오늘은 어제 정리한 기초의 요구 조건, 분류, 얕은 기초, 현장 타설 말뚝에 이어 기성말뚝과 Caisson 기초를 정리하겠습니다.
목차
□ 기성
○ 명사 이미 이루어짐. 또는 그런 것으로 완성된 제품을 사용하는 방식.
○ 기성 말뚝
1. 재료
가. 현재는 각 재료의 장점을 활용하는 Hybrid Pile이 많이 사용됨
나. Hybrid Pile: Steel Pile + PHC Pile, 연결부 응력 집중 문제 有
- 상부(Steel Pile): 시공 이후 발생하는 모멘트, 전단력 저항
- 하부(PHC Pile): 특히, 항타 시 지반의 저항력, 축하중에 저항(시공 이후도)
다. 재료 발전의 흐름
- R.C.(철근콘크리트말뚝)
- P.S.C.(프리텐션말뚝): 프리스트레스로 인장력 증대시킨 말뚝, 프리텐션/포스트텐션
- P.H.C.(고강도콘크리트말뚝): P.S.C.에서 축내력을 고려하여 발전된 형태
- S.C.(강관합성말뚝): 강관 속에 콘크리트 넣어 원심력 이용하여 제작 - P.H.C.에서 인성을 고려하여 발전된 형태
2. 시공
가. 특성
1) 타입
- 타격(Drop, Steam, Disel, Hydraulic Hammer): 소음/진동, 암반 항타 효율 저하(선단 석분 발생으로 Cushion 역할), 전석층 적용 불가
- 진동(Vibro Hammer): 경질 지반 적용 불가
2) 매입
- 굴착: Pre-boring(선굴착), SIP, SAIP, PRD, 중공 굴착(선단 교란 문제)
- 사수: 주변 교란 문제 - 연화
- 압입: 대규모 장치 필요
나. 항타 장비
1) Hammer: Drop(Winch) → Steam → Disel → Hydro
2) Leader 길이: (말뚝 길이 + Hammer 길이) × 1.2
3) 부속 장치
- Cap: 내경 과다 시(편타 유발 가능성), 과소 시(탈착 난이) → 파일 외경 + 15mm
- Cushion 효과: 두께 과다 시(효율 저하), 과소 시(응력 집중으로 두부 파손)
- Rail Clamp 및 쐐기: 항타 시 흔들림 및 불시 이동 방지 → 안전/안정
- 깔판/깔목: 연약 지반 설치 시 침하 방지
다. 기능
1) 개단과 폐단
가) 개념
- 개단 말뚝: 선단부 개방 - 강관 Pile, H-Pile
- 개단 말뚝은 타입이 용이하며 주변 영향이 적으나 지반다짐효과는 적음, 폐색효과* 주의
- 폐단 말뚝: 선단부 폐색 - R.C., P.S.C., P.H.C.
- 폐단 말뚝은 타입이 난이하며 주변 영향이 크고 지반다짐효과가 좋음
나) 폐색효과의 판정
- 폐색효과: 개단 말뚝이 관입 깊이가 깊어짐에따라 관내토 형성으로 선단부가 막히는 현상으로 폐색정도에 따라 말뚝의 침하 및 지지력이 달라짐
- N > 30: 지지력 산정 시 선단 지지 면적 전체 설계 반영
- N < 30: 지지력 산정 시 선단 지지 면적 30~60% 설계 반영
- 폐색 상태, 정도의 판정도 있음
다) 폐색의 발생 문제
- 내적: Hammer(Rebound량 증가 → 항타 효율 감소 / Rebound량 감소 → 말뚝 손상)
- 외적: 지반 Heaving 발생, 주변 영향 커짐(소음 및 진동 대책 필요)
2) 마찰과 지지 방식
3) 단항과 군항
가) 2개 이상의 경우 군항이며, 간격에 따라 판정할 수 있음
나) D < S: 단항, D > S: 군항
다) 군효과로 인한 효율과 지지력 저하 여부를 고려해야 함
- 주면 마찰력에 직접적인 영향을 줌
- 암지지: 미고려(선단 지지)
- 사질토: 미고려(군효과로 인한 지지력 저하와 다짐 효과로 인한 지지력 상승으로 서로 상쇄됨)
- 점성토: 고려(군효과 + Scale Effect)
3. 말뚝의 지지력
가. 허용 지지력, 극한 지지력, 항복 지지력 모두 중요함
나. 특히 철저한 사전 조사, 계획, 시항타가 매우 중요함
다. 조사 → 계획 → 시항타 → 시항타 자료(현장 여건 반영)로 항타 계획 결정 → 실항타
라. 문제
1) 동적 설계: 설계는 동적으로 지지력을 산정하나 실제 재하는 정적 하중이므로 신뢰성 문제 발생
2) 과다 설계: 설계는 선단 지지력에 대해서만 하지만 실제는 하중 전이 효과로 마찰 지지력 상승하므로 과다 설계 발생
마. Time Effect
바. Load Transfer
1) 초기: 말뚝 상부의 상부 주면 마찰력은 상부에 위치하므로 작은 하중에도 변화함
2) 중기: 상부에서 말뚝 하부로, 하부 주면 마찰력에 영향을 주게 됨
3) 후기: 하부에서도 주면, 옆부분에서 최하부로 지반과 접촉하는 선단 지지력에 영향을 주게 됨
4. 말뚝 이음: 두부이음, 중간이음
가. 분류
1) 용접: 용접식 이음
2) Band, Bolt, 충전식 이음
나. 공법
1) 콘크리트
가) 현타말뚝: 철근 이음
나) 기성말뚝
- R.C.: Band(이음부 Band 채우는 방법으로 단시간 소요되며 파손율 높음), Tendon(긴장재)
- P.S.C.: 준비 필요한 경우(용접, 기계), 준비 불필요한 경우(충전식 이음; 내부 콘크리트 타설로)
다) 강말뚝: 용접 이음
라) 합성 말뚝: 용접 이음
□ 마무리
약을 먹으니 코로나 증상이 거의 없고 오히려 휴가를 얻은 느낌이네요.
푹 자고 열심히 공부해야겠습니다.
말뚝을 간단히 정리해보려 해도 내용이 상당히 많네요.
내일은 말뚝의 파괴, 부마찰력과 기초의 마지막 Caisson 기초를 정리해 보겠습니다.
오늘은 즐거운 금요일입니다.
치즈 스테이크, 칵테일의 날이라고도 하네요!
얼른 나아서 칵테일 한 잔 하고 싶어 지네요.
즐거운 주말 보내시길 바랍니다.
고맙습니다.
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