교량 등 대규모 토목 구조물의 깊은 기초로 빈번하게 사용되는 강관말뚝은 상부 하중을 하부의 견고한 기초지반에 전달하여 구조물을 안전하게 지지하는 역할을 한다. 이러한 강관말뚝은 지중에 시공되므로 상세 시공정보가 없는 기존 말뚝기초의 깊이를 추후에 파악하기란 쉽지 않은 일이다. 그러나 기존 구조물의 보강공사 또는 신규 공사시 인접한 기존 구조물의 안정성 확보를 위해 기 시공된 말뚝의 깊이를 사전에 파악하는 문제는 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 토목공사현장에서 흔히 사용되는 강관말뚝의 특성을 고려하여 강관말뚝의 깊이와 위치 등의 정보를 시추공 플럭스게이트 3성분 자력계를 통해 알아낼 수 있는지를 조사하였다. 이전 연구들은 말뚝기초의 깊이를 자력값의 수직성분의 측정으로 효과적으로 알아낼 수 있음을 보였으며 이를 현장자료에 적용하여서 그 적용성을 입증한 바 있으나, 본 논문에서는 시추공 3성분 자력계를 효과적으로 이용한다면 깊이에 대한 정보뿐 아니라 위치에 대한 정보까지도 얻을 수 있음을 보였다.

지진시 지진의 3가지 진동 성분이 나타난다. 즉 수평진동 성분, 지반의 연직 진동에 의해 발생된 상부 구조물과의 피드백의 의한 말뚝의 연지 진동, 그리고 연직 지반 진동에 의한 해수의 진동, 즉, 해진이 그것들이다 이들 진동들을 해양에 설치된 개단 강관 말뚝 주변에 유발된 간극수압의 크기와 관내토 폐색력에 영향을 미칠수 있다 지반과 말뚝의 진동은 유사 지진 진동으로써 흙과 말뚝을 진동시켜서 모델링할 수 있지만 연직 지반 거동에 의해 유발된 해진 진동은 해저면에 정현파 형상의 동수압을 가해주어 모델링할 수 있다 이 연구에서는 유사화된 지진과 해진시 압력토조에 설치된 개단강관말뚝에 유발된 간극수압의 발생양상과 이에 따라 관내토 폐색력의 저감원인을 관찰하였다 연직 지진 진동시 관내토 상단에서는 관내토 하단에서와 비슷한 크기의 간극수압이 발생하였으므로 관내토에서는 상향의 침토가 유발되지 않았으며수평지진 진동시 관내토에서는 상향의 침트를 유발시켜 관내토 폐쇄력을 20%정도 저감시켰다. 해진시 수심이 220m 이상의 심해에 설치된 개단 강과 말뚝의 경우 관내토 하부 지반과 관대토 상단과의 매우 큰 동수경사로 인하여 관내토 내에 상향의 침투가 발생하여 관내토의 폐색을 파괴시켰다.

해상에 설치된 기초말뚝의 경우 지진의 3가지 성분 즉, 지반의 수평운도, 지반의 연직진동에 의해 발생된 상부구조물과의 피드백 (feedback)에 의한 말뚝의 연직진동, 그리고 지반의 연직진동에 의해 유발된 해진(seaquake)의 진동이 말뚝 기초의 거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 유발된 해진의 진동을 해저면에서 유사화된 sine 정현파 형상의 동수압으로 모델링하였다. 해진(seaquake) 작용중 약 220m 이상의 심해에 설치된 개단 말뚝의 지지력은, 지반내에 유발된 과도한 과잉 간극수압으로 인하여, 심각하게 저감도었으며, 관내토 폐쇄력도 80% 이상 감소되었다. 해진중 관내토 선단 하부에서 발생된 과도한 과잉 간극수압으로 인하여 관내토내에 과도한 상향의 침투력이 유발되어 관내토 폐색이 손상되었다. 약 220m 이하의 천해에 설치된 개단말뚝의 지지력은 해진에 의해 약 10% 감소하였으며, 관내토의 폐쇄력은 5%이하만큼 감소하였다.

본 연구에서는 중공형의 PHC말뚝과 강관말뚝을 합성한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝의 거동분석을 위한 수치해석 모델을 개발하였고 휨강도시험에 적용하여 모델의 타당성을 검증하였다. 개발된 비선형 유한요소해석 모델의 적정성을 파악하기 위해 실물 시험결과와 비교하였고 이를 활용하여 HCFT말뚝에 적합한 접촉조건, PC강봉의 제원에 따른 효과, 콘크리트 두께에 따른 효과 등을 분석하였다. 소성응력분배법을 적용하여 HCFT말뚝의 휨강도 산정식을 제안하였고 시험 및 해석결과와 비교하여 활용성을 검증하였다. 본 연구의 결과는 HCFT말뚝의 최적설계 및 거동분석에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Recently, new cities of Korean coastal area, connective land·bridge and marine structure are increased. However, actually the evaluation method of pile head strengthening performance is not clearly defined, and, in spite of many technology proposed, its qualitative evaluation is not made. Therefore, the fact is that the prefabricated pile head strengthening stability is not verified. Therefore, it’s necessary to evaluate various technologies strategically and verify safety of precast file’s cap.

The behavior of foundation, which is supported by steel pile, is dependant to joint configurations pile caps and basement concrete. As a part of investigation on the behavior of pile cap foundations, this study evaluated the behavior of infill concrete in a steel pile that had a non-slip device inside with a full-scale loading test.

This study was performed to develop a reinforcing head method for steel pipe piles using screw type bending reinforcement, which can fix piles using nuts, and experimentally prove structural performances. In order to do so, steel pipe pile reinforcing head method test specimen using screw bending iron was produced and implemented to vertical tensile test, vertical compression test, and horizontal loading test. As a result, the test showed that it secured 1.28-3.62 times safety factors that are demanded from the design criteria for highway bridge.

본 연구에서는 강관 말뚝 두부보강 방법으로 사용되고 있는 용접방법과 훅형방법의 성능평가를 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 강관 말뚝 두부 연결부에 작용하는 대표적 하중인 압축과 수평하중에 대한 정적 재하실험과 인장실험으로 구분하여 수행하였다. 압축하중은 강관말뚝이 부담하는 주된 하중이며, 수평력은 지진하중을 고려하여 설계할 때 필수적으로 검토하여야 한다. 또한, 강관 파일 두부연결부의 인장내력은 안전성 검토에 있어서 중요한 요인으로 고려되고 있다.강관 말뚝 두부보강 성능평가 실험에서 고려된 실험변수는 Table 1과 같이 두부보강방법인 훅형과 용접형을 고려하였다. Table 1에 실험체 일람을 나타내었다.