본 연구는 파이프 줄기초의 보강 방안을 제시하고 영농활용을 목적으로 내재형 온실설계도에 제시되 어 있는 강판조리개 및 U-클램프를 포함하여 온실 파이프들의 결속형태로 많이 사용되고 있는 강선조 리개로 결속한 파이프 줄기초의 인발저항력을 현상시험을 통하여 구명하였다. 그 결과, 강선조리개, 강 판조리개 및 U-클램프의 극한인발저항력의 평균값은 각각 186N, 1601N 및 3303N으로서 결속형태별로 상당히 큰 차이를 보였다. U-글램의 경우가 가장 크고, 강성조리개가 가장 작은 것으로 나타났다. 강 선조리개의 경우는 내재해형 설계기준 1390N보다 아주 작게 나타났다. 그리고 U-클램프의 경우는 기 준 값보다 약 2.3배 정도 크게 나타났으며, 강선조리개보다는 2.0배 정도 크게 나타났다. 실제적으로 단동온실의 경우, 강풍에 의해 인발되어 전파 또는 반파되기도 하지만, 설하중에 의해 침하되는 경우도 예상할 수 있다. 이러한 경우, 줄기초의 하중 지지강도는 줄기초의 결속강도에 따라 다르기 때문에 결 국 줄기초의 침하저항은 인발저항력과 유사할 것으로 판단되었다. 그리고 강판조리개 및 U-클램프의 극한인발저항력, 결속재료의 재료비, 온실의 내구연수 및 재현기간 등만을 고려하여 경제성을 대략적으 로 검토한 결과, 편익(이익) 비용은 약 13,176,000원 정도일 것으로 추정되었다.

스파이럴 기초를 국내 온실 기초로 사용한 사례는 거의 없으며 일본에서 스파이럴을 온실 기초로 사용한 사례가 있다. 현재 국내에서는 스파이럴 기초가 다른 분야에서 연약지반 보강 기초로 많이 사용되고 있어, 앞으로 온실기초의 보강을 위한 기초로 활용 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 스파이럴 기초의 기초 설계 자료를 제공할 목적으로 모형실험을 통해 기초의 매립깊이, 흙의 다짐률, 스파이럴 직경, 흙에 따른 인발하중 측정결 과를 비교분석하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 농경지 및 간척지 흙의 극한 인발저항력 비교결과 농경지 흙이 간척치 흙보다 상대적으로 1.2~3.0배 더 큰 값을 나타냈다. 또한 두 흙 모두 매립깊이, 다짐률이 증가할수록 극한 인발저항력은 증가하는 경향을 관찰할 수 있었고, 모두 비슷한 하중-변위 곡선을 보였다. 실험조건에 따른 극한 인발저항력은 매립깊이 증가에 따른 인발 하중 상승효과 보다 직경 크기 증가에 따른 상승효과가 더 크게 나타났다. 그리고 다짐률 증가에 따른 극한 인발저항력은 다른 조건들에 비해서 증가 폭이 상당히 큰 경향을 보였다. 따라서 일반적인 농경지뿐만 아니라 간척지와 같이 연약지반에 스파이럴 기초를 설치할 경우에도 기초의 매립깊이, 다짐율, 스파이럴 직경 등을 증가 시키면 인발저항력이 높아져 연약지반 보강 기초로 사용 가능 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 내재해형 플라스틱 온실과 유리온실의 기초에 대하여 인발저항력을 검토하기 위해 사질토 지반 에서 실규모로 제작한 총 15개의 온실 기초를 이용하여 현장시험을 실시하였다. 그 결과, 대상 온실 기초의 최대인발저항력은 기초의 형태 및 규모가 서로 상이함에 따라 11.6 kN~82.4kN의 범위로 나타났다. 온실기초의 최대인발저항력 산정을 위해 제안된 이론식에 대하여 현장시험 결과를 이용하여 적용성을 검토한 결과 전반적으로 기존의 산정 이론식이 현장시험결과와 근접하는 수치를 제공하는 것으로 검토되었다. 다만, 본 연구에서 고려한 지반은 사질토 지반이며, 향후 점성토지반에 대하여 기존의 인발저항력 산정 이론식의 검증이 필요할 것으로 판단된다.

나무말뚝은 국내 온실에서는 적용된 사례는 많지 않으나 네덜란드에서는 비교적 많이 사용되고 있다. 강관말 뚝 및 PHC말뚝에 비해 경제적이고 공기가 단축되며 친환경적 공법이라는 장점을 가지고 있다. 부식방지를 위해 지하수면 아래에서 시공되어야 하는 제한적 조건이 있으나 국내 간척지의 경우 지하수위가 높은 지역이 많기 때문에 간척지에서 온실기초 보강을 위한 나무말뚝의 활용도는 높을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 간척지에서 나무말뚝기초에 대한 기초설계자료를 제공할 목적 으로 현장인발재하시험을 통해 나무말뚝기초의 인발저항력을 측정하였고, 기초 설계시 기존의 인발저항력 산정 이론식에 대한 적용성을 검토하기 위해 현장인발재하시 험을 통해 얻어진 최대인발저항력과 기존의 인발저항력 산정 이론식을 비교하여 검토하였다. 본 연구에서 사용한 나무말뚝의 수종은 소나무이며, 직경 25cm와 직경 30cm의 나무말뚝에 대하여 근입깊이 1m, 3m, 5m별로 현장인발재하시험을 진행하였다. 그 결과, 나무말뚝의 인발저항력은 근입깊이가 증가할수록 선형적으로 뚜렷하게 증가하는 경향을 보였으며, 근입깊이 5m를 기준으로 최대인발저항력은 직경 25cm와 직경 30cm의 나무말뚝이 각각 9.38tf, 10.56tf로 모두 9tf 이상의 인발저항력이 나타났다. 나무말뚝의 최대인발저항력 산정을 위해 기존의 산정 이론식에 대한 적용성을 검토한 결과, a 방법으로 부터 얻어진 인발저항력의 경우 전반적으로 현장시험결 과에 근접하는 수치를 제공하는 것으로 나타났고 Das & Seeley 이론식의 경우 현장타설말뚝과 강관말뚝의 인발저항력 값 사이에 현장시험의 나무말뚝의 인발저항력 값이 위치하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 강풍 피해의 절감을 위하여 서까래 파이프 및 파이프 줄기초의 설계 자료를 제공할 목적으로 온실의 지반고정을 위해 일반농가에서 주로 사용되고 있는 서까래 파이프와 내재해형 규격의 단동온실에 주로 사용되는 파이프 줄기초를 대상으로 토성, 다짐도 및 매입깊이에 따른 인발저항력을 실험적으로 검토하였다. 극한인발저항력은 가장 단단한 지반조건인 다짐률 85%, 최대매입깊이 50cm를 기준으로 파이프의 경우는 간척지 흙(실트질 롬) 72.8kgf, 농경지 흙(사질 롬) 60.7kgf, 줄 기초의 경우는 간척지 흙 452.7kgf, 농경지 흙 450.3kgf 으로 줄기초의 경우 파이프 보다 약 6배 이상 인발저항력이 크게 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 고려한 토성은 모래함량 35%~59%, 실트함량 39%~58%으로 극한인발저항력이 토성에 따라서 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 온실의 파이프(서까래) 및 줄 기초를 설치할 때 적절한 다짐조건을 유지한다면 토성의 영향을 크게 받지 않고 온실의 지반고정에 대한 안정성 확보에 크게 유리하다는 것을 나타낸다. 본 연구의 결과를 기준으로 줄기초는 다짐률 75% 이상, 일반 파이프의 경우에는 다짐률 85%이상으로 유지하는 것이 온실의 안정성 확보에 유리할 것으로 판단되었다. 특히 내재해형 규격인 줄기초를 적용한다면 기상재해에 따른 온실의 안정성 확보에 크게 유리할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 모형실험을 통하여 다짐도 및 매입깊이에 따른 나선철항의 인발저항력을 검토하였다. 그 결과 다짐도 및 매입깊이가 증가할수록 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 다짐률 85%의 지반조건에서 인발저항력은 매입깊이 25cm, 30cm, 35cm 및 40cm 별로 각각 48.9kgf, 57.9kgf, 86.2kgf 및 116.6kgf로 다른 지반조건일 때 보다 현저하게 높은 인발저항력이 나타났다. 그리고 다짐률에 따른 인발저항력은 각 매입깊이 조건별(30cm, 35cm 및 40cm)로 다짐률 75% 및 85%에서 급격하게 증가하는 유사한 경향이 나타났다. 나선철항의 인발저항력은 지반의 다짐률에 따라 상당한 차이를 보였으며 극한인발저항력의 최대값은 다짐률 85%의 지반조건 및 매입깊이 40cm에서 116.6kgf로 나타났다. 이는 나선철항의 제원을 고려해볼 때 매우 높은 것으로 판단된다. 따라서 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 대한 피해를 효과적으로 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 나선 철항은 플라스틱 필름을 고정하는 용도뿐만 아니라 온실 형태별로 개수 및 간격 등 적절한 설치방법이 제시된다면 온실의 구조적 안정성에도 기여를 할 수 있을 것으 로 예상된다. 또한 본 연구의 결과를 검토해 볼 때 온실에 나선설항의 설치시 유용한 효과를 기대하기 위해서는 매입깊이 35cm 이상 그리고 다짐률은 85%이상을 적용해야 할 것 으로 판단되며, 본 실험에서 다짐률 85%에 해당하는 모형지반의 상대밀도는 67%정도 였다.

This research is a numerical study on the pullout load according to the number of helical anchor screw installation and soil properties changes. As the number of helical screws, cohesion, internal friction angle, and deformation coefficient increased, the pullout load increased.