[스크랩] 기초구조

제 2장 기초 구조
2-1 개요
1. 기초의 정의
	건축물의 자중·적재하중·풍력·지진력·기타의 외력을 받아 이것을 안전하게 지반에 전달하는 건축물 하부의 지중구조부분을 총칭하여 기초라 한다.
2. 기초판의 형식에 의한 분류
	1)독립기초 : 기둥 1개를 기초판 1개로 받침 2)복합기초 : 지지하중이 다른 기둥 2개를 1개의 기초판으로 받침 3)연속기초 : 벽 또는 연속된 기둥을 띠모양의 기초판으로 받침 4)온통기초 : 지하실 바닥 전체를 기초판으로 하여 건물 전체를 받침
3. 지정의 형식에 의한 분류
	1)직접기초 : 기초판이 굳은 지반 또는 잡석다짐 위에 직접 오는 기초 모래지정, 자갈지정, 잡석지정, 밑창(버림)콘크리트지정 2)파일(Pile, 말뚝)기초 : 기초판에 말뚝을 박아 댄 기초 ㆍ기능상 분류 : 지지말뚝, 마찰말뚝, 다짐말뚝 ㆍ재료상 분류 : 나무말뚝, 기성콘크리트말뚝, 현장콘크리트말뚝, 강재말뚝 3)피어기초 : 상부하중을 피어를 통하여 힘을 받게 한 기초
4. 연약한 지반에 대한 대책
	상부구조의 조치 하부구조의 조치 ①건물의 경량화 ②건물의 길이를 너무 길게 하지 않을 것 ③건물의 강성(rigidity)을 높일 것 ④건물의 인동거리를 멀게 할 것 ①경질지반에 기초판을 지지할 것 ②경질지반이 깊을때는 마찰말뚝을 사용할 것 ③지하실을 설치할 것 ④동일건물의 기초에 이질지정을 두지 않을 것
5. 부동침하의 원인
	①지반이 연약한 경우 ②연약층의 두께가 상이한 경우 ③건물이 이질지층에 걸려 있을 경우 ④건물이 낭떠러지에 접근되어 있을 경우 ⑤부주의한 일부증축을 하였을 경우 ⑥지하수위가 변경되었을 경우 ⑦지하에 매설물이나 구멍이 있을 경우 ⑧지반이 메운땅일 경우 ⑨이질지정(또는 일부지정)을 하였을 경우 ⑩각 독립 기초판에 있어 지내력 여유의 차가 큰 경우
2-2 지반의 성질
1. 예민비(sensitivity ratio)
	① 흙의 압밀에서 진흙의 자연시료(자연상태대로 또는 자연상태로 채취한 것)는 어느 정도의 강도가 있으나, 그 함수율을 변화시키지 않고, 이기면 약하게 되는 성질이 있는 바, 그 정도를 나타낸 것을 말함. 즉, 예민비 = $$ { 자연시료의 강도} over {이긴시료의 강도 } ② 예민비에서 강도란 흙의 전단강도 또는 압축강도임 ③ 예민비는 진흙의 종류에 따라 다르며 간극비가 1보다 적은 것은 예민비가 1에 가까운 것이 많고, 간극비가 1보다 큰 것은 에민비가 4∼10정도의 것도 있다.
2. 공극률(percentage of void, void ratio)
	① 입상물질(흙, 시멘트, 골재 등) 전체의 용적에 대한 공극용적의 백분율, 즉, $$ n={Vv } over { V} × 100 % ② 공간율, 간극률 ③ 골재의 단위용적중 공극의 비율을 백분율로 나타낸 것이 골재의 "공극율"이고, 실적부분의 비율(%)은 "실적율" (solidvolume percentage) ④ V= $$ { rho- upsilon } over { rho }×100 (%), $$ d= {W } over { rho } × 100 (%) ※ v + d = 1에서 v : 공극률, d : 실적율 $$ rho : 골재의 비중   $$ {(g/cm }^{3} ), w = 골재의 단위용적 중량(kg/l) ⑤ 표준다짐의 경우 잔골재의 공극률은 45%, 굵은골재는 40% 정도임. ⑥ 콘크리트에서 공극율이 적은걸 쓰면 시멘트 용량이 적게들어, 콘크리트의 건조수축률이 적어짐(골재의 공극률은 적은 것이 좋음) ⑦ 기하학적으로는 크기가 같은 구형의 공극률은 약 26%임 (골재의 입형은 구형이 가장좋음)
3. 공극비(void ratio, 간극비)
	① 흙속의 흙입자 부분의 용적에 대한 공극의 용적비, 즉 $$ e= { Vv} over { Vs} (e : 공극비, Vv : 공극의 용적, Vs : 흙입자의 용적)
2-3 말뚝기초
1. 시험말뚝을 박을 때(시항타시) 주의사항
	①시험말뚝은 실제 사용할 말뚝과 똑같은 조건으로 할 것 ②시험말뚝은 3本이상으로 할 것 ③시험말뚝의 위치는 항상 정확한 위치에 수직으로 박을 것 ④연속적으로 박되 휴식시간을 두지 말 것 ⑤최종관입량은 5회 또는 10회 타격한 평균값을 쓸 것 ⑥소정의 침하량에 도달하면 그 이상 무리하게 박지 말 것
2. 본항타
	①말뚝머리가 깨지는 것을 방지하는 보호조치를 한다. ②소정의 관입깊이와 관입속도로 정확한 위치에 수직으로 타입한다. ③말뚝박기의 초기에는 말뚝 관입깊이가 1타격당 100-200mm가 되도록 램의 높이를 200-300mm로 낮게 설정하고 말뚝의 연직성을 확인하면서 서서히 타입한다. ④지지층까지의 중간박기는 최대관입량이 매회 300-700mm가 되도록 램의 높이를 조정하고 강타로 인한 과대한 타격응력이 발생되지 않도록 주의한다. ⑤항타시 인접한 말뚝이 솟아오를 경우는 타격력을 증가시켜 솟아오른 말뚝은 원지점 이하까지 다시 박는다. ⑥항타결과 관입길이가 설계길이 및 인접말뚝 관입길이에 비하여 현저히 차이가 발생하는 경우에는 인접위치에 확인항타를 시행하여 관입길이를 재확인 하여야 한다. ⑦말뚝은 기초설계와 시항타결과를 참조하여 안전지지력이 나올 수 있는 소요최종관입량이 확보되는 길이까지 관입시키며, 그 이상 무리하게 박지 않는다. ⑧자동항타검측기를 사용하여 최종관입량을 관리할 때 관입량이 급격히 줄어들면서 멈춤신호가 울릴 경우는 전석, 암반 등으로 인한 말뚝의 중파위험이 있으므로 즉시 항타작업을 멈추고 충분한 기술적 검토를 거쳐 항타의 계속여부를 결정하여야 한다. ⑨기존시설, 구조물 또는 도로에 인접하여 말뚝박기를 할 경우에는 인접구조물에 가까운쪽에서부터 박아야 한다.
3. 설계변경
	하부 지지지반이 급경사, 호박돌, 매립지 등 불규칙한 토층이어서 설계 및 시방서대로 시공할 수 없거나, 시항타 결과 말뚝의 길이, 재질, 시공방법 등을 변경할 필요가 있는 경우에는 지반조사 결과, 토질조건, 상부구조물 영향, 환경문제, 공사기간, 공사비 등을 검토하여 작성한 구조검토 결과와 도면, 사진 등 관계증빙서류가 포함된 설계변경 승인 요청서를 제출하여 승인을 받은 후 시공한다.
4. 지내력시험 : 하중시험
	① 재하판은 30∼45cm각의 강판으로 설치 매회의 재하는 1t이하로 하고, 예정하중(파괴하중)의 1/5이하로 하며, 각 재하에 의한 침하가 멎을때까지 침하량을 측정 ③총침하량이 2cm일때의 하중응력을 단기허용지내력도라 하고, 이 지내력도의 1/1.5을 장기허용지내력도라 한다. ④ 침하의 증가가 24시간에 0.1cm이하로 되었을 때 침하가 정지한 것으로 본다. ⑤ 매회의 재하는 침하가 멎을때까지 방치하였다가 하중을 가한다.

2-4 현장 콘트리트 파일
1. 개 요
	현장타설 콘크리트 말뚝이란 현장에서 소정의 위치에 구멍을 뚫고 콘크리트 또는 철근콘크리트를 충진해서 만드는 말뚝을 말하며, 건축물이 고층화ㆍ대형화되어감에 따라 기초공사시 환경공해 및 근접건물의 피해를 최소화하기 위해 소음ㆍ진동이 없는 현장타설 콘크리트 말뚝의 사용이 증가하고 있는 추세이다.
2. 공법선정시 고려사항
	①소요강도 확보 ②지반의 액상화 가능성 여부 ③말뚝의 지지층까지의 관입여부 ④소음ㆍ진동의 공해유발 요인
3. 현장타설 콘크리트 말뚝의 분류
	1)관입공법 : ①Pedestal Pile ②Simplex Pile ③Raymond Pile ④Franky Pile ⑤Compressol Pile 2)굴착공법 : ①Earth drill 공법 (Calweld 공법) ②Benoto 공법 (All casing 공법) ③R.C.D(Reverse Circulation Drill) 공법 3)Prepacked Con'c Pile : ①C.I.P(Cast-in-Place Pile) ②M.I.P(Mixed-in-Place Pile) ③P.I.P(Packed-in-Place Pile)
4. 현장타설 콘크리트 말뚝
가. 관입공법
1)Pedestal Pile [외관+내관, 구근형성]
	①Simplex Pile을 개량하여 지내력 증대를 위해 말뚝선단에 구근을 형성하는 공법으로서 ②외관과 내관의 2중관을 소정의 위치까지 박은 다음, 내관을 빼내고 관속에 콘크리트를 부어 넣고 내관을 넣어 다지며, 외관을 서서히 빼올리면 말뚝선단이 구근을 형성 ③구근은 파일선단의 지지력 증대를 위해 형성
2)Simplex Pile [외관(철제 쇠신) + 추]
	①외관을 소정의 깊이까지 박고 콘크리트를 조금씩 넣고 추로 다지며 외관을 빼내는 공법 ②외관끝에는 철제의 쇠신(Steel Shoe)을 대고 외관을 박는다.
3)Franky Pile [외관(주철제 원추형의 마개)+추, 합성말뚝]
	①심대 끝에 주철제의 원추형 마개가 달린 외관을 추로 내리쳐서 소정의 깊이에 도달하면, 내부의 마개와 추를 빼내고 콘크리트를 넣어 추로 다져, 외관을 조금씩 들어 올리면서 말뚝을 형성하는 공법 ②원추형 주철제 마개 대신에 나무말뚝을 사용하여 상수면 이하로 때려 박은 다음 Franky Pile의 형성과정을 밟으면 합성말뚝이 된다. ③소음과 진동이 적어 도심지 공사에 적합
4)Raymond Pile [얇은철판재의 외관 + 심대(core)]
	①얇은 철판재의 외관에 심대(core)를 넣어 지지층까지 관입한 후, 심대를 빼내고 외관내에 콘크리트를 다져 넣어 말뚝을 만드는 공법 ②연약지반에 사용
5)Compressol Pile [3개의 추]
	①구멍속에 잡석과 콘크리트를 교대로 넣고 무거운 추로 다지는 공법 ②1.0 - 2.5t 정도의 3개의 추(▼, □, ■)를 사용하여 천공, 타설 및 마무리 ③지하수가 많이 나지 않는 굳은 지반에 짧은 말뚝으로 사용 ④원시적인 방법으로 근래에는 사용하지 않음
나. 굴착공법
1)Earth drill 공법 (Calweld 공법)
	①정 의 ⅰ)미국의 Calweld사가 개발한 공법으로 칼웰드공법이라고도 함. ⅱ)회전식 drilling bucket으로 필요한 깊이까지 굴착하고, 그 굴착공에 철근을 삽입하고 콘크리트를 타설하여 지름 1-2m 정도의 대구경 제자리 말뚝을 만드는 공법 ②특징 ⅰ)장점 : - 제자리 콘크리트 파일중 진동.소음이 가장 적다.              - 기계가 비교적 소형이므로 굴착속도가 빠르다.              - 좁은 장소 작업이 가능하고, 지하수가 없는 점성토에 적당 ⅱ)단점 : - 붕괴하기 쉬운 모래층, 자갈층에는 부적당              - 중간 굳은층 굴착이 어렵다.              - Slime 처리가 불확실하여 말뚝의 초기침하 우려 ③시공순서 Flow Chart 굴착→  Casing 파이프 삽입 및 안정액 주입 →  Slime제거 →  철근망 넣기 →  Tremie관 삽입 → 콘크리트 타설 →  표준 케이싱 인발 ④시공시 유의사항 ⅰ)지표면의 붕괴방지를 위해 4-8m까지 표층 Casing하고, 벤토나이트로 공벽을 보호 ⅱ)Slime처리를 철저히 하여 지지력 확보 ⅲ)콘크리트 타설시 강도유지와 재료분리 방지로 콘크리트 품질 확보 ⅳ)폐액처리를 철저히 하여 환경공해 방지
2)Benoto 공법 (All casing 공법)
	①정 의 ⅰ)프랑스의 베노트사가 개발한 대구경 굴착기에 의한 현장타설 말뚝공법 ⅱ)케이싱튜브를 요동장치로 왕복요동 회전시키면서 유압잭으로 땅속에 관입시켜 그 내부를 헤머 그래브로 굴착하여 공내에 철근을 세운후, 콘크리트를 타설하면서 케이싱튜브를 요동시켜 뽑아내어 현장타설 콘크리트 말뚝을 구축 ②특징 ⅰ)장점 : - All Casing 공법으로 붕괴성 있는 토질에도 시공 가능              - 적용지층이 넓으며 장척말뚝(50-60m) 시공 가능              - 굴착하면서 지지층 확인 용이 ⅱ)단점 : - 기계가 대형이고 중량으로 기계장비가 고가              - 굴착속도가 느리다.              - Casing Tube를 빼는데 극단적인 연약지대, 수상(水上)에서는 반력이 크므로 적합하지 않음 ③시공순서 Flow Chart  Casing Tube 세우기 → Hammer grab로 굴착 → 동시에 Casing Tube 삽입 → 철근망 넣기 →  Tremie관 삽입 → 콘크리트 타설    ④시공시 유의사항 ⅰ)말뚝선단 및 말뚝주변의 지반이완 방지 ⅱ)유동성이 큰 고강도 콘크리트 사용 ⅲ)피압수 차단등 지하수 처리 철저 ⅳ)콘크리트 타설시 철근망이 뜨는 일이 있으므로 주의
3)R.C.D(Reverse Circulation Drill) 공법
	①정 의 ⅰ)독일의 짜르츠타사와 Wirth사가 개발 ⅱ)Reverse Circulation Drill로 대구경의 구멍을 파고, 철근망을 삽입하고 콘크리트를 타설하여 현장타설 콘크리트 파일을 구축 ⅲ)보통의 로터리식 보링공법과는 달리, 물의 흐름이 반대이고 드릴로드의 끝에서 물을 빨아올려, 굴착토사를 물과 함께 지상으로 올려 말뚝구멍을 굴착하는 공법으로, 역순환공법 또는 역환류공법이라고도 함. ②특징 ⅰ)장점 : - 시공속도가 빠르고 유지비가 비교적 경제적              - 해상작업 가능              - 타공법에서 문제가 많은 가는 모래층도 굴착 가능 ⅱ)단점 : - 정수압 관리가 어렵고 적절하지 못하면 공벽붕괴 원인              - 다량의 물 필요              - 호박돌층, 전석층 피압수시 굴착 곤란 ③시공순서 Flow Chart 표준 Casing 세우기 →  굴착 →  철근망 넣기 →  Tremie관 세우기 →  콘크리트 타설 →  표층 케이싱 인발 ④시공시 유의사항 ⅰ)지하수위보다 2m이상 물을 채워 공벽에 0.2kg/㎠이상의 정수압 유지 ⅱ)굴착속도가 너무 빠르면 공벽붕괴의 원인이 되므로 굴착속도를 지킨다. ⅲ)Tremie 선단은 공저에서 10-20cm 띄워 둔다.
4)굴착공법의 특성 비교
	굴착공법 종류 굴착기계 공벽보호 방법 Earth Drill 공법 drilling bucket 안정액(Bentonite) Benoto 공법 hammer grab Casing R.C.D 공법 특수 bit + suction pump 정수압(0.2kg/㎠)
다. Prepacked Con'c Pile
1)C.I.P 말뚝(Cast-in-Place Pile)
	①Earth Auger로 지중에 구멍을 뚫고 철근망을 삽입(생략가능)한 다음 모르타르 주입관을 설치하고, 먼저 자갈을 채운후 주입관을 통하여 모르타르를 주입하여 제자리 말뚝을 형성하는 공법 ②지름이 크고 길이가 비교적 짧은 말뚝에 이용
2)P.I.P 말뚝(Packed-in-Place Pile)
	①연속된 날개가 달린 중공의 Screw Auger의 머리에 구동장치를 설치하여, 소정의 깊이까지 회전시키면서 굴착한 다음, 흙과 Auger를 빼올린 분량만큼의 프리팩트 모르타르를 Auger 기계의 속구멍을 통해 압출시키면서 제자리 말뚝을 형성하는 공법 ②Auger를 빼내면 곧바로 철근망 또는 H형강 등을 모르타르속에 꽂아서 말뚝을 완성하기도 함
3)M.I.P 말뚝(Mixed-in-Place Pile)
	①Auger의 회전축대는 중공판으로 되어 있고, 축선단부에서 시멘트 페이스트를 분출시키면서 토사를 굴착하여 토사와 시멘트 페이스트를 혼합 교반하여 만드는 일종의 Soil Con'c 말뚝이다. ②Auger를 뽑아낸 뒤에 필요에 따라 철근망을 삽입한다.
5. 시공시 주의사항
1)수직도
	①굴착기계에 경사계를 장착하여 수직도 체크 ②오차 10㎝이내 시공
2)선단지지 교란
	①구멍내 수위가 지하수위보다 낮을 경우 공벽 붕괴 ②구멍내 수위를 지하수위보다 높게 유지
3)Slime 처리
	①굴착저면에 퇴적하여 말뚝 선단지지력이 저하 ②수중펌프 사용하여 제거
4)기계인발시 지반 이완
	①기계인발을 빨리 인발할 경우 지반붕괴현상 발생 ②기계인발을 천천히 하여 진공에 의한 흡인력 발생 방지
5)피압수
	①피압수에 의한 부풀음으로 공벽붕괴현상 발생 ②피압수 발생지역에 배수공법으로 수압 저하
6)공벽유지
	①안정액 관리 철처 ②표층에서 6m 정도는 케이싱을 사용 ③정수압 유지(0.2kg/㎠이상)
7)콘크리트 품질 확보
	①타설시 재료분리 방지 ②유동성이 큰 고강도 콘크리트 사용
8)안정액 관리
	①지질에 맞는 안정액 선택 ②안정액의 퇴적으로 인하여 굴착심도를 유지 못하기 때문에 신선한 안정액과 교체
9)공해관리
	①소음.진동 없는 공법 채용 ②벤토나이트 분리시설 및 건조 처리
10)규격관리
	①말뚝단면 과소방지(말뚝단면〉설계단면) ②지지층에 1m이상 관입시켜 지지력 확보
6. 결 언
	①도심지 건축물이 고층화.대형화 되어 감에 따라 기초말뚝지정을 시공함에 있어서, 인접건물의 피해와 환경공해 발생을 방지하기 위한 방법으로 현장타설 콘크리트 말뚝이 확대ㆍ시행 ②Slime관리 및 처리를 철저히 하여야 하며, 환경공해관리와 굴착기계의 소형화로 시공성을 향상시키고 무소음.무진동 공법의 기술개발과 연구에 박차를 가해야겠다.
2-5 터파기 및 흙막이
1. 터파기 공법 종류
1) 모양에 따른 분류
	①구덩이파기 - 독립기초 형태 ②줄기초파기 - 연속줄기초 형태 ③온통파기 - MAT기초
2) 형식에 따른 분류
	①Open Cut Method ②Island Cut Method : 굴착공사장 주위에 H형강 Pile 또는 Sheet Pile을 설치한 후, 중앙부를 먼저 굴토하고 기초와 지하구조체를 시공한다. 이 구조체로부터 흙막이벽 역할을 하게 하고, 외주부를 굴착하여 구조체를 시공하는 방법이다. 굴착면적이 넓고 깊이가 비교적 얕은 경우에 효과적이다. ③Trench Cut Method : 흙이 대단히 연약하여 전체를 일시에 굴착할 수 없고, 굴착깊이가 얕은 경우 중앙부분을 남겨두고 흙막이 벽측부터 흙파내기후 외주구조체를 먼저 시공하여 이 구조체가 토압을 받도록 하고, 나머지 중앙부분을 나중 흙파기를 하는 공법으로, 확실한 안정성은 있으나 가설공사가 많고 공기가 길어진다. ④Top Down Method : 흙막이벽으로 설치한 Slurry Wall을 본 구조체의 벽체로 이용하고 기둥과 기초를 시공한 다음 점차 지하로 진행하면서 동시에 지상구조물도 축조해가는 공법
2. 지하수 대책
	①집수정 설치 : 터파기 저면에 집수정을 설치하고 유입된 물을 펌프로 배수 ②Deep Well : 터파기면 옆에 깊은 우물을 파고 수중펌프로 배수 ③진공 Deep Well : Deep Well 공법으로는 배수가 잘되지 않을 때 진공상태로 배수 ④웰포인트 공법 : 지중에 pipe(집수관)를 1-2m 간격으로 박고 well point를 사용하여, 지하수를 진공펌프로 흡입탈수하여 지하수위를 저하시키는 공법. 이와같이 지하수위를 낮추어서 탈수하는 방법으로 최고 10m까지 저하시킬 수 있으나, 일반적으로 6m 정도까지 이용.
3. 흙막이 공법의 분류
1) 지지방법
	①자립공법 : 지지가 없이 흙막이 자체로 지지, 가설비용 절감 및 공기단축 ②버팀대공법 : 버팀대를 이용 흙막이를 지지, 가설재 소요가 많음 ③Earth Anchor 공법 : 지중에 Anchor를 설치, 지하매설물 사전 확인
2) 구조방법
	①H-Pile + 토류판 ②Sheet Pile(널말뚝) : 기성 Sheet Pile을 연속해서 박는다. ③Slurry Wall 공법 : 지수벽, 구조체 등으로 이용하기 위해 지하로 크고 깊은 트렌치를 굴착하여 철근망을 삽입후, 콘크리트를 타설한 panel을 연속으로 축조해 나아가는 벽식 공법 ④Top-Down 공법 : 흙막이벽으로 설치한 Slurry Wall을 본 구조체의 벽체로 이용하고 기둥과 기초를 시공한 다음 점차 지하로 진행하면서 동시에 지상구조물도 축조해가는 공법
3) 형식
	①관입공법 ②굴착공법
4. 흙막이 공사의 필요성
	①지반붕괴 방지 ②지하공사의 안전성 확보 ③인접대지 침하방지 ④인접구조물 및 주민에 대한 안전대책
5. 흙막이 공법의 종류별 특성
	①자립공법 : 지지가 없이 흙막이 자체로 지지, 가설비용 절감 및 공기단축 ②버팀대(Strut)공법 : 버팀대를 이용 흙막이를 지지, 가설재 소요가 많음 ③Earth Anchor 공법 : 지중에 Anchor를 설치, 지하매설물 사전 확인 ④H-Pile 공법 : 공장생산된 H-Pile을 박고 토류판을 끼움 ⑤Sheet Pile 공법 : 기성 Sheet Pile을 연속해서 박는다.

출처 : rmxyvrnd의 블로그

글쓴이 : 은이왕 원글보기

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