말뚝기초의 설계 기준과 지지 방식

핵심 정리

말뚝기초는 상부 지반이 견고하지 못해 얕은 기초로 하중을 전달하기 어려울 때 쓰는 깊은 기초이다. 가늘고 긴 말뚝을 지반에 박아 지반의 지지력과 말뚝 표면의 마찰력으로 구조물을 지탱하는 것이 이 기초의 의의이다. 연약 지반에서는 말뚝으로 하중을 연약층 하부의 암반층까지 전달하기도 한다.

말뚝은 하중을 지반에 전달하는 방식에 따라 나뉜다. 지지말뚝은 연약층을 관통해 굳은 지반이나 암층에 도달시켜 선단 저항으로 지지력의 대부분을 얻는 말뚝이다. 이와 달리 마찰말뚝은 지지력의 대부분을 주면 마찰로 지지하는 말뚝이다. 따라서 지지말뚝에서는 선단이 지지층에 닿는지가 핵심이 된다. 현장타설콘크리트말뚝의 선단부는 지지층에 확실히 도달시켜야 한다.

말뚝의 보강도 원칙과 규격이 나뉜다. 현장타설콘크리트말뚝은 특별한 경우를 제외하고 띠철근 또는 나선철근으로 보강해야 한다. 횡방향철근의 구체 기준도 정해져 있다. 현장타설말뚝의 횡방향철근은 직경 10mm 이상의 폐쇄띠철근이나 나선철근을 쓰고, 말뚝머리부터 말뚝직경의 3배 구간은 주철근직경의 8배와 150mm 중 작은 값 이하 간격으로 한다. 이 두부 구간의 간격이 별도로 규정되는 것은 항타 과정에서 말뚝머리가 손상되기 쉽기 때문이다.

말뚝 머리는 파일캡이 묶는다. 파일캡은 말뚝 머리를 묶어 기둥 하중을 말뚝에 전달하는 부재이다.파일캡은 말뚝 머리를 묶어 기둥 하중을 말뚝에 전달하는 부재이다. 기초판 설계에서 말뚝 반력은 각 말뚝 중심에 집중된다고 가정하여 휨모멘트와 전단력을 계산할 수 있다. 전단 검토에서는 말뚝 중심이 검토 단면에서 말뚝지름의 1/2 이상 내측에 있으면 그 말뚝 반력은 전단력으로 보지 않는다.

설계에서 함께 봐야 할 힘으로 부마찰력이 있다. 부마찰력은 지지층에 근입된 말뚝 주위 지반이 침하할 때 말뚝 주면에 하향으로 작용하는 마찰력이다. 이 힘은 말뚝에 가해지는 하중을 키우는 방향으로 작용하므로 기초 설계의 부담이 된다.

자세히

지지 방식과 선단 도달

지지말뚝과 마찰말뚝은 같은 말뚝이라도 지지력을 얻는 곳이 달라 설계에서 확인할 항목이 다르다. 두 말뚝을 나란히 놓으면 다음과 같다.

연약 지반에서 말뚝 선단을 암반층까지 내리면 지지층의 상태가 지지력을 좌우한다. 지지층 위에서 멈춘 말뚝은 선단 저항을 기대할 수 없으므로 지지말뚝으로 설계할 수 없다. 두 말뚝의 구분은 지지력을 어디서 얻느냐를 기준으로 한다.