스마트복합말뚝 Ⅰ2021-03-02T12:16:31+00:00

스마트복합말뚝 Ⅰ(SC)

공법개요

PHC말뚝을 시공한 후, 수평력과 휨모멘트가 큰 말뚝 상부는 강관을 삽입 · 거치하고 콘크리트를 충전한 말뚝 지지층 심도변화로 인한 설계와 시공이 불일치하여 발생하는 안전성과 경제성 및 품질관리의 어려움을 해결한 말뚝

시공관리와 품질확보가 용이한 말뚝

  • 지지층 심도변화로 설계심도와 동일한 위치에 강관을 배치하기 어려움
    → 시공관리 어려움
  • 설계 심도보다 덜 근입된 경우
    → 구조안전성 미확보
  • PHC말뚝 시공 후, PHC말뚝 만으로 단차조절, 보강깊이 만큼 강관 삽입 · 거치
    → 시공관리 편리
  • 강관과 PHC말뚝 이음작업 및 이음부 품질검사 불필요

보다 경제적인 말뚝

  • 강관말뚝 대비 5~40% 원가 절감
  • 기존 복합말뚝 (강재량 多, 이음작업 등)대비 5~15% 원가 절감
  • 기존 복합말뚝은 강관말뚝 두부절단에 따른 자재비 손실 (강관말뚝 할증5%)
  • 기존 복합말뚝은 설계심도보다 더 근입된 경우 → 강관말뚝 자재비 증액
  • 스마트 복합말뚝은 PHC말뚝 두부절단으로 자재비 손실 (PHC말뚝 할증3%)
  • 스마트 복합말뚝은 설계 심도보다 더 근입된 경우 → PHC말뚝 자재비 증액

보다 내력이 우수한 말뚝

  • 동일직경 강관말뚝(두께 12mm) 대비 축강성(EA) 2.6배, 휨강성(EI) 1.4배, 전단강성(GA) 2.9배 큼 → 말뚝 변형량이 작고, 내진성능 우수
  • 강 콘크리트 합성효과로 각 구성 부재의 내력보다 더 큰 내력 발휘 → 구조성능 우수
  • 강관말뚝과 PHC말뚝 이음으로 인한 허용응력 감소(5~10%)없이 내력 100% 활용

복합말뚝 특징비교

구분 스마트복합말뚝Ⅰ (SC) 기존 복합말뚝
개요도
강관 삽입 · 거치 콘크리트 충전 이음장치 부착 말뚝이음
구성품 상부 : PHC 말뚝 + 강관 + 콘크리트
하부 : PHC말뚝
상부 : 강관말뚝 + 이음장치
하부 : PHC말뚝
개요 PHC말뚝을 시공한 후, 수평력과 휨모멘트가 큰 상부는 강관을 삽입 · 거치하고, 콘크리트를 충전하여 시공하는 말뚝공법 PHC말뚝과 강관말뚝을 연결하여 복합말뚝을 제작한 후, 수평력과 휨모멘트가 큰 상부는 강관말뚝이 위치하게 하고, 하부는 PHC말뚝이 위차하도록 시공하는 말뚝공법
특징



  • 동일직경 강관말뚝(두께 12mm) 대비 축강성(EA) 2.6배, 휨강성(EI) 1.4배, 전단강성(GA) 2.9배 크므로 변형량이 작고, 내진성능 우수
  • 보강길이가 설계와 동일하여 구조 안정성 우수
  • 강과 콘크리트의 합성효과로 구성 부재의 내력보다 더 큰 내력 발휘 → 구조성능 우수
  • 이음부 손상 우려에 따른 허용응력 감소 없이 내력의 100% 활용
  • 강재부식이 없어 내구성 우수
  • 지지층 심도가 얕아져 이음부가 설계심도보다 상부에 위치하게 되면 설계보다 내력이 작은 PHC말뚝이 설치되어 구조 안정성에 문제가 발생할 수 있음
  • 강관말뚝과 PHC말뚝 이음으로 인한 이음부 손상우려에 따른 허용응력 5~10% 감소
  • 서로 다른 재료를 용접 또는 볼트 연결하여 구성한 말뚝으로 응력집중시 이음부 취약
  • 부식으로 인한 내구성 감소


  • 지지층의 변화와 관계없이 PHC말뚝을 시공한 후, 강관을 삽입 · 거치하고 콘크리트를 타설하므로 시공이 간단하고 품질관리가 용이
  • 강관과 PHC말뚝의 이음작업 및 이음부 품질검사 불필요
  • 강관말뚝에 이음장치 부착, 강관말뚝과 PHC말뚝현장 용접, 복합말뚝 이음부 지중 위치 확인 등 시공이 복잡
  • 지지층의 심도 변화로 설계 심도와 동일한 위치에 강관을 배치하기 위해서는 철저한 시공 및 품질관리 필요


  • 복합말뚝 제작에 필요한 이음작업이 없고, 강재 소요량이 작아 경제성 우수
  • 말뚝 두부 절단 및 지지층 심도 변화를 PHC말뚝으로 조절하므로 경제성 우수
  • 복합말뚝 제작에 이음이 없어 허용응력 감소 없이 내력 100% 활용으로 경제성 우수
  • 복합말뚝 제작에 이음작업이 소요되고, 강재 소요량이 많아 경제성 미흡
  • 말뚝 두부 절단 및 지지층 심도 변화를 PHC말뚝대비 4배 정도 고가인 강관으로 조절하므로 경제성 미흡
  • 복합말뚝 제작에 이음이 소요되고, 이음에 따른 허용응력 5~10% 감소로 경제성 미흡

안전성검증

「한국강구조학회」에서 실험 및 수치해석을 통해 안전성을 검증한 결과, 스마트복합말뚝 Ⅰ(SC)는 합성거동을 하고,
이로 인하여 각 부재가 보유한 내력보다 더 큰 내력을 발휘한다는 결과를 얻음으로써 안전성이 입증되었습니다.

  • 스마트복합말뚝 (SC)은 부착길이를 5m 이상을 확보하면 부착력이 강관 내력보다 크므로 부착력으로 강관 내력 이상을 지지할 수 있을 것으로 판단된다.
  • 그리고 스마트복합말뚝 (SC)은 합성거동을 하고, 이로 인하여 각 부재가 보유한 내력보다 더 큰 내력을 발휘하는 것으로 판단된다.
  • 또한 스마트복합말뚝 (SC) 두부보강방법은 도로교설계기준 해설(2008)에서 요구하는 휨강도보다 더 크므로 충분한 구조적 안전성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

수치해석결과

  • 탄성한계상태와 최대하중상태에서 주요 부재인 지지봉 및 보강철근에 발생하는 최대 주인장응력값이 설계기준에 규정된 값 보다 작아서 규정을 만족하고 있는 것으로 판단된다.

* (사용 프로그램: ANSYS)

탄성한계상태

최대하중상태

시공순서

  • 말뚝을 일괄 시공한 후, 말뚝 두부를 정리하고, 두부 보강철근 일체 결합형 강관을 보강길이까지 삽입한 다음, 콘크리트를 충전하여 스마트복합말뚝 (SC)과 두부보강공사 완료

1. PHC말뚝 반입

2. 강관 반입

3. PHC말뚝 시공

4. 말뚝 두부 절단

5. 강관 인양

6. 강관 삽입 · 거치

7. 콘크리트 충전

8. 두부보강 철근 배근

9. 기초 콘크리트 타설

 기술자료 다운로드

스마트복합말뚝Ⅰ 특별시방서
한국강구조학회 안전성 보고서
공법비교표(말뚝)
공법비교표(복합말뚝)
지반공학회논문

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