1. 현장타설 말뚝기초의 사용한계상태
1) 연직침하량 산정기준
[허용 연직침하량 기준]
- 국내의 기준서상에 현장타설말뚝의 허용 연직 침하량 기준은 25~30mm로 제시하고 있음
✓ 국도건설공사 설계실무 요령(2013) : 25~50mm
✓ 도로설계요령(2009) : 25~50mm
- 각변위(rad)에 대하여 별도의 기준을 제시하고 있는데 해당기준은 아래와 같음
✓ 도로교설계기준 : 단순교(0.008), 연속교(0.004)
✓ 국도건설공사설계실무요령(2016) : 1/300
[연직침하량 검토방법]
현장타설말뚝의 탄성변형을 포함하도록 수정된 Pells & Turner의 제안식(도로교 설계기준 해설, 2008)과 CFEM 식 두 종류가 있음.
< 도로교 설계기준 해설(2008)-Pells & Turner >
< Canadian Foundation Engineering Manual(1992) >
2) 수평변위 산정기준
[허용 수평변위 기준]
✓ 국가건설기준(KDS 11 50 20), 도로교설계기준(2016) : 38.0mm
- p-y해석 등의 정밀해석시 말뚝본체, 상부구조에 영향을 미치지 않는 변위까지 허용
✓ 구조물기초설계기준 해설(2015) : 상부구조 및 말뚝 부재의 안정성이 확보되는 변위
- 국외 : 38.0mm
- 국내 : 기초폭의 1% 이내
- 세장비 6.0이상인 경우 또는 지진하중 고려시 p-y해석
[수평변위 검토방법]
✓ 긴말뚝에 대한 Chang의 해석 방법을 적용할 수 있으나 제약사항이 있음.
✓ 구조물기초설계기준 해설(2015) : 탄성지반반력법의 해는 해석적 방법으로 kh가 일정한 경우에만 가능하며 kh의 분포가 깊이에 따라 다른 경우에는 수치적 방법으로 구할 수 있다.
✓ 또 다른 방법으로는 p-y 곡선을 이용한 비선형해석 방법이 있음.
- 말뚝의 변위증가에 의한 지반반력과의 관계는 비선형성을 보인다는 사실에 근거한 해석방법
- 말뚝의 횡방향 변위, 전단력, 모멘트, 지반반력 산정
- 하중-변위 관계를 이용한 지반의 비선형 해석을 통하여 수평변위 검토
2. 현장타설 말뚝기초의 극한한계상태
1) 연직지지력 산정기준
[연직지지력 저항계수 산정]
KDS 11 50 20 : 2016(깊은기초 설계기준, 한계상태설계법) 적용
[말뚝본체의 재료강도 산정]
[연직지지력 검토방법 : 국가건설기준(KDS 11 50 20 : 2016)]
[연직지지력 관련식]
2) 수평지지력 산정기준
[수평방향 저항계수]
✓ 국가건설기준(KDS 11 50 10 : 2016)
- 외말뚝 또는 무리 말뚝의 횡방향 저항 : 저항계수 1.0(모든 재료)
✓ 구조물기초설계기준해설(2015)
- 말뚝의 횡방향 지지력 : 저항계수 1.0(모든 토사 및 암반)
[수평지지력 검토방법]
[두부구속조건(π형 단일현장타설말뚝)]
✓ 교축방향 : 말뚝머리 자유
✓ 교축직각방향 : 말뚝머리 회전구속
3. 현장타설 말뚝기초의 극단상황한계상태
국가건설기준(KDS 11 50 10 : 2016) : 별도의 규정이 없는 한 극단상황한계상태에 대한 저항계수는 1.0의 값을 적용할 수 있다.