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말뚝기초의 현황과 과제

말뚝기초의 현황과 과제. 2005. 11. 24. 조 천 환 삼 성 건 설. 목차. 말뚝기초의 재료 말뚝기초의 설계 말뚝기초의 시공 말뚝기초의 시험 및 품질 강관말뚝의 과제. 재료에 의한 말뚝 분류. 기성말뚝 콘크리트말뚝 : PHC, PC, RC PHC(A) 말뚝이용 강말뚝 : 강관 ,H 말뚝 SPS400, SPS490 현장타설말뚝 소구경 : Omega, Atlas, Fundex, ACIP 대구경 : All casing, RCD, 어쓰드릴 , 조합 마이크로파일. 강관말뚝의 특성. 장점

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말뚝기초의 현황과 과제

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Presentation Transcript

  1. 말뚝기초의 현황과 과제 2005. 11. 24 조 천 환 삼 성 건 설

  2. 목차 • 말뚝기초의 재료 • 말뚝기초의 설계 • 말뚝기초의 시공 • 말뚝기초의 시험 및 품질 • 강관말뚝의 과제

  3. 재료에 의한 말뚝 분류 • 기성말뚝 • 콘크리트말뚝: PHC, PC, RC • PHC(A) 말뚝이용 • 강말뚝: 강관,H 말뚝 • SPS400, SPS490 • 현장타설말뚝 • 소구경: Omega, Atlas, Fundex, ACIP • 대구경: All casing, RCD, 어쓰드릴,조합 • 마이크로파일

  4. 강관말뚝의 특성 • 장점 • 축방향 및 횡방향 지지능력이 큼 • 항타시공관입성이 뛰어남 • 이음시공 및 말뚝길이조정이 용이 • 운반 및 취급이 용이 • 상부구조와의 연결성이 양호 • 단점 • 부식의 가능성 • 가격이 높음

  5. 말뚝재료의 이용 현황 • 말뚝재료선정 • 경제성, 설계하중, 시공성, 자재수급 • 기성말뚝 사용 • PHC 말뚝: 450만톤/년(주로 건축부문) • 강관말뚝 : 65만톤/년(주로 토목부문) • 현장타설말뚝 사용 • 보강재의 역할을 인정됨에 따라 경제성 향상 • 최근 사용량 증가

  6. 말뚝의 재료허용응력 1)기성말뚝 2)현장타설말뚝 (한국지반공학회, 2003) 콘크리트: (수중: ) 보강재: 0.4 σy

  7. 최근 말뚝재료의 주요 변화 1)고강도 말뚝의 이용 강관말뚝 SPS570 5700 4100 ? 콘크리트말뚝: PC⇒ PHC 2)복합재료의 사용 현타말뚝: 콘크리트말뚝: SC 말뚝 (외부 강관 내부 콘크리트) 0.6(0.85Acσck+ 0.6Asσy)

  8. 강관말뚝과 PHC말뚝의 재료비 비교(2004) 주: 10m 길이에 해당하는 가격(원)임

  9. 강관말뚝의 부식 • 현행 부식처리방법 • 부식대 공제: 외부 2mm • 특수지역: 방식대책 • 일본의 부식설계기준

  10. 향후 말뚝재료의 이용 전망 • 기존재료의 개선 및 신재료 개발 • 고강도화, 합성재료 등 • 폴리머 콘크리트, FRC 등 • 친환경적 재료 • 지하수오염 및 건설잔토 • 재활용 • 건설환경 • 원자재 가격 및 수급 • 재개발 • 리모델링

  11. 말뚝기초의 현황과 전망 • 말뚝기초의 재료 • 말뚝기초의 설계 • 말뚝기초의 시공 • 말뚝기초의 시험 및 품질 • 강관말뚝의 과제

  12. 말뚝기초 설계의 현황 • 최근 10여 년간 급진적 발전 • 기술자들의 노력 • Turn-key 입찰제도 • 변화된 주요 기술 항목 • 시간경과효과의 실무 적용 • 현장타설말뚝 • rock socket 설계기법 • 단일현장타설말뚝기초 • piled raft 설계기술 • LRFD 설계 • 최적설계 • 공법선정 • 경제성 우선 • 친환경적인 공법 우선

  13. 국내 현장타설말뚝 설계 • 전통적으로 연암 이상의 암반에 근입 (socketing) • 암반에 근입된 말뚝의 설계 • 근입부의 전단저항력: • 선단지지력: qu에 지지력 계수 적용 • 암석의 일축압축강도(qu )에 의존 • 최근 변화 • 설계시 시험시공 및 시험자료를 이용하여 설계 • 풍화암 또는 모래 자갈층을 지지층으로 활용 • 재료하중계산시 보강재의 이용

  14. 단일현장타설말뚝(Single Column Drilled Pier) • 도로공사설계기준(2003) 채택 • 경제적임 • 설계 및 시공의 신뢰도 요구 • 국내 2개소 현장적용

  15. LRFD 설계법(Load Resistance Factor Design) • 설계법의 추세 • 허용응력설계법(WSD)에서 한계상태설계법(LSD;LRFD)로 변화 • LRFD 개념 • ∑riQi ≤ ΦR • ri:하중계수, Φ:저항계수 • 현황 및 전망 • LRFD는 국제설계법에서 적용추세 • 국내에는 아직 준비가 없음 • 실시설계에 소수 반영 • 성패는 적절한 저항계수의 산정이 중요

  16. 말뚝지지 전면기초(Piled Raft Foundation) • 경제성 • 말뚝갯수의 최적화 • 부등침하 감소 • 설계 및 시공의 신뢰도 요구 • 건축기초에서 활용 • SPS • Top Down

  17. 최적설계 <말뚝재료> <지지 지반> 재료의 허용하중=지반의지지력

  18. 국내의 평균적인 축방향력 이용효율 주: ( )안은 SPS490 고강도 말뚝에 해당됨

  19. 최적설계 현황 • 최적설계의 지향 • 각종의 신기술 및 해석기법 적용 • 설계단계에서의 시험 시공 실시 • 설계하중이 점차 증가하는 추세 • 현장의 품질은 큰 변화 없음 • 국내 정착을 위해 시간이 필요함 • 품질확보 • 제도적 장치 필요

  20. 말뚝기초관련 설계기준

  21. 설계기준 관련 보완사항 • 현실적인 내용의 반영 필요 • 적용공법(저공해공법) • 주요 원칙의 일치 • 기본기준과 특별기준의 분리 • 구조물기초설계기준-도로교, 철도교,항만,건축 • 주요내용의 통일: 안전율, 시험방법 • 기타 내용의 통일 • 용어, 단위

  22. 말뚝기초의 현황과 전망 • 말뚝기초의 재료 • 말뚝기초의 설계 • 말뚝기초의 시공 • 말뚝기초의 시험 및 품질 • 강관말뚝의 과제

  23. 시공법에 의한 말뚝공법의 분류

  24. 최근 국내 말뚝시공의 특징 • 타입공법 • 사용이 매우 제한됨 • 임해지역에서 PHC600-60m 시공, 강관 (D800T14)-70m 시공 • 매입공법 • 주로 사용 • 대구경 콘크리트 말뚝(PHC500, PHC600) 사용 경향 • PHC는 다양한 공법을 사용하나 강관의 경우 공법이 제한적임 • 현장타설말뚝 • 사용 증가 • 직경 2.0 m, 87m 시공 • 직경 3.0m 시공(8000 톤 설계) • 단일현장타설말뚝 적용시작 • 마이크로파일의 활성화 • 인접시공 • 리모델링

  25. 매입말뚝공법 현황 • 공법의 종류 • PHC말뚝은 비교적 다양한 공법 적용 • 강관말뚝의 경우 공법이 제한적(PRD 공법) • 적절한 설계방법(지지력 공식) 미비 • 현재설계방법은 배합비, 지반조건, 시공법 등을 고려하지 못함 • 시항타가 중요 • 실제로 대부분의 매입공법은 경타 필요 • 경타도 허용하지 않는 조건 증가 • 만족할 만한 저공해공법 없음

  26. 강관과 PHC 말뚝의 공사비 비교 주1) 강 관 : ø400mm ×12mm(t), 길이 = 5m, 주2) PHC400, 길이 = 5m, 주3) 비고는 PHC에 대한 강관의 비임

  27. 기존 말뚝의 처리 공법 인발 파쇄

  28. 강관 회전압입공법

  29. 향후 말뚝시공법의 방향 • 경제성이 있고 • 저소음, 저진동 이며 • 이수, 슬라임 발생 없으며 • 품질이 확실한 공법 • 또한 향후 재개발시 처리(제거 및 재사용)가 가능한 공법

  30. 말뚝기초의 현황과 전망 • 말뚝기초의 재료 • 말뚝기초의 설계 • 말뚝기초의 시공 • 말뚝기초의 시험 및 품질 • 강관말뚝의 과제

  31. 말뚝의 품질 • 분석자료 : 1630 개 재하시험자료 분석 • 평균 146% : 시공보다 설계가 보수적 • 작은 설계하중에도 16.5% 지지력 미달 발생

  32. 재하시험의 목적 • 설계단계 • 설계하중의 결정 • 시공방법 및 장비의 확정 • 시공단계 • 설계하중의 타당성 • 시공의 정도확인(품질관리)

  33. 재하시험의 종류(재하시간) • 정적재하시험 • 압축재하시험, 수평재하시험, 인발재하시험 • Osterberg Cell Loading Test • 동적재하시험 • 동재하시험(Dynamic Loading Test) • 정동적재하시험(Statnamic Loading Test) • 의사정적재하시험(Pseudo Static Load Test)

  34. 동재하시험(Dynamic Loading Test) • High-Strain Dynamic Testing of Piles • ASTM D 4945(2000) • KS F 2591 • 유용한 정보제공: 지지력, 건전도, 항타시공관입성, 시간경과효과 측정가능 • 가장 보편적 사용 • 신뢰도 문제 제기 • 시험법의 문제가 아닌 수행자의 능력의 문제 • 동일 말뚝에 정재하 및 동재하 시험 실시하여 비교 후 동재하시험 적용(한국지반공학회, 2003)

  35. 말뚝시험법의 최근 동향 • 작년에 개최된 말뚝 관련국제 학회 • Geosupport 2004(올랜도, 2004.1) • Stresswave 2004(쿠알라룸푸르, 2004.8) • 시험법 관련 동향 • 동재하시험의 적극 활용 • 특히 현타말뚝의 건전도시험(CSL, PIT 등) 강조 • Osterberg cell 시험의 활용 • 동재하시험의 국제 조직 제안 • 교육, 자격, 시험결과 검증, 장비검정, D/B화 등

  36. 말뚝기초의 현황과 전망 • 말뚝기초의 재료 • 말뚝기초의 설계 • 말뚝기초의 시공 • 말뚝기초의 시험 및 품질 • 강관말뚝의 과제

  37. 강관말뚝 수요 동향(일본)

  38. 강관말뚝의 개선 사항 • 경제성 • 재료활용율 저조, 고강도 재료 활용 저조, 부식 • 관례적인 설계 • 환경적응성 • 한정된 저소음 저진동공법 • 내진기준강화에 적응 • 내진기준(2004): 3층이상 또는 연1000m2 이상 • 강관말뚝의 특장점 활용

  39. 강관말뚝의 과제 • 연구 개발 내용 • 강관말뚝의 고강도화 • 강관말뚝의 부식특성 • 강관말뚝의 최적설계 • 강관말뚝의 친환경공법 • 내진특성연구 • 홍보 및 교육 • 기술위원회 구성 • 홈페이지 구축 • 정규 교육 및 세미나

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