[지반공학]제 5장 깊은기초(말뚝기초) #1

 이번 포스팅에서는 말뚝기초에 대한 이야기를 해보려고합니다.

 말뚝기초는 튼튼한 지반이 대단히 깊이 있어서 굳은 지층에 직접기초(얕은기초) 구축이 불가능 할 때 쓰이고, 특히 중량 건물이나 고층 건물의 기초에 쓰입니다.

 제 5장 말뚝기초에 대한 포스팅은 3개의 파트로 나누어 올릴 예정인데요. 그중에서 첫번째인 이번 포스팅에서는 말뚝기초가 무엇인지에 대해서 전반적인 지식을 쌓는 시간으로서 과년도에서 직접적으로 출제되고 있지는 않습니다. 

 제 1장~6장까지는 계산문제가 많이 출제되고 있는데 7장부터는 암기위주의 내용이 나오니 조금만 더 화이팅합시다.

말뚝기초

제 5장 #1 부분은 까다로운 부분이 많이 없고, 대부분 뒤에 나오는 더 중요한 것들을 이해하는데 도움을 주는 것들입니다. 출제가 되었던 부분은 제가 따로 글상자로 만들어 각각의 부분에서 알려드리도록 하겠습니다.

 : 말뚝기초(Pile foundation)는 비교적 직경이 작은 긴 구조체를 타격이나 진동에 의해 소정의 위치까지 박는 기초를 말한다. 이러한 말뚝의 기능은 상부구조물의 하중을 지지하고, 좋은 지지력을 가진 흙이나 암반의 층에 구조물의 하중을 전단하며, 지반을 다져서 지반의 지지력을 증가시킨다.

 1. 말뚝의 분류

  (1)원심력 철근콘크리트 말뚝(RC-Pile, Reinforced Concrete pile)

   : 원심력을 이용하여 만든 철근 콘크리트 말뚝은 큰 지지력을 가지고 있고 지하수가 깊은 경우도 이용할 수 있어 가장 많이 사용되는 말뚝

   ▲원심력 철근콘크리트 말뚝의 장단점

장점	단점
·재료가 균등하여 신뢰성이 높다. ·강도가 크므로 지지말뚝에 적합하다. ·말뚝길이 15m 이하에서 경제적이다. ·말뚝재료의 구입이 용이하다.	·말뚝이음의 신뢰성이 적다. ·굳은 토층에 관통하기가 곤란한다. ·무게가 무거워서 운반 및 취급이 어렵다. ·타입 시 균열이 생기기 쉽다.

  (2)강말뚝(Steel pile)

   : 다른 말뚝의 재료에 비하여 지지력이 크고 시공능률이 우수하여 널리 사용되고 있다. 일반적으로 H형강 강말뚝과 강관말뚝으로 구분된다.

   ▲ 강말뚝(Steel pile)의 부식방지 대책

• 두께를 증가시키는 방법
• 콘크리트로 피복하는 방법
• 도장에 의한 방법
• 전기방식법

(3)프리스트레스트 콘크리트 말뚝(PSC pile)

  ▲프리스트레스트 콘크리트 말뚝의 장단점

장점	단점
·중량이 가벼워 운반이 쉽다. ·길이의 조절이 비교적 쉽다. ·휨력을 받았을 때의 휨량이 적다. ·시공 시 이음이 쉽고 이음의 신뢰성이 크다.	·RC 말뚝에 비하여 고가이다. ·내화성에 있어서 불리하다. ·강성이 작아 변형하기 쉽다. ·말뚝길이가 15m 이하일 때는 RC 말뚝에 비하여 경제적이다.

  (4)현장타설 콘크리트 말뚝(Cast-in-place concrete pile)

   : 현장 콘크리트 말뚝이란 현장위치에 적당한 방법으로 구멍을 뚫고 그 속에 콘크리트를 넣어서 만든 말뚝이다. 일반적으로 케이싱(Casing) 또는 얇은 철판의 코어(Core)를 땅속에 남겨 두는 유각현장 콘크리트 말뚝과 땅속에 남겨 두지 않은 무각 콘크리트 말뚝으로 구분한다.

• 프랭키 말뚝(Franky pile): 외관 속에 콘크리트를 채워서 지지층까지 박은 후 외관을 빼면서 콘크리트를 타격하여 만든 말뚝
• 페디스털 말뚝(Pedstal pile): 내외 외중관을 박은 후 내관을 빼내고 콘크리트 타설 후 콘크리트 구군이 만들어 지면 외관을 빼내어 만든 말뚝
• 레이몬드 말뚝(Raymond pile): 얇은 철판의 외관 안에 굳은 심대를 넣어 처박은 후 심대는 뗴어 내고 콘크리트를 다져 넣어 만든 콘크리트 말뚝

무각 콘크리트와 유각 콘크리트는 무엇일까요? 여러군데 찾아봐도 쉽게 찾을 수 없습니다. 무각 콘크리트 말뚝에 속하는 것은 프랭키 말뚝과, 페디스털 말뚝입니다. 또한 유각 콘크리트 말뚝은 레이몬드 말뚝이 속합니다. 시공 절차에서 외관을 빼느냐 빼지 않느냐의 차이 인걸로 공부했습니다.

 

 2. 말뚝의 설치 특성

  (1)배토말뚝(Displacement piles)

   : 콘크리트 말뚝이나 선단이 폐색된 강광말뚝(폐단말뚝)을 타입하면 주변지반과 선단지반이 밀려서 배토되므로 배토말뚝이라 한다.

  (2)소배토말뚝

   : H-말뚝, 선굴착 최종 항타말뚝은 타입 시에 주변지반으로 횡방향 이동이 적고 지반이 약간만 다져지므로 소배토 말뚝이라고 한다.

  (3)비배토 말뚝(Nondisplacement piles)

   :  매입말뚝 및 현장타설 말뚝은 흙을 파낸 후에 설치하므로 말뚝에 의해 흙을 밀어내는 것이 적으므로 비배토말뚝이라 한다.

시험에 출제된걸 복적이 있습니다. 어려운 내용이 아니니 암기~ 타입하면서 흙을 어느정도 밀어내냐 차이입니다.

 

 3. 말뚝박기의 일반사항

  (1)시험항타의 목적

• 항타장비의 성능 및 적합성 판정
• 지지층 깊이에 따른 말뚝의 길이 결정
• 말뚝의 길이에 따른 이음공법의 결정
• 시간경과 효과를 고려한 말뚝의 지지력 추정
• 본 항타 시 최종관입량, 낙하높이, 타격횟수, 지내력 확인으로 적절한 시공관리

  (2)말뚝박기 순서

• 한 구조물의 말뚝 기초작업 시: 중앙부의 말뚝부터 먼저 박고 외측으로 향하여 타입한다.
• 해안성에서 작업 시: 지표면이 한쪽으로 경사진 경우는 육지 쪽에서 바다쪽으로 타입한다.
• 기존 건물 가까운 작업 시: 구조물 쪽부터 타입한다.

 

 4. 말뚝박기 공법

  (1)드롭해머(Drop hammer)

   : 말뚝박기 기계 가운데 타격력이 다른 해머에 비해 떨어지고 말뚝머리를 손상시키지만 모래 또는 점성지반에도 손쉽게 사용하는 항타기

  (2)디젤해머(Diessel hammer)

   : 외부에서 에너지를 공급받지 않고 해머 자체가 모든 것을 갖추고 있기 때문에 이동과 항타준비가 단순하며 편리하게 사용된다.

  (3)진동해머(Vibro hammer)

   : 말뚝상단에 진동을 일으키는 기전기를 설치하여 말뚝을 종방향으로 강제 진동시켜서 지반에 관입시키는 장치이다.

 

 5. 깊은 말뚝의 수평거동

  : 수평력을 받는 말뚝은 말뚝과 지반 중 어느 것이 움직이는 주체인가에 따라 주동말뚝 및 수동말뚝의 2종류로 대별할 수 있다.

  (1)주동말뚝(Active pile)

   : 수평력이 작용하는 상부구조물에 의해 말뚝 두부가 먼저 변형되어 주변지반이 저항하는 말뚝

  (2)수동말뚝(Passive pile)

   : 말뚝 인접지반의 성토나 입밀침하 등으로 말뚝 지반이 먼저 변형되어 말뚝에 측방 토압이 작용하는 말뚝

  (3)수동말뚝의 해석방법

• 간편법: 지반의 측방변형으로 발생할 수 있는 최대 측방토압을 고려한 상태에서 해석하는 방법
• 탄성법: 지반을 이상적 탄성체 혹은 탄소성체로 가정하여 해석하는 방법
• 지반반력법: 주동말뚝에서와 같이 지반을 독립한 Winker 모델로 이상화시켜 해석하는 방법
• 유한요소법: 지반의 응력변형률 관계를 Bilinear, Multilinear, Hyperbolic 등의 모델을 사용하여 해석하는 방법

수동말뚝의 해석방법의 종류를 말어보는 문제가 출제되었습니다. 암기!! 자동 보다는 수동이 시스템상 설계가 쉬울겁니다. 간탄지유??