말뚝기초의 설계

말뚝기초의 설계

 
말뚝이 비정형으로 배치되어 있는 경우 어떻게 해결 할 수 있을까 고민하다가
결국은 교과서대로 하는 것이 정석이다.
가장 중요한 것은 말뚝이 비정형으로 배치되어 있으므로 말뚝 도심을 구하는 것과
재하 하중을 말뚝 도심에 작용하도록 만드는 것이 될 것 같다.
 
1. 배열된 말뚝의 도심을 구한다.
2. 재하 하중을 말뚝 도심에 작용하는 하중으로 변경한다.
 

 
3. 변위법으로 말뚝기초 설계를 한다.
 
변위법에서 계산상 가정
1) 말뚝기초를 2차원 구조물로 해석한다.
2) 말뚝은 압축, 인발, 굽힘에 대하여 선형탄성적 거동을 나타내며 말뚝머리에서 축방향 및 축직각방향의 스프링 정수는 각각 하중에 상관없이 일정하다. 압축과 인발에 대하여 모두 같은 스프링 정수를 사용한다.
3) 확대기초는 강체로 해석되며 무리말뚝의 도심을 중심으로 회전한다.

변위법에 의한 계산좌표

 
 
말뚝의 축방향 스프링 상수
Kv = a * Ap * Ep / L
 
여기서 a는 말뚝 종류 및 시공법에 따라 달라진다.
출처:도로교설계기준해설(2008)
타입말뚝(타격공법) a= 0.014(L/D) + 0.72
타입말뚝(바이브로해머공법) a= 0.017(L/D) -0.014  
현장타설말뚝 a =0.031(L/D) - 0.150
내부굴착말뚝 a=0.010(L/D) + 0.360
프리보링말뚝 a=0.013(L/D) + 0.530
쏘일시멘트말뚝 a=0.040(L/D) + 0.150
 
 
 타입PC/PHC말뚝 a=0.013(L/D) + 0.610

 

지중에 근입된 반무한장 말뚝

말뚝기초의 휨모멘트

말뚝기초의 전단력

말뚝기초의 변위

 

지상에 돌출된 반무한장 말뚝

말뚝기초의 휨모멘트

 

말뚝기초의 전단력

말뚝기초의 변위

 
사용버
https://youtu.be/mLz4AZ86SlA

 
 
이음에 의한 감소
말뚝은 가늘고 긴 구조 부재이기 때문에 직경대비 길이(세장비)가 어떤 범위를 초과하면 시공 중 또는 시공 수 하중재하에 따른 좌굴 우려가 높아진다. 기성말뚝 또한 공장제품으로 신뢰도가 높지만 길이가 길어지면 현장 용접이음이 불가피하므로 재료의 하중지지능력이 저하되기 때문에 세장비와 용접 이음수를 고려하여 재료하중을 줄이게 된다.
 
말뚝이음에 의한 허용하중 감소율

이음방법	용접이음	볼트식이음	비고
감소율	50%/개소	10%/개소	매입말뚝인 경우 이음부 손상이 거의 없어서 이음방법별 감소율을 절반 적용

1. 이음시공시 이음부의 응력집중 가능성, 말뚝이음 부식, 휨강성 감소 및 이음부 휨 발생 영향
2. 말뚝 항타시 이음부 재료의 피로, 이음부 갈라짐이나 단면훼손, 볼트이음시 볼트 풀림 가능성 등이 있다.
 
장경비에 의한 지지하중 감소
긴말뚝은 연직으로 곧게 세우기 어려워 편심이나 휨 발생 가능성, 박으려면 타격에너지가 크게 되어 말뚝재질에 손상, 콘크리트 단면 및 품질의 균일성 유지 어려움 등등 말뚝의 허용응력 감소요인이 많게 된다.
이러한 감소요인은 말뚝길이가 같을수록 직경이 작으면 감소량이 더 크게 나타난다.
감소율은 장경비 L/d에 비례한다.
 
μ = [L/d - n]
 
μ : 장경비에 의한 말뚝의 허용응력 감소율(%)
L/d : 말뚝길이/말뚝직경 = 장경비
n : 허용응력을 감소시키지 않아도 되는 L/d의 상한값
 

말뚝 종류	n	장경비의 상한계
RC말뚝	70	90
PC말뚝	80	105
PHC말뚝	85	110
강관말뚝	100	130
현장타설 콘크리트 말뚝	60	80

 
장경비가 크며 이음부가 있는 경우 이음과 장경비에 의한 각각의 감소율의 합을 허용응력 감소율로 본다.
 
 
 
2022.02.05 - [ 업무관련] - 말뚝머리 결합 방법의 종류와 특징

말뚝머리 결합 방법의 종류와 특징

 
 

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