험을 통해 무리형태의 조립토 다짐말뚝에 대한 파괴메커니즘의 규명과 조립토 다짐말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따른 지지력의 변화양상에 대한 규명이 이루어졌다. 탄소봉을 이용한 조립토 다짐말뚝의 모형실험결과, 무리형태의 조립토 다짐말뚝에 있어서 파괴형상은 팽창파괴의 중심점을 서로 연결할 때 중심부로 갈수록 깊어지는 원추형태의 양상을 나타냈으며, 말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따라 원추형태의 경사각도는 급해지는 경향을 알 수 있었다. 또한 탄소봉실험에 있어서 모형말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따라 인접한 말뚝에 의한 구속효과 및 변형억제 등의 상호작용 효과로 지지력이 증가하였다. 본 연구에서 제안한 극한지지력 평가방법을 이용하여 무리 형태의 조립토 다짐말뚝에 대한 최적 배치형태를 검토한 결과, 지지력 측면에서 조립토 다짐말뚝의 최적배치형태는 중앙부에 집중적으로 설치된 경우로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.157-162
• /
• 2000

측발유동을 받는 일렬 군말뚝의 그룹효과를 파악하이 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 국내의 대표적인 화강풍화토 지반에 선단지지된 말뚝을 대상으로 측방으로 지반변위 발생시 말뚝 두부조건과 중심간격(2.5D, 5.0D, 7.0D, 단독말뚝) 및 말뚝주면의 접촉효과를 고려한 군말뚝의 상호작용계수를 산정하였다. 본 연구 결과, 단독말뚝과 비교하여 군말뚝의 간격이 좁아짐에 따라 상호작용계수는 현저하게 감소하였으며 말뚝 두부조건이 회전구속, 힌지,자유단의 순으로 감소정도가 크게 나타났다. 이는 실내모형실험을 통해 산정된 상호작용계수와도 비교적 잘 일치함을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.67-77
• /
• 2012

본 연구에서는 조밀한 건조 사질토 지반에서 단말뚝 및 $3{\times}3$ 군말뚝에 대해 정현파를 이용하여 동적 원심모형실험을 수행하였으며, 군말뚝의 경우 말뚝 중심간격을 지름의 3배, 5배, 7배로 변화시켜 실험을 실시하였다. 실험 결과로 얻은 단말뚝과 군말뚝의 동적 p-y 곡선들을 비교하여, 말뚝 중심 간격 및 군말뚝 말뚝 위치에 따른 말뚝의 동적 군말뚝 효과를 분석하였다. 분석 결과, 첫 번째 열과 세 번째 열의 말뚝인 측면 말뚝에서 유사한 동적 p-y 거동이 나타났으며, 두 번째 열 말뚝들은 측면 말뚝들에 비해 지반반력 감소 효과가 작게 나타났다. 또한, 두 번째 열 내에서 말뚝 위치에 따른 동적 p-y 거동을 비교한 결과, 두 번째 열의 바깥 말뚝에서 중앙 말뚝보다 지반반력 감소 효과가 크게 나타났다. 실험 결과를 바탕으로 제안된 말뚝 중심 간격에 따른 p-승수 값은 측면 말뚝에서 0.28 ~ 0.77, 중앙 말뚝에서 0.55 ~ 1.0, 바깥 말뚝에서 0.39 ~ 0.87로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권8호
• /
• pp.77-88
• /
• 2010

본 연구에서는 다양한 상대밀도의 건조, 포화 사질토 지반을 조성하고, 군말뚝의 중심 간격을 말뚝 지름의 3배, 5배, 7배로 조정하며 1g 진동대 실험을 수행하였다. 실험으로 얻은 동적 p-y 곡선을 분석하여, 말뚝중심간 간격, 군말뚝 내말뚝의 위치, 지반의 상대밀도, 그리고 진동 중 발생하는 과잉간극수압에 따라 군말뚝의 동적 p-y 곡선이 달라지는 것을 확인하였다. Yang 등(2009)이 제시한 단말뚝의 동적 p-y 중추곡선과 군말뚝의 동적 p-y 곡선을 비교하여 동적 p-승수를 산정해본 결과, 입력가속도 진폭과 지반의 상대밀도가 증가할수록 p-승수의 값이 증가하였으며, 말뚝 중심 간격이 말뚝지름의 7배가 되었을 경우 군말뚝 효과가 사라지는 것으로 나타났다. 기존의 연구자들이 제안한 정적, 동적 p-승수 값들과 우리나라 기준서에서 제안하고 있는 p-승수 값들은 살험값과 비교하여 최대 0.7(약 70%) 정도까지 차이를 보였으며 이에 본 연구에서는 말뚝 중심 간격과 지반의 상대밀도를 기준으로 동적 p-승수 값을 새롭게 제안하였다.