송도지역에서의 고강도 강관말뚝의 항타관입성 및 지지력 분석

Abstract

최근 재료의 고강도화가 이루어져 재료강도가 크게 증가되는 추세에 있어 지반의 지지력을 최대한 이용할 수 있는 고강도 강관말뚝 사용이 증가하고 있는 추세이다. 재료의 강도가 크게 발전하는 반면에 국내 통상 설계하중에는 변화가 없는 실정이다. 국내에서 많이 사용되는 말뚝 재료의 축방향력 설계효율을 연구하였는데 강관(D400T9)은 재료강도가 119.8톤에 비하여 통상설계하중이 80톤으로 설계효율은 67.3%에 이루고 있다고 제시하였다. 같은 규격의 고강도 강재에 적용하면 설계효율은 49.2%로 재료하중에 반도 사용 못하는 경우가 되어 상당히 비효율적인 설계가 이루어질 것이다. 따라서 고강도 강관말뚝을 적용시 적정 설계효율을 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 송도지역에 고강도 강관말뚝을 적용하기 위하여, 포스코 강구조연구소에서 실시한 DHK-13 해머로 말뚝규격별(D406.4x9/12t, D508.0x9/12t, D609.6x9/12t), 재료특성별(일반강도, 고강도) 동재하시험의 결과 분석을 수행하였다. 먼저, 관입깊이와 지지력을 확인하고, 고강도 강관말뚝의 재료하중을 최대한 이용하기 위해서는 항타응력이 부족하다는 것을 알게 되었다. 먼저 일반 강관말뚝과 고강도 강관말뚝의 관입깊이와 지지력의 차이를 확인하고, 말뚝규격, 그리고 강도별로 해석을 실시하여 송도지역의 최적의 지지력을 평가하였고, 산출된 관입깊이 및 지지력과의 최적 해머와 타격횟수에 관한 연구를 수행하였다. 그로 인하여 고강도 강관말뚝의 최적 지지력 및 시공방법을 산출하기 위하여 실험한 자료를 토대로 GRLWeap 프로그램을 통하여 고강도 말뚝의 최적 지지력 및 설계방법을 해석하였다. 동재하시험을 바탕으로 고강도 강관말뚝과 일반 강관말뚝의 지지력 및 관입깊이에 관한 차이에 관하여 분석하고, 시험자료를 바탕으로 송도지역과 동일한 조건의 지반을 프로그램을 통해 구현했다. 역해석시 지반 해석에 필요한 입력한 값을 회귀분석을 통하여 송도지역의 지반 해석시 적합한 회귀식을 나타내었고, 회귀식은 향후 송도지역의 지반해석에서 지반 물성치를 추정하는데 또 하나의 예측기준이 될 것이라 판단된다.