기성콘크리트말뚝의 지지력 산정방법

▒ 기출문제

- 103회 4교시 2번 : 기성콘크리트 말뚝의 지지력 예측방법의 종류 및 특성을 설명하시오.

- 93회 4교시 2번 : 기성콘크리트말뚝의 지지력 판단방법의 종류 및 유의사항에 대하여 설명하시오

- 83회 1교시 11번 : Rebound Check

- 70회 1교시 1번 : Rebound check

- 69회 1교시 7번 : Pile dynamic Analysis

- 65회 4교시 3번 : 파일 공사의 동재하시험시 유의사항을 기술하시오.

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▒ 개요

① 말뚝의 지지력은 말뚝선단지반의 지지력과 주변지반의 마찰력에 의한다.

② 말뚝의 허용지지력을 구하는 방법에는 여러가지가 있으나 토질, 말뚝의 종류, 경제성에 비추어 적절한 것을 선택하는 것이 필요하며,

③ 기성콘크리트말뚝, 강재말뚝과 같은 관입형 말뚝의 경우 재하시험에 의해 구하는 것이 가장 신뢰성이 크다.

 

▒ 말뚝의 지지력

① 말뚝의 지지력 = 말뚝선단지지력(Rp) + 주면마찰력(Rf)

② 말뚝의 허용지지력(Ra) = 극한지지력(Ru) / 안전율(Fs) 

▒ 말뚝의 지지력 판단방법

① 말뚝박기 시험(Pile driving test, Rebound check)

② 말뚝재하시험(정재하시험, 동재하시험)

③ 표준관입시험

④ 지반이 허용응력도에 의한 방법

⑤ 토질시험에 의한 방법

 

▒ 말뚝박기 시험(Pile driving test, Rebound check)

1) 정의

① 말뚝을 타격식으로 시험하는 방식으로 시험방법이 간단하고, 시공 도중에도 지지력 점검이 가능하다.

② 정적내력을 동적인 관입저항으로 추정하는데 무리가 있으며, 말뚝재하시험과 병행하여 시험한다.

 

2) 시험방법

① 기록지(모눈종이)를 말뚝에 부착

② 가이드 설치

③ 말뚝 1회 타격마다 연필을 가로로 이동

 

3) 측정

① 최종관입량 및 리바운드량을 측정

② 최종 10회 이상의 타격에 희한 평균값으로 동적지지력 산출

 

▒ 재하시험의 분류

1) 정재하시험

① 수직재하시험

- 고정하중 재하시험

- 인장(반력)말뚝 재하시험

- 지중 Anchor 재하시험

② 수평재하시험

- 쌍둥이 말뚝 수평재하시험

- 외말뚝 수평재하시험

2) 동재하시험

 

▒ 정재하시험

1) 정의

① 말뚝재하시험에는 하중-침하 관계로부터 지지력을 평가하는 정재하시험과 항타시 말뚝의 거동으로부터 지저력을 평가하는 동재하시험이 있다.

② 정재하시험방법은 크게 고정하중에 의한 방법과 인장(반력)말뚝에 의한 방법으로 구분한다.

 

2) 시험방법(완속재하시험방법)

① 하중단계 : 8단계(설계하중의 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 175%, 200%)

② 재하하중유지 : 최소 30분 유지 후 침하량이 0.25mm/h 이하될때 까지(최대 2시간)

③ 재하종료 : 설계하중의 200%에서 침하량이 0.25mm/h 이하 시 12시간 유지(이상인 경우 24시간 유지)

④ 제하하중 : 시험하중의 25%식 단계별로 1시간 간격으로 제하

 

3) 측정

① 시간

② 하중

③ 침하량(변위량)

 

4) 분석

① 하중(P)-시간(t)-침하(S) 등의 관계곡선을 도시화

② P-S 곡선분석

③ log P - log S 곡선분석

④ S - log t 곡선분석

▒ 동재하시험(Dynamic pile load test, Pile dynamic analysis)

1) 정의

① 동재하 시험은 말뚝에 변형율계와 가속도계를 부착하고 말뚝머리에 타격을 가함으로써 발생하는 응력파(Stress wave)를 분석하여 지지력을 측정하는 방법을 말한다.

② 비용과 소요시간 절감 및 작업관리가 용이한 장점이 있다.

 

2) 특징

① 비용 및 소요시간 절감

② 말뚝관입 중간시점의 말뚝 지지력 측정가능

③ 말뚝의 파괴 위치, 깊이별저항력 분포 측정가능

④ 항타장비 적합성, 말뚝의 건전도 측정가능

⑤ 대구경 현장타설 말뚝이 재하시험 용이

 

3) 시험방법

① 시험말뚝 두부정리 : 지상부분의 길이가 3D(D:말뚝지름) 정도

② 게이지 부착 구멍 천공 : 말뚝 두부에서 약 1.5~2D 이하 지점

③ 게이지 부착 : 고강도 볼트 사용하여 변형율계, 가속도계 부착

④ 초기값 입력 : 항타분석기에 말뚝길이, 단면적, 탄성계쑤 등 초기값 입력

⑤ 보정계수 입력 : 가속도계와 변형율계의 보정계수 입력

⑥ 해머거치 : 말뚝타격 해머를 말뚝에 거치

⑦ 게이지 점검 : 게이지 점검 테스트 실시, 이상유무 확인

⑧ 측정 : 항타시 가속도계와 변형율계에 의한 힘과 속도를 측정

 

4) 분석

① 항타분석기에 저장된 자료를 분석 프로그램을 이용하여 정밀 분석

② 측정된 파와 분석 재현된 파가 근접할 때까지 반복 계산, 매칭(matching)이라고 함

③ 매칭의 정도는 가능하면 3 내외

④ 매칭 정도가 수치상 표현이 가능하면 안전율 2.5, 불가하면 3.0

⑤ 극한지지력, 하중 침하량 곡선

 

5) 유의사항

① 측정을 위한 항타 시 편타가 발생하지 않도록 축선일치

② 게이지 설치시 볼트는 고강도 볼트 사용

③ 게이지 부착구멍의 크기, 말뚝표면과의 연직성 등은 시험결과에 큰 영향 미치므로 주의

④ 동재하시험은 당해 동에서 제일 불리한 조건의 말뚝에 시행

⑤ 시험용 해머는 진동해머를 제외한 유압해머, 드롭해머 등이 사용 가능

⑥ 시험용 해머는 시험하중의 1% 이상의 램중량을 가져야 한다.

 

▒ 시험빈도

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▒ 연관문제

기성콘크리트말뚝 - 파일의 시간경과효과 - 양방향 말뚝 재하시험

 

▒ 참고문헌(출처)

1) 건설공사 전문시방서 2007 : 토공 및 기초공사 27410 시험말뚝 시험과 말뚝재하 시험

2) KSF2445 말뚝의 압축 정재하시험 방법

3) KSF2591 말뚝의 동적재하 시험방법

4) 공동주택 PHC파일 공사괸리 시스템 구축 / 유재욱

5) 건축시공기술 핸드북 / 나균석, 박광호