연약지반이 두껍고 다양한 지층으로 구성된 지역에 건설되는 단일형 현장타설말뚝 교량은 다양한 지층을 통해서 단일형 말뚝으로 입력되는 지반운동에 대해서 내진안전성을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 설계지반운동에 부합되는 다수의 인공합성지진을 생성하여 이를 암반의 입력지반으로 하여 지반해석을 수행하여 각 지층에서의 지반가속도이력을 산정하였다. 이 가속도이력을 이용하여 각 지층의 지반을 등가스프링으로 모델화하고, 각 지층에서의 가속도시간이력을 입력지반 운동으로 하는 다지점 가진 지진해석을 수행하였다. 연약층의 비선형거동특성으로 입력지반운동의 세기는 크게 증폭되지 않아서 교량은 탄성영역 내에서 거동하였다. 한편, 특정 지층에서 산정된 가속도이력을 모든 지반스프링에 동시에 입력하면 응 답이 감소하였다. 따라서, 다지점가진 해석을 수행하지 않으면 이러한 형식의 교량의 내진성능을 과대평가할 수 있다.

단일현장타설말뚝교각은 희생강관을 지중에 매입한 후 말뚝부와 교각을 일체화된 철근콘크리트로 형성하는 구조로서 교각과 말뚝 캡의 철근배근 등 연결상세에 따른 시공상의 문제점이 발생하지 않으므로 항타 말둑과 말뚝 캡을 사용하는 일반적인 경우에 비하여 경제성이 우수하다. 그러나 말뚝과 교각의 직경이 동일한 경우 소성힌지가 지표면 이하에 형성되어 지진 작용 후 지반을 굴착하지 않고서는 소성힌지의 형성여부 및 손상 여부를 파악하기 곤란하며 보수 및 보강도 쉽지 않다. 소성힌지가 지표면 이하까지 발생하지 않도록 하기 위해서는 말뚝의 지름을 교각보다 크게 해야 하는데, 이 경우 동일한 지름의 말뚝-교각 일체형 구조에 비하여 소성힌지 길이가 상대적으로 짧아지므로 콘크리트의 피복박리가 빨리 발생하여 소성회전 능력이 감소된다고 알려져 있다. 본 연구에서는 말뚝의 직경이 교각보다 큰 변단면 단일현장타설말뚝교각의 소성힌지영역을 콘크리트 충전 강관(CFT, Concrete-Filled Tube)구조를 활용하여 보강하는 형식, 즉, 말뚝-CFT교각-RC교각을 일체화 연결하는 구조를 제안하였다. CFT형식은 RC구조에 비해 내진성능이 우수한 것으로 알려져 있으며, 일반강재 대비 내진성능을 향상시킬 수 있는 특수용 강재를 적용할 수 있는 장점이 있다. 실험 연구를 통하여 제안된 연결구조와 기존 형식의 휨 성능을 평가하였으며, 실험 결과 새롭게 제안된 형식의 연성이 우수한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 말뚝의 하중-수평변위 거동에 대한 해석 방법 중에서 지반공학적인 측면에서 널리 쓰이고 있는 하중전이함수법에 대해 고찰하였다. 다층지반에 관입되어 사질토에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 실물 수평재하시험을 실시하여 계측결과를 분석하였고, 계측데이타의 분석을 통해 현장에 적용가능한 하중-변위 을 제안하였다. 현장재하시험결과와 유한차분해석 프로그램인 “LPILE”에 의한 기존에 제안된 하중전이함수식의 조합에 의한 해석결과를 대상으로 비교, 분석을 수행하였다. 계측데이타의 분석에 의해 하중-변위곡선을 여러 함수식으로 표현해본 결과, 지수형 모델인 (여기서 : 변위(mm), : 하중(ton))가 가장 간단하고 적용성이 뛰어난 것으로 분석되었고, 값은 대체로 1.3에, b값은 0.02에 근접한 경향을 보인다. 현장실측결과와 ‘LPILE’에 의한 하중전이함수식의 조합에 의한 해석결과를 비교, 분석한 결과 수평하중이 작을 때에는 계산된 변위와 실측 변위가 거의 유사한 값을 보이다가 수평하중이 커짐에 따라 계산된 변위가 실측 변위보다 크게 나타나는 경향을 보였다. 하중전이함수의 조합인 Matlock-Reese의 방법과 Matlock-API 방법에 의한 결과를 비교해보면 Matlock-Reese의 방법이 수평변위가 상대적으로 크게 산정되었다.