경제적인 설계기법 확보가 필수적

 연세대 토목환경공학과 정상섬 교수는 ‘강관파일의 폐색효과에 대한 연구’를 이번 세미나에서 다뤘다.

  정상섬 교수는 “강말말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 현저히 다르게 나타나고 실무에서 흔히 사용되는 SPT를 기반으로 하는 지지력 산정방법에 대한 연구는 부족한 실정이다”며 “강관말뚝의 합리적인 설계를 위해 폐색효과를 고려한 경제적인 설계기법 확보가 필수적이다”고 지적했다.

  이어 “국내 기준 경우 개단 항타 강관말뚝이 많이 시공됐지만 극한선단지지력 보정식을 적용하는 것이 대부분이고 현재 폐색효과에 대해 특별히 제안된 기법이나 기준은 없는 실정이다”고 문제점을 말했다.

  정 교수는 “폐색효과란 개단말뚝이 지반에 타입될 때 말뚝 속으로 밀려들어간 흙으로 인해 말뚝의 선단부가 폐색되는 현상으로 그 정도에 따라 지지력에 지대한 영향을 준다”며 “ 대구경 항타말뚝 경우 대부분 부분폐색 상태로 존재하고 같은 부분폐색 상태 중 폐색율에 따라 지지력이 다르게 나타난다”고 전했다.

  또한 “말뚝직경은 작고 관입깊이는 깊고 항타에너지는 적고 사질토 함량이 많은 등 다양한 영향인자로 인해 폐색효과는 커진다”고 강조했다.

  폐색효과 정량화를 위한 제언도 이뤄졌다.

  그는 “폐색율(PLR, IFR)을 고려한 지지력 산정 기법 개발이 필요하고 PLR(항타완료 후 측정)이 IFR(항타중 측정)보다 측정이 용이하다”며 부산 낙동강 및 미음지구, 광양LPG 등에서 측정사례를 공개했다. 이어 “측정결과 말뚝직경이 크고 PLR이 높을수록 폐색효과는 줄었고 이는 기존 중소구경 말뚝의 폐색효과 연구와 유사한 결과였다”고 전했다.

  더불어 “PLR과 IFR은 선형관계를 나타내고 후자가 전자보다 폐색효과를 더 잘 대변하는 값이다”며 “현장에서 PLR이 IFR보다 측정이 용이하고 PLR을 통해 IFR을 예측하는 식을 이용해 설계 단계에서 폐색효과를 반영해야 한다”고 말했다. 여기에 덧붙여 “폐색효과를 고려한 합리적인 설계를 위해 우선 PLR을 산정하고 그 뒤 IFR 산정, 내주면마찰력 발생범위 산정, 내주면마찰력 선정 순으로 진행해야 한다”고 전했다.

  정 교수는 “대구경 강관말뚝 설계시 지지력에 미치는 폐색효과 영향이 크기 때문에 합리적으로 설계에 반영돼야 하고 이 효과는 대부분 부분폐색상태로 존재하고 이 상태에서 지지력 설계방법이 중요하다”며 “내주면마찰력은 말뚝 선단부로부터 전체 관내토의 약 18~34%에서 대부분 발생한다”고 결론을 내렸다.