기반암(bedrock) 세계

nugget

Nugget-story

응용지질학/토목지질

매입 말둑기초란

고지중해 2023. 4. 22. 16:15
728x90
반응형

깊은 기초에는 여러 형식의 말뚝이 있습니다. 항타말뚝, 매입말뚝, 현장타설말뚝, 케이슨기초, 강말뚝, PHC말뚝, 강합성말뚝 등 여러 이름이 있지만 시공방법으로 구분할 경우 크게 항타, 매입, 현장타설로 구분할 수 있습니다. 오늘은 매입말뚝에 대해서 지반의 N 치를 이용하여 극한 지지력을 구하는 식과, 허용지지력을 구하는 방법에 대해서 알아보겠습니다.

매입말뚝은 타입말뚝시공 시 발생되는 소음과 진동 문제를 해결하기 위해 개발된 공법으로 대표적인 공법은 SIP(Soil-cement Injected precast Pile) 공법, SDA(Separated Doughnut Auger) 공법, 속파기(중굴) 공법, PDR(Percussion Rotary Drill) 공법 등이 있습니다. 이러한  매입말뚝 공법은 1994년 소음 및 진동 규제법이 공표되면서 그 이용이 급격히 증가하였고, 최근에는 민원 문제가 없는 임해지역과 같은 특수한 경우를 제외하고 대부분의 현장에서 사용되고 있습니다. 

매입말뚝의 극한지지력

말뚝의 극한지지력은 크게 세가지 지지력으로 조합되어 계산됩니다. 말뚝의 최심부 단면은 선단 지반에 직접 지지되면서 선단지지력으로 축력에 저항하게 되고, 말뚝의 옆면은 말뚝이 지나가는 지반과의 마찰력으로 인해 축력에 저항하면서 주면 마찰력을 일으킵니다. 마지막으로 부마찰력은 말뚝이 근입된 지반에 침하가 일어날 경우 지반에 말뚝을 오히려 아래로 잡아넣는 지지력과 반대되는 힘이 발생되며 이는 현장에 따라 적용을 검토하여 지지력에서 차감시켜 줍니다.

  • 매입말뚝의 극한지지력 = 선단극한지지력 + 극한주면마찰력 - 부마찰력

 

매입말뚝의 극한선단지지력

  • 도로교설계기준해설(2008) 및 건축기초구조설계기준(2005)
    • 200N(≤12,000)(사질토)
    • 6Cu(≤12,000)(점성토)
  • 주택공사, 말뚝기초 설계개선지침(2008)
    • 250N(N≤60)

선단지지력에서는 N치를 최대 60까지 적용할 수 있는 것으로 식이 구성되어 있습니다. 우리가 시추주상도 상에서 N 치를 보면 50/10과 같은 값을 보게 되는데 이는 최대 값이 50이라고 느껴지지만 정확히는 30cm 근입 하는데 필요한 타입 횟수를 의미하기 때문에 50타 항타 시 10cm 근입 됐다는 말이 됩니다. 즉 50/25 정도까지는 N 치를 60으로 보셔도 되겠죠? 

 

매입말뚝의 극한주면마찰력

  • 도로교설계기준해설(2008) 및 건축기초구조설계기준(2005)
    • 2.5N(N≤50)(사질토)
    • 0.8Cu(Cu≤125)(점성토)
  • 주택공사, 말뚝기초 설계개선지침(2008)
    • 2.0Ns(사질토)
    • 5.0qu(점성토

말뚝의 허용지지력

말뚝의 허용지지력은 극한지지력에 안전율을 나누어 산정하게 되며, 위의 식을 이용하여 매입말뚝의 극한지지력을 계산할 시에는 안전율을 3.0으로 적용합니다. 

  • 매입말뚝의 허용지지력 = 극한지지력 / 안전율(3.0)

우리가 말뚝기초의 지지력을 검토할 때 말뚝에 재하 되는 구조물의 자중 및 활하중의 조합으로 작용력 즉, 설계반력을 산정하게 되며, 이 설계반력이 말뚝의 허용지지력보다 작아야 안정된 걸로 평가합니다.

더보기

말뚝기초란?

기초지반이 연약해 전면기초나 얕은기초로 하기에는 압밀 침하가 예상되어 상부구조물의 구조적 안전성이 확보되지 않을 때 나무나 콘크리트, 강관과 같은 재질의 긴 구조체를 단단한 지반에 고정시켜 상부구조물이 침하되거나 활동하지 않도록 기초를 보강하는 공법을 말한다.

 

말뚝의 시공방법에 따른 분류

1. 타입말뚝: 말뚝 두부에 타격을 주어 말뚝을 지반에 타입시키는 시공 방법이다.

  • 직타공법
  • 선 굴착 후 직타 공법

2. 매입말뚝: 지반을 오우거로 천공(굴착)하고 공벽의 안정을 유지시킨 상태에서 기성 말뚝을 매입시키는 공법이다.

  • SDA(Separated Doughnut Auger): 분리된 외부 케이싱과 내부 오우거를 상호 역회전 시키며 지반을 굴착하고 PHC파일을 매입한 후 케이싱을 인발하여 말뚝을 조성하는 공법이다.
  • SIP(Soil cement Injected Precast Pile): 오우거로 지반을 굴착하고 시멘트 페이스트와 굴착토를 교반, 경화시켜 말뚝을 조성하고, 경화 후 최종적으로 경타로 마무리하는 공법을 말한다.
  • PRD(Percussion Rotary Drill): 공내 안정을 위해 벤토나이트나 청수를 사용하지 않는 얼케이싱 공법으로 해머의 회전력과 충격에 의해 굴착을 하는 공법이다. 케이싱 하단에 케이싱 슈를 부착시켜 회전시키며 관입하고, Rod air hammer를 이용한 Hammer bit 는 상하 Percussiond으로 내부지반을 굴착한다. 굴진속도가 빠르고 수직도를 유지시키기에 유리한 공법으로 토질의 구애를 받지 않는 공법이다.

3. 현장타설말뚝: 지반을 오우거로 천공(굴착)하고 철근망이나 H파일 등을 건입시키고 콘크리트를 현장에서 타설 양생하여 말뚝을 조성하는 공법이다.

  • All Casing
  • RCD(Reverse Circulation Drill)
  • Earth Drill

 

말뚝의 재질에 따른 분류

1. 강말뚝: 강관말뚝, H 형강 말뚝

2. 콘크리트말뚝

  • RC(Reinforced Concret) 말뚝
  • PHC(Pretentioned spun High strength Concrete Pile)
  • PC(Precast) 말뚝

3. 나무말뚝

 

복합말뚝이란?

HCP(Hybrid Composite Pile)로 2개 이상의 재질로된 말뚝을 혼합하여 시공하는 말뚝으로 재질의 특성에 따른 장점을 지반조건에 적용시켜 말뚝의 지지력을 극대화 시키는 말뚝이다. 주로 강관말뚝과 PHC말뚝을 합성한다.

 

복합말뚝의 특성

말뚝 상부는 전단 및 휨응력에 저항성이 좋은 강관재질의 말뚝으로 구성하고, 압축력이 주로 작용하는 하부는 압축력에 대한 저항성이 좋은 콘크리트 말뚝으로 구성해서 말뚝의 지지력을 극대화 시킬 수 있다.

복합말뚝의 하부는 PHC 파일로 선단부가 닫혀있어 선단부가 열려있는 강관말뚝에 비해 선단지지력이 좋으며, 복합말뚝의 상부 일부를 제외하고는 단가가 싼 PHC파일을 사용해서 말뚝의 길이가 길어질수록 경제성이 향상된다.

----  잘 보셨으면  "좋아요" 부탁해요?  010-3816-1998. 감사함다. -----

 

 

728x90
반응형
사업자 정보 표시
사업자 등록번호 : -- | TEL : --