말뚝머리와 기초 결합

말뚝머리와 기초 결합 개요

말뚝머리와 기초의 결합은 말뚝 두부를 확대기초에 일체로 묶는 접합이다.

상부 하중과 모멘트를 말뚝에 전달하므로 시공 품질이 구조 안전성을 좌우한다.

기술사 시험에서 용어형과 논술형으로 반복 출제되는 대표 주제다.

하중 전달 경로

기둥이나 벽체의 하중은 기초를 거쳐 말뚝으로 내려간다.

상부 구조의 연직력, 수평력, 휨모멘트는 말뚝두부를 지나 확대기초로 모인다.

확대기초에서 다시 말뚝으로 나뉘어 지지층까지 내려보내는 경로가 만들어진다.

결합부 강성에 따라 모멘트 전달 정도가 달라지므로 접합 조건을 먼저 정한다.

결합 방식의 세 가지 유형

말뚝머리 결합은 근입형, 일체형, 캡 연결형의 세 방식으로 나눈다.

근입형은 시공이 간단하지만 모멘트 전달 능력이 제한된다.

일체형은 정착길이를 충분히 확보해야 하므로 설계와 시공 점검이 중요하다.

강관말뚝은 두부보강 후 확대기초와 접합하는 것이 일반적이다.

두부보강과 정착길이

강관말뚝은 두부를 보강하지 않으면 국부 좌굴과 응력 집중이 생기기 쉽다.

두부보강에는 내부 콘크리트 충전, 철근 삽입 보강, 강재 앵커 보강이 있다.

말뚝 두부의 휨모멘트 전달 능력은 정착길이로 개략 평가한다.

부착응력을 이용한 이 식은 개념 이해용 개략식이며 정확한 값은 기준 조문을 따른다.

말뚝 개수별 수평하중 분담

말뚝 n개로 된 기초에 수평하중 H가 작용하면 균등 분담으로 본다.

즉 말뚝 하나가 받는 수평하중은 H를 n으로 나눈 값이다.

H가 300kN, n이 6인 경우를 계산해 보자.

실제로는 말뚝 배치와 강성에 따라 분담이 달라지므로 모멘트 검토를 함께 한다.

기존 말뚝과 신설 말뚝의 하중 분담

기존 벽체 구간에서 활하중을 뺀 기존 연직하중은 기존 말뚝만 부담한다.

활하중과 추가 연직하중은 기존 말뚝과 신설 말뚝이 기초강성에 따라 분담한다.

기존 말뚝의 허용지지력은 분담 하중을 초과할 수 없다.

직접 풀어 보자.

정리

말뚝머리 결합은 확대기초 매입, 철근 정착, 앵커 접합으로 이루어진다.

강관말뚝은 두부보강 후 확대기초와 접합하는 것이 일반적이다.

기존 말뚝과 신설 말뚝의 하중 분담과 지지력 상한을 구분해 기억한다.