말뚝재하시험

☞ KDS 41 20 00 : 2018 건축물 기초구조 설계기준

 

■ 용어정리

1. 말뚝

(1) 말뚝의 극한지지력 : 말뚝이 지지할 수 있는 최대의 수직방향 하중

(2) 말뚝의 허용지지력 : 말뚝의 극한지지력을 안전율로 나눈 값

(3) 말뚝의 허용지내력 : 말뚝의 허용지지력 내에서 침하 또는 부등침하가 허용한도 내로 될 수 있게 하는 하중

2. 지반

(1) 지반의 극한지지력 : 구조물을 지지할 수 있는 지반의 최대저항력

(2) 지반의 허용지지력 : 지반의 극한지지력을 안전율로 나눈 값

(3) 지반의 허용지내력 : 지반의 허용지지력 내에서 침하 또는 부등침하가 허용한도 내로 될 수 있게 하는 하중

 

■ 조사방법

토질시험, 표준관입시험, 샘플링, 원위치시험 및 지하수에 관한 조사는 다음과 같이 한다.

(1) 토질시험, 샘플링의 방법은 한국산업규격(KS)에 따른다.

(2) 평판재하시험의 재하판은 지름 300 mm를 표준으로 하고, 최대 재하하중은 지반의 극한지지력 또는 예상되는 설계하중의 3배로 한다. 재하는 5단계 이상으로 나누어 시행하고 각 하중 단계에 있어서 침하가 정지되었다고 인정된 상태에서 하중을 증가한다.

(2) 말뚝재하시험은 KDS 41 10 10(10)에 따르고, 말뚝의 재하시험에서 최대하중은 원칙적으로 말뚝의 극한지지력 또는 예상되는 설계하중의 3배로 한다.

(3) 말뚝박기시험에 있어서는 말뚝박기기계를 적절히 선택하고 필요한 깊이에서 매회의 관입량과 리바운드량을 측정하는 것을 원칙으로 한다.

(4) 지하수에 관한 조사는 각 지층별로 수위 및 투수계수를 측정한다.

 

■ 말뚝의 허용지지력

1. 타입말뚝

타입말뚝의 허용지지력은 4.4.2.5에 따른 허용압축응력에 최소단면적을 곱한 값 이하, 재하시험을 할 경우에는 항복하중의 1/2 및 극한하중 이하 값의 1/3 중 작은 값으로 하고, 재하시험을 하지 않는 경우는 지지력산정식에 따라 구해지는 극한지지력의 1/3 중에서 가장 작은 값으로 한다.

 

2. 매입말뚝 및 현장타설콘크리트말뚝

매입말뚝 및 현장타설콘크리트말뚝의 허용지지력은

① 4.4.2.5에 따른 허용압축응력에 최소단면적을 곱한 값 이하, 

② 재하시험결과에 따른 항복하중의 1/2 및

③ 극한하중의 1/3 

①②③ 중 가장 작은 값으로 한다.

④ 다만, 현장타설콘크리트말뚝에서 재하시험을 하지 않을 경우에는 지지력산정식에 따라 구해지는 극한지지력의 1/3 이하의 값으로 할 수 있다.

3 선단개방말뚝

4.4.2.1에 있어서 선단개방말뚝의 허용지지력을 지지력산정식에 따라 구할 경우에는 선단폐색효과를 고려할 수 있다.

4 마찰말뚝

점성토 중의 마찰말뚝에 대하여는 토질, 말뚝개수, 말뚝간격 및 길이에 따라 무리말뚝으로서 지지력을 검토한다.

5. 말뚝재료의 허용응력

말뚝재료의 허용응력은 표-1에서 정하는 값으로 하고, 이음 및 세장비에 따른 저감은 표-2에 따른다.

표-1 압축을 받는 콘크리트의 허용압축응력
조건	최대허용응력
① 영구케이싱이 없는 현장타설콘크리트	0.30fck
② 강관 및 이외 영구케이싱 또는 암 내부의 현장타설콘크리트	0.33fck
③ 영구케이싱 내부의 현장타설콘크리트	0.40fck

표-2 세장비에 따른 허용응력 감소의 한계값
말뚝 종류	n	세장비의 상한값1)
RC말뚝	70	90
PC말뚝	80	105
PHC말뚝	85	110
강관 말뚝	100	130
현장타설콘크리트말뚝	60	80
주 1) 세장비에 따른 말뚝재료의 허용응력 감소를 감안하더라도 세장비의 상한값 이상의 긴 말뚝은 설계하지 않는 것이 좋다.

이음말뚝으로 세장비가 보다 큰 경우의 허용압축응력에 적용하는 저감률은 위의 각항에 따라 정해진 각 저감률의 합으로 한다.

6. 지반침하의 고려

지반이 침하할 염려가 있는 지층을 관통하고 있는 지지말뚝의 허용지지력에 대해서는 유효한 방법에 따라 부마찰력을 저감하거나 또는 7.에 따라 말뚝에 작용하는 부마찰력을 고려하는 것으로 한다.

7. 말뚝에 작용하는 부마찰력

지반침하가 생기는 지역 및 그 가능성이 있는 지역으로 15 m 이상에 걸쳐 압밀층 및 그 영향을 받는 층을 관통하여 타설된 말뚝 설계에 있어서 일반하중에 대한 검토 외에 말뚝 주면에 하향으로 작용하는 부마찰력에 대해 다음의 각항에 따라 말뚝내력의 안정성을 검토하여야 한다.

 

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☞ KDS 41 10 10 : 2018 건축구조기준 구조검사 및 실험

 

■ 말뚝재하시험

▶ 말뚝재하실험에는 압축재하, 인발재하, 횡방향재하실험이 있으며, 다음 사항을 고려하여 계획한다.

 

▷ 말뚝재하실험 - 압축재하 개념

 

(1) 말뚝재하실험을 실시하는 방법으로는 정재하실험방법 또는 동재하실험방법을 고려할 수 있으며

설계지지력이 수천 톤에 이르는 현장타설말뚝의 경우에는 양방향 재하실험방법을 고려할 수 있다.

(2) 말뚝재하실험의 목적은 다음과 같다.

① 지지력 확인

② 변위량 추정

③ 건전도 확인

④ 시공방법과 장비의 적합성

⑤ 시간경과에 따른 말뚝지지력 변화

⑥ 부주면 마찰력

⑦ 하중전이 특성

(3) 압축정재하실험의 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우

① 전체 말뚝개수의 1% 이상 (말뚝이 100개 미만인 경우에도 최소 1개) 실시하거나

② 구조물별로 1회 실시하도록 한다.

(4) 기성말뚝에 대한 동재하실험을 실시할 때에는 다음 사항에 따라 실험방법과 횟수를 정한다.

① 시공 중 동재하실험(end of initial driving test)은 시공장비의 성능 확인, 장비의 적합성 판정, 지반조건 확인, 말뚝의 건전도 판정, 지지력 확인 등을 목적으로 실시한다. 재하실험 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 전체말뚝 개수의 1% 이상(말뚝이 100개 미만인 경우에도 최소 1개)을 실시하도록 한다.

② 시공 중 동재하실험이 실시된 말뚝에 대한 시간경과효과 확인을 위하여 지반조건에 따라 시공 후 일정한 시간이 경과한 후 재항타동재하실험(restrike test)을 실시한다. 재항타동재하실험의 빈도는 ①에서 정한 수량으로 한다.

③ 시공이 완료되면 본시공 말뚝에 대해서 품질 확인 목적으로 재항타동재하실험을 실시하여야 하며 이의 시험빈도는 ①에서 정한 수량으로 한다.

(5) 지형 및 지반조건, 시공장비, 말뚝종류 등 제반 시공조건이 변경될 때에는 실험횟수를 추가하도록 시방서에 명기한다. 또한 중요 구조물일 때에는 실험횟수를 별도로 정할 수 있으며, 필요시 발주자와 협의하여 재하하중의 규모를 증가시킬 수 있다.