Ⅰ. 서 론
최근 이상기후 현상에 의해 농업 생산성 확보를 위한 시설원예의 역할이 커지고 있으며, 온실의 중요성이 대두되고 있다. 2024년 국내 비닐하우스 온실 면적은 53,079 ha이며 그중 단동형 온실이 44,677 ha로 약 84%를 차지하였다 (MAFRA, 2025). 단동형 온실은 강풍, 호우 등 기상재해에 매우 취약하므로 내재해형 시설 규격에서는 기초의 인발저항 성능을 향상하기 위한 방안으로 파이프 줄기초를 적용하고 있다 (MAFRA and RDA, 2025). 파이프 줄기초는 서까래와 가로대 파이프가 조리개를 통해 결속된 형태로, 서까래의 매립 깊이가 4~50 cm인 저심도 기초이다.
파이프 줄기초의 인발저항력에 대해서는 근입 깊이, 지반 조건, 기초의 형상 조건 등을 중심으로 다수의 연구가 수행되어 왔다 (Choi et al., 2015; Kim et al., 2017; Lee et al., 2025). 그러나, 시공 직후부터 시간 경과에 따라 변화하는 인발저항력에 대한 연구는 전무하다. 시공 시 되메움으로 교란된 토층이 충분히 안정화되기까지 일정 기간이 소요되므로 시공 직후는 상대적으로 인발에 취약할 것으로 사료된다. 그러므로 파이프 줄기초의 인발저항 분석에 대해 신뢰성을 높이기 위해서는 시간에 따른 극한인발저항력 추이를 파악할 수 있어야 한다.
일반적으로 타입 말뚝의 동재하시험 시 지지력은 시간 경과 효과가 나타나며, 대부분의 현장에서는 항타 후 지지력이 증가하는 set-up 현상이 나타난다 (Cho, 2003). Set-up 현상은 압축뿐만 아니라 인발저항에서도 발생하며 (Yoo and Kim, 2014), 저심도에 설치한 기초에서도 set-up 현상이 관찰되었다. Song et al. (2021)에 따르면 60 cm 이하의 저심도 ML 지반에 설치한 나무말뚝의 인발저항력이 4일 후에 시공 당일 대비 1.08~1.99 배까지 증가하는 경향을 보였다. 이러한 선행 연구를 고려했을 때, 파이프 줄기초 또한 시간 경과에 따라 극한인발저항력이 증가할 가능성이 있으며, 기초 설계에 있어 증가 시기 및 증가분에 대해 파악하는 것이 필요하다.
더불어 초기 다짐 조건은 시공 직후의 지반 상태와 이후의 변화 양상에 직접적인 영향을 미칠 수 있으므로, 시간 경과 효과와 함께 고려한다면 보다 안정적이고 경제적인 설계가 가능할 것이라고 판단된다. 현행 내재해형 규격 설계도 및 시방서에는 다짐도에 대한 구체적인 기준이 부재하므로, 다짐 조건에 따른 극한인발저항력의 시간 변화 특성을 분석한다면 실무에서 합리적인 다짐 수준을 선정하는데 기초 자료로 활용될 수 있다.
따라서 본 연구에서는 초기 다짐 조건에 따른 내재해형 파이프 줄기초 극한인발저항력의 시간 경과 효과를 분석하고자 한다. 초기 다짐 조건을 달리하여 파이프 줄기초를 시공하고 당일, 8, 21, 76일 시점에서 현장 인발재하시험을 수행함으로써 극한인발저항력을 산정 및 비교하였다. 또한, 시간 경과에 따른 지반 상태 변화를 확인하기 위해 동적콘관입시험 (Dynamic Cone Penetration Test; DCPT)과 현장밀도 시험을 병행하였다. DCPT 결과를 통해 지반 강도를 평가하였으며, 건조단위중량 결과와 함께 극한인발저항력의 시간 경과 효과를 분석하였다. 본 연구는 파이프 줄기초 인발저항의 시간 의존적 거동에 대한 이해를 확장하고, 향후 안정적이고 합리적인 기초 설계 및 시공 관리를 위한 근거 자료로 활용될 것으로 기대된다.
Ⅱ. 재료 및 방법
1. 대상지
수원특례시 권선구에 위치한 서울대학교 농업생명과학대학 수원캠퍼스 농장 부지에서 현장시험을 진행하였으며, Fig. 1과 같다. Fig. 2는 대상 토양의 입도분포곡선이며, 물리⋅역학적 특성은 Table 1과 같다. 통일분류법 결과 실트질 모래 (SM), 삼각분류법 결과 사양토 (Sandy Loam)로 분류되었다. 농촌진흥청 흙토람에서 제공하는 국내 표토 통계에 따르면 사양토가 약 59.2%를 차지하므로 대상 토양은 온실 기초 지반 특성을 반영하는 것으로 판단된다.
: Maximum dry unit weight, 
: Minimum dry unit weight, OMC : Optimum moisture content
2. 인발재하시험
가. 시험 장치
내재해형 구조재 기준을 만족하는 비닐하우스 구조용 파이프 (Steel Pipe Vinyl House Structure; SPVHS)를 이용하였으며, 조리개는 강선, 강판에 비해 미끄럼 저항력이 비교적 높은 U-클램프를 이용하였다. Lee et al. (2025)에 따르면 강선, 강판을 사용한 인발재하시험에서 지반의 파괴가 일어나기 전에 조리개의 미끄럼 파괴가 먼저 발생하여 서까래가 결속부에서 미끄러지며 뽑혀 올라오는 형태가 확인되었다. 본 연구는 시간 경과에 따른 지반 지지력 변화를 확인하는 것이 목적이므로 U-클램프를 사용하였다. 가로대 길이는 내재해형 규격에서 가장 많은 빈도를 보이는 60 cm로 설정하였고, 가로대 관경은 25.4 mm로 설정하였다. 서까래 관경은 주면마찰력의 영향 및 시간 경과 효과를 고려하기 위해 25.4, 48.1 mm 두 가지로 선정하였다.
나. 시험 조건
인발재하시험은 시공 당일, 시공 후 8, 21, 76일, 네 시점에서 수행하였다. Cho (2003), Yeo et al. (2003)에 따르면 말뚝 항타 후 주로 수일~수주 구간에서 set-up 현상이 보고된 바 있으며, 시공 직후와 장기적 거동을 고려하기 위하여 시점 case를 시공 당일, 시공 후 8, 21, 76일로 선정하였다.
현장에서 함수비 변화를 완전히 통제하기 어려우므로, 각 시점의 강우 기록 및 함수비를 결과와 함께 고려하였다. 강우 자료는 수원 종관기상관측소 관측 자료를 사용하였고, 흙의 함수비 시험을 수행하였다.
다짐 조건은 파이프 줄기초의 근입 깊이가 50 cm, 가로대 위치가 25 cm인 것을 고려하여 4개 층과 2개 층으로 설정하였으며 각각 H 지반, L 지반으로 명명하였다. 각 토사층의 두께는 12.5 cm, 25 cm이며, 이를 도식화하면 Fig. 3과 같다. 조건 이름은 ‘서까래 관경-밀도의 고저 (High/Low)-시공 기간’ 순으로 명명하였으며 전체 시험 조건을 요약하면 Table 2와 같다.
Table 2
Test case
시공 과정은 다음과 같다. 먼저, 백호를 통해 지반을 50 cm 굴착한 후에, 설정한 다짐 조건에 따라 하부 25 cm를 성토 및 다짐하였다. 이후 파이프 줄기초를 관입하고, 상부 25 cm를 성토 및 다짐하였다. 다짐은 가능한 한 동일한 조건을 유지하여 균질하게 수행하였으며, 시공 과정 사진은 Fig. 4와 같다.
다. 시험 방법
인발재하시험은 ASTM D3689-07에서 제시하는 하중제어법을 이용하였으며, 급속재하방법 (Quick Maintained-load test)을 이용하였다. 실제 온실에서 강풍에 의해 서까래 부에 짧은 시간 동안 큰 인발력이 작용하는 것을 고려하여 재하 시간 간격은 ASTM D3689-07에서 제시하는 최소 간격 기준인 4분으로 설정하였다. 하중은 계획최대하중의 10%를 증분으로 단계별로 가중 재하하였다.
시험 과정을 모식도로 나타내면 Fig. 5와 같다. 반력대는 파이프 줄기초의 지반 영향 범위에 속하지 않도록 가로대가 위치한 방향과 수직으로 설치하였다. 그다음, 서까래 상부에 지그를 체결하고 반력대 상부에 유압잭, 로드셀 순으로 배치하였다. 이후, 인발 로드 고정장치를 이용해 지그를 유압잭, 로드셀과 연결하였다. 인발재하시험 시, 하중과 변위는 로드셀과 변위계를 통해 각각 계측하였으며, 데이터 로거를 통해 실시간으로 확인하면서 유압 핸드 펌프를 통해 인발 하중을 조절하였다. 각 조건에 대해 2회 반복 실험을 수행하고, 평균값을 사용하였다.
3. 현장밀도시험
시간 경과에 따른 지반의 건조단위중량 변화를 파악하기 위해 현장밀도시험을 수행하였다. 본 연구에서는 Drive-cylinder 시험법을 ASTM D2937-24 기준에 준거하여 수행하였으며, 시공 후 0, 8, 21, 76일 네 시점에서 기초가 설치된 표층 (0~5 cm) 토양의 현장밀도를 측정하였다. 각 시점에서 8회 (25D-L, 48D-L, 25D-H, 48D-H 각 2회)의 인발재하시험을 수행하기 전에, 인발 영향 범위 밖의 각 기초 근처에서 현장밀도를 측정하였다. 같은 시점 및 다짐 조건에서 4개의 값이 도출되었으며 평균값을 이용하였다.
4. 동적콘관입시험
동적콘관입시험은 8 kg의 해머를 57.5 cm 높이에서 자유 낙하시킬 때 발생하는 지반의 관입량을 통해 흙의 물리⋅역학적 특성을 파악하는 시험 방법으로, 저심도 지반 강도를 합리적으로 평가할 수 있는 시험 방법으로 활용되고 있다 (Jo et al., 2025). 시험 제원은 Table 3과 같다. ASTM D6951-18에 따르면 Dynamic Cone Penetration Index (DCPI)는 타격 시 관입량의 평균값 (mm/blow)으로 식 (1)과 같이 산정할 수 있으며, 이를 통해 도로 노상의 강도 평가에 주로 이용되는 California Bearing Ratio (CBR)를 예측할 수 있는 여러 식들이 제시되어 있다. 본 연구에서는 파이프 줄기초가 위치한 50 cm 깊이까지 동적콘관입시험을 수행하여 DCPI를 산정하였다. 시점별 DCPI 추이를 통해 시간 경과에 따른 지반 지지력의 변화를 검토하였다.
5. 시간 경과 효과
가. Set-up 현상
Set-up 현상은 말뚝 등 관입형 기초체를 시공한 후에, 시간 경과에 따라 주변 지반의 강도와 강성이 회복 및 증가하면서 말뚝의 지지력이 점진적으로 증대되는 현상이다. Komurka et al. (2003)은 Fig. 6과 같이 이를 과잉간극수압의 비선형적 소산 단계, 선형적 소산 단계, 그리고 aging 3단계로 분류했다. 시공 직후에는 관입에 의해 주변 토립자 구조가 교란되고, 포화 지반에서는 과잉간극수압이 발생하여 일시적으로 유효응력 및 전단저항이 저하될 수 있다. 이후, 기초 주면에서 바깥쪽으로 배수가 진행되고 과잉간극수압이 소산되면서, 교란된 지반이 재압밀된다. 그 결과, 유효응력이 회복 및 증가하고, 전단저항이 함께 증가하게 된다. 과잉간극수압의 소산 속도는 지반 투수성의 영향을 받으므로, 저투수성 점성토일수록 set-up이 장기간 지속될 수 있으며 효과가 크게 나타날 수 있다. 반면 사질토에서는 과잉간극수압 소산이 비교적 빠르기 때문에 시공 직후 지지력 회복이 빠르게 나타나며 과잉간극수압 소산의 기여가 제한적일 수 있다. 실제 현장에서는 이들 과정이 명확하게 분리되지 않고 일부 중첩되어 나타날 수 있다.
나. Aging
Aging은 입자의 재배열과 내부의 응력 재분배로 인해 강성, 전단 탄성률이 단기간에서 수년에 걸쳐 개선되는 작용으로 (Schmertmann, 1991), 기계적, 화학적 요인이 복합적으로 작용한다. 기계적 요인은 시간 경과에 따라 입자가 재배열되면서 일정한 유효응력 상태에서 작은 입자 이동과 미끄럼이 지속되면서 토립자가 더 안정한 배열로 재정렬되는 과정으로 내부 미세구조의 재정렬로 인한 강성 증가도 포함된다. 그 결과, 입자 간 맞물림 (interlocking)과 미세 맞물림 (micro-interlocking)이 강화된다. 화학적 요인은 입자 접촉부에서 실리카 용해 및 재침전, 또는 탄산염 침전 등에 의해 미세한 결합이 형성되는 과정이다 (Castilla-Barbosa et al., 2024). 이는 수주에서 수개월의 시간에서 진행될 수 있어, 과잉간극수압 소산이 대부분 종료된 이후에도 강도 증가가 지속될 수 있다. 이러한 aging은 전단강도 증가로 나타나며 콘관입시험 (Cone Penetration Test; CPT) 콘 저항의 증가로도 보고된 바 있다 (Mitchell and Solymar, 1984).
6. 통계 분석
시공 후 시간 경과에 따른 극한인발저항력, 현장밀도 및 DCPI의 변화를 평가하기 위하여 exact 비모수 검정을 수행하였다. 본 연구의 자료는 현장시험 여건상 조건별 표본 수가 2개 또는 4개로 적기 때문에, 정규성 및 등분산성 가정에 민감한 분산분석보다는 작은 표본과 비정규 자료에 적합한 exact 비모수 검정을 적용하였다. 특정 시점에서 변화율의 둔화가 발생할 것이라고 예상하였으며, 해당 시점 이전 변화 구간에 대해서는 Jonckheere-Terpstra exact trend test를 수행하여 순서 경향을 평가하였다. 이는 순서가 있는 3개 이상의 집단에서 측정값의 단조 증가 또는 감소 추세를 평가하는 비모수 방법으로, 본 연구에서는 시간 순서 및 방향성이 명확하기에 적절하다고 평가하였다. 귀무가설과 대립가설은 각각 식 (2)~(4)와 같이 설정하였다. 현장밀도와 DCPI는 다짐 조건에 따라 동일한 절차를 적용하였고, 귀무가설은 동일하게 식 (2)로 설정하였지만, 현장밀도는 식 (3)의 증가 방향, DCPI는 식 (4)의 감소 방향에 대해 대립가설을 설정하였다.
변화율이 둔화되는 시점 이후에서는 Mann-Whitney U test를 이용하여 검정하였다. 이는 두 독립 집단의 중심 경향 차이를 검정하는 비모수 방법으로, 본 연구와 같이 표본 수가 적고 정규성 가정이 어려운 자료에 적합하다. 귀무가설 및 대립가설은 각각 식 (5), (6)으로 설정하였으며, 모든 통계 검정의 유의수준은 0.05로 설정하였다.
Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 현장밀도시험 결과
시공 당일의 상대다짐도와 상대밀도를 산정한 결과, 상대다짐도는 L 지반과 H 지반에서 각각 84, 87%, 상대밀도는 각각 72, 77%로 산정되었다. Fig. 7은 현장밀도 및 함수비 시험 결과를 통해 각 조건 별 표층의 건조단위중량을 산정한 결과이다.
표층의 건조단위중량은 8일 시점까지는 유사하였으나, 21일 시점에서 평균 약 0.78 kN/m3 증가하였다. 반면, 76일 시점에서는 21일 시점에 비해 뚜렷한 증가가 확인되지 않았다. 8일과 21일 시점의 함수비가 유사하였음에도 21일 시점에서 건조단위중량이 증가한 점은 시공 후 표층의 공극률 감소에 따른 다짐 효과가 21일 이내에 상당 부분 진행된 것으로 분석된다.
Hao et al. (2011)은 사질토를 20 cm 깊이까지 경운하고 자연 강우 조건에서 당일, 6, 19일 후에 5 cm 간격으로 건조단위중량을 측정한 결과, 시간 경과에 따라 전 깊이에서 건조단위중량이 증가하는 현상을 보고하였다. 강우 침투수 이동에 따른 모세관력과 토양수분장력의 감소와 토양 자중의 영향에 의해 공극 감소 및 입자 재배열이 발생한다고 설명하였으며, 총 강우량 자체보다는 매트릭 포텐셜이 0 hPa에 근접할 정도로 습윤 상태에 도달하는 빈도와 지속시간이 조밀화에 중요하다고 분석하였다. 또한, 초기에는 시간 및 누적 강우 증가에 따라 건조단위중량이 증가하지만, 무한히 증가하지 않고 일정 기간 후에는 한계 수준에 수렴하는 형태로 관측되었다.
Fig. 8은 본 연구의 시공 이후 강우량 및 표층 건조단위중량 변화를 나타낸 것으로, 토립자 자중에 의한 영향 및 여러 차례의 강우로 인한 반복적인 습윤⋅건조 사이클의 영향으로 토양 구조가 재배열되어 전 깊이에서 건조단위중량이 증가한 것으로 추정된다. 다만, 표층의 건조단위중량은 상재하중이 없어 재배열 자유도가 크고, 강우 및 증발의 영향을 가장 크게 받아 심부보다 증가량이 현저히 크다. 그러므로 인발저항과 직접적으로 연관되는 0~50 cm의 심부 변화도 반영할 수 있는 DCPT 결과와 함께 종합적으로 검토하였다.
2. 동적콘관입시험
Fig. 9는 시간 경과에 따른 DCPI 추이로, 시간 경과에 따라 전반적으로 감소하는 경향이 나타났으며, 이는 동일한 타격에너지 하에서 관입량이 줄어들었다는 점에서 지반의 관입 저항이 증가했음을 시사한다. 또한, H 지반이 L 지반에 비해 모든 시점에서 평균 DCPI가 작게 나타났으며, 이는 초기 다짐 조건으로 형성된 높은 상대밀도 조건이 장기간 경과 후의 지반 강도에도 미치는 영향이 지대하다고 해석할 수 있다.
건조단위중량 결과와 유사하게 21일 시점에서 DCPI가 완만하게 수렴하는 경향이 나타났는데, 이는 시공 초기에는 교란된 지반이 재배열되는 과정에서 DCPI가 상대적으로 크게 감소하지만, 임계치에 도달한 후에는 완만하게 감소하면서 수렴하는 것으로 분석된다. 최종적으로, 76일 시점에서 H 및 L 지반의 평균 DCPI는 시공 당일 대비 각각 1.60, 2.05배 감소하였으며, 이를 통해 시간 경과에 따른 지반 강도 증가를 확인할 수 있었다.
3. 극한인발저항력
인발재하시험 시, 지반이 파괴되면 소성 상태가 되어 하중이 증가하지 않고 변위가 급격히 증가하였다. Fig. 10은 48D-L-0 조건의 하중-변위 곡선으로, 본 연구에서는 하중 첨두값을 극한인발저항력으로 선정하였다. 극한인발저항력 산정 결과를 도식화하면 Fig. 11과 같다.
76일 시점의 극한인발저항력은 시공 당일 대비, 25D-L 및 25D-H의 경우 각각 1.54, 1.66배 증가하였으며, 48D-L 및 48D-H의 경우는 각각 1.61, 1.70배 증가하였다. 이를 통해 파이프 줄기초에서도 시간 경과에 따른 극한인발저항력 증가, 즉 set-up 현상이 발생함을 확인할 수 있었다. 또한, 시공 당일부터 21일 시점까지는 극한인발저항력이 뚜렷하게 증가한 반면, 76일 시점에서는 H 지반의 경우 소폭 증가하였고, L 지반의 경우 소폭 감소하는 결과를 보였다. 이는 현장 다짐 불균질 등으로 인해 변동성이 상대적으로 크게 나타난 결과로 판단된다.
다짐 조건에 따른 극한인발저항력을 비교하면, 시공 당일에는 평균 약 300 N 차이가 나타났으며, 76일 시점에서는 평균 약 700 N까지 차이가 발생하였다. 이를 통해, 초기 다짐 상태는 시공 당일뿐만 아니라 시간 경과 이후의 장기 인발저항 성능에도 영향을 미치는 것으로 분석된다. 그러므로, 온실 기초를 안정적으로 설계하기 위해서는 초기 기초 시공 단계에서 충분한 다짐이 필요한 것으로 사료된다. 실무적으로는 파이프 줄기초 관입 후, 굴착한 흙을 한 번에 되메우지 말고 가능한 여러 층으로 나누어 봉다짐 또는 발다짐을 충분히 수행한다면 파이프 줄기초의 전 기간 안정성을 증대시킬 수 있을 것으로 사료된다.
동일한 다짐 및 시점 조건에서 48D와 25D의 극한인발저항력 차이는 전반적으로 크지 않았다. 파이프 줄기초의 인발저항은 가로대에 의한 토사 전단저항과 서까래 마찰 저항의 합이며 (Kim et al., 2017), 본 연구에서 동일한 관경, 두께, 길이의 가로대를 사용했기에, 같은 다짐 및 시점 조건에서 가로대에 의한 토사 전단저항은 같다고 가정할 수 있다. 그러므로, 48D와 25D의 극한인발저항력 차이는 서까래에 의한 주면마찰력 차이에 기인한 것으로 판단할 수 있는데, 대부분 그 차이가 약 100 N 내외로 제한적이었다. 이는 서까래 파이프의 관경이 25.4 mm, 48.1 mm로 작고, 근입 깊이가 50 cm이기 때문에, 서까래의 주면마찰 저항이 인발저항에 기여하는 비율이 가로대에 의한 토사 저항에 비해 비교적 작기 때문인 것으로 분석된다.
본 연구에서 나타난 파이프 줄기초의 극한인발저항력 증가는 시험 대상지의 토성, 설치 심도를 고려했을 때, 과잉간극수압 소산보다는 aging이 더 크게 작용한 것으로 판단된다. 파이프 줄기초는 저심도에 설치하며, 시공 시점에서 온실 지반이 포화 상태라고 보기는 어려우며, 과잉간극수압이 장기간 지배적으로 작용하기에는 제한적인 것으로 판단된다. Fig. 12는 표층에서 확인된 건조단위중량 증가와 0~50 cm의 DCPI 감소 결과를 극한인발저항력 결과와 종합한 것으로, 인발저항 영향 범위 내 지반의 시간 경과에 따른 조밀화, 입자 재배열 및 응력 재분배를 통해 전단강도가 증가하여 파이프 줄기초의 극한인발저항력이 증가한 것으로 분석된다.
4. 통계 분석
극한인발저항력, 표층의 건조단위중량, DCPI 변화를 종합적으로 고려했을 때, 21일 시점에서 변화율이 둔화되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 당일, 8, 21일 시점에 대해서는 Jonckheere-Terpstra exact trend test를 단측 검정으로, 21일과 76일 시점에 대해서는 Mann-Whitney U test를 양측 검정으로 수행하였으며, 그 결과는 Table 4와 같다.
Table 4
Results of exploratory exact nonparametric tests for ultimate uplift capacity, dry unit weight, and DCPI
극한인발저항력의 경우 0-8-21일 구간에서 48D-L의 경우를 제외하고 p-value가 0.05 미만으로 나타났으며, 증가 추세가 유의한 것으로 판단되었다. 48D-L에서 유의한 차이가 확인되지 않은 것은 다짐 불균질 등에 따른 상대적으로 큰 변동성에 기인한 것으로 판단된다. 건조단위중량은 모든 다짐 조건에서 증가 추세가 유의하게 나타났으며, DCPI 역시 감소 추세가 유의하게 나타났다. 반면, 모든 조건에서 21일과 76일의 차이는 유의하지 않았다. 그러므로, 21일 전후를 경계로 시간 경과 효과가 완만해지는 양상이 나타나는 것으로 분석된다. 다만, 본 검정 결과는 각 시점의 모든 개별 쌍비교가 각각 유의함을 의미하기보다는, 초기 구간에서 유의한 순서형 변화가 존재하고 21일 이후에는 추가 변화가 통계적으로 뚜렷하지 않음을 의미한다.
이러한 시간 경과 효과의 크기 및 발현 시점은 토성, 세립분 함량, 초기 함수비, 다짐도 및 포화정도에 따라 달라질 수 있을 것으로 사료된다. 예를 들어 세립분 함량이 높고 함수비가 큰 지반에서는 낮은 투수성으로 인해 과잉간극수압 소산의 영향이 상대적으로 커지고 발현 기간이 길어질 수 있는 반면, 사질토 지반에서는 과잉간극수압 영향이 제한적이기 때문에 입자 재배열과 응력 재분배에 의한 aging의 비중이 더 커질 수 있다. 그러므로, 본 연구 결과는 일반적인 사양토 지반에서 확인된 거동으로 해석하는 것이 타당하며, 다양한 토성 및 강우 조건에 따른 함수비 변화를 고려한 추가 연구를 통해 적용 범위와 일반화 가능성을 검토할 필요가 있다.
Ⅳ. 요약 및 결론
본 연구에서는 내재해형 규격 단동형 온실 기초에 사용되는 파이프 줄기초의 극한인발저항력에서 나타나는 초기 다짐 조건에 따른 시간 경과 효과를 확인하기 위해 현장시험을 수행하였다. 파이프 줄기초의 극한인발저항력이 시간 경과에 따라 증가함을 확인할 수 있었고, 모든 시점에서 초기 다짐도가 높은 지반에 설치한 파이프 줄기초의 극한인발저항력이 비교적 크게 나타났다. 그러므로, 시공 시에는 다짐을 가능한 여러 층으로 충분히 수행함으로써 장기적인 안정성뿐만 아니라 초기 안정성도 확보하도록 해야 할 것으로 사료된다. 또한, 시공 초기 (본 연구에서는 21일 내외)에는 극한인발저항력이 비교적 낮으므로 기초 보강책을 강구해야 할 것으로 판단된다. 다양한 지반 및 강우 조건에서 연구가 추가적으로 수행된다면 더욱 신뢰성 있고 안정적인 설계 및 시공이 가능할 것이라 판단된다. 연구의 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 현장밀도 시험 결과, 21일 시점에서 표층의 평균 건조단위중량이 시공 당일 대비 0.78 kN/m3 증가하였으며 76일과 21일 시점의 건조단위중량은 유사하였다. 토양 자중의 영향, 강우 침투수의 이동에 따른 모세관력과 토양수분장력의 감소에 의해 건조단위중량이 증가하여 aging에 기여한 것으로 판단된다.
2. 동적콘관입시험 결과, 현장밀도 시험과 유사하게 21일 시점에서 DCPI가 수렴하는 경향을 보였다. 2층 및 4층 다짐 지반에서 76일 시점의 DCPI는 시공 당일 대비 각각 2.05, 1.60배 감소하였으며, 지반 강도 증가를 확인할 수 있었다.
3. 파이프 줄기초의 극한인발저항력은 4층 다짐 조건에서 2층 다짐 조건에 비해 모든 시점에서 약 300 N 이상 크게 나타났으며, 특히 76일 시점에서는 약 700 N 크게 나타났다. 이를 통해 초기 다짐은 시공 초기뿐만 아니라 장기적인 안정성에도 기여하는 영향이 큰 것으로 사료된다.
4. 각 시점에 따른 파이프 줄기초의 극한인발저항력을 비교한 결과, 76일 시점에서 시공 당일 대비 1.54~1.70배 증가하였다. 21일 시점까지 극한인발저항력 증가폭이 비교적 크게 나타났으며, 이후에는 완만하게 증가하거나 오히려 감소하는 형태를 보였다. 결과를 종합적으로 고려했을 때, 파이프 줄기초의 극한인발저항력 증가 현상은 기초 영향 범위 내 지반의 aging에 따른 조밀화 및 전단강도 증가에 의해 발생한 것으로 판단된다.
