기성콘크리트말뚝 지지력 예측

지지력 예측이란

기성콘크리트말뚝 지지력 예측은 선단지지력과 주면마찰력을 추정해 허용지지력을 정하는 과정이다.

말뚝이 받는 하중은 말뚝 끝의 지반이 받치는 힘과 둘레 흙의 전단 저항으로 나뉜다.

기성말뚝은 공장에서 만들어 현장에 반입·항타하는 대표적인 기초 말뚝이다.

지지력의 구성

말뚝의 축방향 극한 지지력 Qu는 극한 선단지지력 Qp와 극한 주면마찰저항력 Qs의 합이다.

Qp는 말뚝 끝 면적 Ab에 단위 선단지지력 qp를 곱한 값이다.

Qs는 주면 윤변 p와 깊이별 주면마찰력 fs를 구간 길이 ΔL에 대해 적분한 값이다.

두 성분의 비중은 지반에 따라 달라지므로 각각 산정한다.

예측 방법의 종류

지지력 계산 방법은 원리에 따라 정역학적 공식, 동역학적 공식, 정재하시험으로 나뉜다.

정역학적 공식은 흙의 강도 정수로 계산하며 Terzaghi, Meyerhof 공식이 대표적이다.

동역학적 공식은 해머 에너지와 최종 관입량으로 추정하며 Hiley 공식이 대표적이다.

정재하시험은 실제 하중을 가해 침하를 측정하므로 신뢰도가 가장 높다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 점을 정리한다. 먼저 지반에 따라 공식의 적용이 다르다.

시험말뚝은 실제 말뚝과 같은 조건으로 시공하며, 최종 관입량은 5~10회 타격의 평균으로 본다.

rebound check는 탄성변형량을 확인하는 절차다. Hiley 공식의 C1·C2 값을 구하는 데 쓰인다.

동역학적 공식은 재하시험이나 항타분석기 결과와 비교해 보정한 뒤 쓴다.

계산 예제

점성토의 비배수 조건에서는 선단지지력을 q_p = c_u N_c* 로 구한다.

예제는 직경 0.4m 말뚝이고 선단 면적은 0.126m², c_u는 100kPa이다. 관입비가 4 이상이면 N_c*는 9를 쓴다.

그러면 q_p는 100 × 9 = 900kPa이고, Q_p는 900 × 0.126 = 113.4kN이다.

여기에 주면마찰력 Qs를 더해야 극한지지력 Qu가 된다. 허용지지력은 안전율로 나눠 구한다.

정리

정리하자. 기성콘크리트말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면마찰력의 합이다.

사질토는 동역학적 공식, 점성토는 정역학적 공식을 기본으로 쓴다.

공식 추정값은 재하시험으로 확인하며 재하시험 결과가 우선한다.