TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(5) 일반적으로 지반의 침하거동은 특정지점에 대한 제한된 자료로부터 예측된다. 따라서 지반의 침하거동의 예측치를 실제에 적용하는 데에는 한계성이 있으므로 예측한 지반의 침하거동은 현장측정을 통해서 확인되어야 한다.
(6) 사용하중상태에서 침하속도 및 침하량이 예측값과 부합되는지를 판단하고 대책이 요구되는 경우 구조물 준공 후 일정기간동안 침하를 관측한다.
4.4.7 지반반력계수
(1) 지반반력계수는 지반의 탄성변형에 의한 변위량과 지반반력을 계산하고 얕은기초의 안정을 해석하는데 이용한다.
(2) 지반반력계수는 지반의 변형계수 뿐만 아니라 기초 재하면의 형상과 치수 및 강성, 지반변형의 크기, 재하속도, 반복횟수 등에 따라 달라지므로 이를 고려하여 정한다.
4.4.8 특수조건에서의 얕은기초 설계
다음과 같은 경우에는 얕은기초의 특수조건으로 보고 설계한다.
(1) 강도가 작은 토층을 지지층으로 하거나, 높이가 높은 구조물에 대해서는 지진의 영향을 고려하여 설계한다.
(2) 지지층의 변화가 현저한 경우, 비탈면에 인접한 경우, 기초지반이 2개층 이상인 경우, 평면치수가 현저히 큰 경우에 대해서는 관련 요소를 종합적으로 판단하여 설계한다.
(3) 시공에 의해 지반이 교란되어 다짐 등으로 지반강도를 회복할 수 없는 경우와 단계 시공으로 각 단계가 일체구조로 되는 경우에는 필요한 안정검토를 수행해야 한다.
4.4.9 얕은기초 본체의 설계
얕은기초의 본체는 상부구조의 하중, 자중, 토압, 지반반력 등으로부터 결정되는 단면력에 대해서 KDS 24 14 20 (4.15.2) 및 KDS 24 14 30(4.3)을 따라 설계한다. 단, 지진의 영향을 고려하는 경우에는 KDS 24 17 10에 따른다.
4.4.10 얕은기초 저면의 처리 및 되메움 재료
(1) 기초저면의 처리
얕은기초의 저면은 지지지반에 밀착되고 수평하중에 대한 전단저항을 갖도록 처리해야 한다.
(2) 되메움 재료
기초의 근입부분에 수평력을 분담시키는 경우에는 되메움 재료, 시공조건 등을 설계서에 명시해야 한다.
4.5 깊은기초의 지반공학적 설계
4.5.1 말뚝기초
(1) 기본 조건
말뚝기초는 작용 외력이 허용지지력 이하가 되게 하고, 기초 및 상부구조물의 변위가 각각 허용치 이하가 되도록 설계해야 한다. 허용지지력 및 허용변위는 각각 말뚝의 축방향 및 횡방향의 경우에 대하여 검토해야 하며, 허용지지력은 지반의 허용지지력과 말뚝의 허용하중을 비교하여 작은 값으로 해야 한다.
(2) 하중의 분담
① 말뚝기초의 연직하중은 말뚝에 의해서만 지지되는 것으로 설계하며 기초 푸팅의 지지효과는 무시한다. 다만, 기초의 지지효과에 대하여 신뢰할 수 있는 경우에는 이를 고려한다.
② 말뚝기초의 횡방향 하중은 말뚝에 의해서 지지되는 것으로 한다. 다만, 기초의 깊이가 깊고 되메움이 잘 다져져서 횡방향 하중을 분담할 수 있다고 판단될 때에는 기초측면의 횡방향 지지력을 고려할 수 있다.
(3) 말뚝의 배열과 간격
① 말뚝의 배열은 연직하중 작용점에 대하여 가능한 한 대칭을 이루며 각 말뚝의 하중 분담률이 큰 차이가 나지 않도록 한다.
② 말뚝 간격은 최소한 말뚝중심 간의 거리가 말뚝직경의 2.5배 이상, 기초측면과 말뚝중심 간의 거리는 최소한 말뚝직경의 1.25배 이상으로 한다.
(4) 말뚝의 축방향 허용압축지지력
① 말뚝의 축방향 허용압축지지력은 말뚝을 지지하는 지반이 지지력 부족으로 인한 전단파괴를 일으키지 않는 조건을 고려한 허용하중, 말뚝의 허용변위를 고려한 허용하중 및 말뚝본체 재료의 허용압축응력을 고려한 허용하중을 비교하여 그 중 작은 값을 취해야 한다.
② 외말뚝 조건에서 지반의 축방향 허용압축지지력은 축방향 극한압축지지력을 소정의 안전율로 나눈 값으로 한다.
③ 외말뚝의 축방향 극한압축지지력은 다양한 방법으로 구할 수 있으나 반드시 신뢰도 및 적용성에 주의해야 한다. 무리말뚝의 경우에는 무리말뚝 효과를 고려해야 한다.
(5) 말뚝의 횡방향 허용지지력
① 외말뚝의 횡방향 허용지지력은 실제 말뚝의 거동을 고려하여 허용지지력을 구해야 한다. 외말뚝의 횡방향 허용지지력은 재하시험에 의하여 구하되, 횡방향 재하시험을 실시할 수 없는 경우에는 해석적 방법 또는 횡방향 재하시험 이외의 다른 현장시험 결과를 이용한 방법으로 추정할 수 있다.
② 무리말뚝의 경우에는 무리말뚝 효과를 고려해야 하며, 하중특성을 고려하여 횡방향 허용지지력을 감소시켜야 한다.
③ 말뚝의 횡방향 허용지지력은 다음의 두 가지를 만족하도록 정해야 한다.
가. 말뚝에 발생하는 휨응력이 말뚝재료의 허용휨응력을 넘어서는 안 된다.
나. 말뚝머리의 변위량(휨방향 변위량)이 상부구조에서 정해지는 허용변위량을 넘어서는 안 된다.
(6) 말뚝의 축방향 허용인발저항력
① 외말뚝의 허용인발저항력은 지반의 축방향 허용인발저항력에 말뚝의 무게를 더한 값과 말뚝본체의 허용인장응력을 고려한 허용하중 중 작은 값으로 한다.
② 말뚝의 축방향 허용인발저항력은 인발재하시험을 실시하여 판정한다.
③ 인발재하시험 결과를 얻을 수 없는 경우에는 압축재하시험 결과를 통해 얻어진 극한압축주면마찰력으로부터 극한 인발저항력을 추정할 수 있다.
④ 무리말뚝의 허용인발저항력에 대해서는 무리말뚝의 영향을 고려한다.
(7) 말뚝기초의 침하
① 침하에 의한 구조물의 안정성을 판정할 때에는 외말뚝의 침하량, 무리말뚝의 침하량, 부주면마찰력에 의한 외말뚝의 침하량, 부주면마찰력에 의한 무리말뚝의 침하량 및 부등침하량뿐만 아니라 상부 구조물의 특성도 고려해야 한다.
② 허용침하량은 상부구조물의 구조형식, 사용재료, 용도, 중요성 및 침하의 시간적 특성 등에 의해 정한다.
③ 외말뚝의 침하량은 압축 정재하시험을 실시하여 평가한다. 압축 정재하시험 결과를 얻을 수 없는 경우에는 침하량 산정 공식이나 해석적 기법을 이용하여 추정할 수 있다.
(8) 말뚝재하시험
① 말뚝재하시험은 설계자료를 확보하기 위한 설계목적용과 설계결과의 적정성을 확인하기 위한 확인목적용으로 구분할 수 있다. 재하시험은 단순히 지지력을 확인하는 것 외에 변위량, 말뚝재료의 건전성, 시공방법의 적정성, 지반조건과 시공방법에 따른 말뚝지지력의 시간경과효과, 부주면마찰력 및 지지력의 하중전이 특성 등 다양한 내용들을 확인하기 위하여 실시한다.
② 말뚝재하시험을 계획할 때에는 시험의 목적을 달성할 수 있도록 면밀히 검토해야 한다. 계획 시에는 현장상황, 설계개념에의 적합성, 시험 종류 및 방법 선정의 적합성, 시험하중 결정의 적정성, 관련시험규정에의 충족여부, 결과분석방법 및 분석능력의 적정성, 말뚝종류 및 시공방법과의 관련성, 시험횟수와 방법 그리고 시험실시 시기의 적합성 등을 검토해야 한다.
③ 말뚝재하시험에는 정적재하시험방법 또는 동적재하시험방법을 고려할 수 있으며, 하중의 작용방향에 따라 압축시험, 인발시험, 횡방향시험 등을 고려할 수 있다. 압축재하시험에는 말뚝 및 재하하중 규모에 따라 선정할 수 있는 말뚝머리 재하방법과 말뚝본체에 미리 설치한 가압장치를 이용한 양방향재하시험방법이 있다.
④ 말뚝재하시험의 실시시기 및 횟수는 다음 사항을 고려하도록 시방에 명기한다.
가. 말뚝의 지지력은 말뚝종류와 시공방법 및 지반조건에 따라 영향을 받으므로 시험결과의 활용목적에 따라 시험시기를 결정하여 시행해야 한다. 특히 시간경과에 따른 지지력 변화 파악, 설계지지력의 만족여부 평가 등을 목적으로 할 때에는 소정의 시간이 경과한 조건에서 시험한다.
나. 압축정재하시험의 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 최소한 말뚝 250개당 1회 또는 구조물별로 특성을 고려하여 실시한다.
다. 동재하시험의 시공 중 시험(EOID, End Of Initial Driving test)은 시공장비의 성능 확인, 장비의 적합성 판정, 지반조건 확인, 말뚝의 건전도 판정, 시공관리기준 설정 등을 목적으로 실시한다. 시험 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 전체 말뚝 개수의 1 % 이상(말뚝이 100개 미만인 경우에도 최소 1개)을 실시한다.
라. 시간경과효과 확인을 위하여 지반조건에 따라 시공 후 일정한 시간이 경과한 후 재항타 동재하시험(Restrike test)을 실시한다. 재항타 동재하시험의 빈도는 다.항에서 정하는 바와 같다.
마. 지반조건, 시공장비, 말뚝종류 등 제반 시공조건이 변경될 때는 시험횟수를 추가한다. 또한, 중요 구조물일 때에는 시험횟수를 증가시킨다.
(9) 부주면마찰력
① 침하가 발생할 우려가 있는 지반에 시공된 말뚝에서는 말뚝주면에 하향으로 작용하는 부주면마찰력이 작용할 수 있다. 이런 경우에는 말뚝본체의 손상을 막고 구조물의 기능을 확보하기 위해서 말뚝의 압축지지력, 말뚝본체 응력 그리고 말뚝머리 침하량에 대하여 부주면마찰력이 미치는 영향을 검토해야 한다.
② 말뚝을 설계할 때 부주면마찰력의 영향을 검토하기 위한 하중은 고정하중만 고려하는 것으로 하며 지진 시에는 부주면마찰력을 고려할 필요가 없다.
③ 부주면마찰력이 큰 경우에는 부주면마찰력 감소방법을 적용해야 한다.
(10) 지반반력계수
① 외말뚝의 지반반력계수는 시공방법, 말뚝형상, 하중방향 등의 조건을 고려하여 결정해야 한다.
② 무리말뚝의 지반반력계수는 무리말뚝의 영향을 고려하여 산정해야 한다.
(11) 말뚝의 스프링정수
말뚝의 스프링정수에는 축방향 및 축직각방향 스프링정수가 있으며, 이 값은 말뚝반력을 산정하거나 말뚝기초의 탄성침하량을 추정하는데 이용된다.
(12) 말뚝의 반력과 변위량의 산정
① 말뚝머리의 반력과 변위량은 확대기초를 강체로 보고 말뚝기초 전체에 작용하는 수평력, 연직력, 회전모멘트에 관해 평형방정식을 푸는 탄성해석법(변위법)을 이용하여 계산한다.
② 기초를 강체로 가정할 수 없는 경우로서 기초의 강성과 비교하여 상부구조의 강성이 작은 경우에는 기둥하단에 작용하는 단면력을 하중으로 취급하여 구조계산 모델로 골조해석하여 단면력, 변위량 등을 산정한다.
③ 말뚝기초를 라멘구조의 한 부재로서 취급하는 경우는 구조설계 모델에 따라 골조해석을 수행하여 단면력 및 변위량을 구한다.
(13) 말뚝기초의 특수설계
말뚝기초의 특수설계에 있어서는 특수항목에 대한 면밀한 검토와 더불어 축방향지지, 횡방향지지, 변위 및 부재강도가 소요의 안전율을 갖도록 설계해야 한다.
4.5.2 케이슨기초
(1) 기본조건
① 케이슨기초란 지상에 구축하거나 지중에 양질의 지지층까지 속파기공법 등에 의하여 침하시킨 후 그 바닥을 콘크리트로 막고 속을 채우는 대형의 철근콘크리트 구조물로 된 기초형식을 말한다.
② 케이슨기초는 상부구조물의 하중과 토압 및 수압뿐만 아니라 시공 중에 받게 되는 모든 하중조건에 대해서도 검토하여 안전하도록 설계한다.
③ 케이슨기초의 연직지지력은 주면지지에 의한 하중분담이 작고 거의 저면에서 부담하기 때문에 지내력이 확보되는 지지층에 지지시키도록 하며, 공사 착수 전에 지지지반 확인을 위한 지반조사를 해야 한다.
① 연직하중은 저면 지반의 지반반력만으로 저항하도록 하되, 케이슨기초의 주변 지반이 양질이어서 케이슨 시공에 의한 교란이 작은 경우에는 주변지반에 의한 마찰저항을 고려할 수도 있다.
② 수평하중은 전면 지반의 수평지반반력 및 저면 지반의 전단지반반력으로 저항하는 것으로 한다.
(3) 안정계산
연직하중에 대한 케이슨의 안정계산은 케이슨 저면의 최대지반반력이 지반의 허용지지력을 초과하지 않아야 하며, 케이슨 상단의 침하량이 상부구조물의 허용침하량보다 작아야 한다.
(4) 케이슨의 허용지지력
① 케이슨기초 저면 지반의 허용연직지지력
케이슨기초의 허용연직지지력은 저면 지반의 극한연직지지력과 기초의 침하량을 고려하여 결정하며, 지반의 극한연직지지력에 대하여 소정의 안전율을 확보해야 한다.
② 케이슨기초 저면 지반의 극한연직지지력
가. 케이슨기초 저면 지반의 극한연직지지력은 지반조사 및 시험결과를 이용하여 정역학적 공식에 의해 구할 수 있다.
나. 평판재하시험의 결과를 이용하여 구하는 경우에는 재하판 면적이 실제 구조물 면적과 다르다는 것을 고려하여 시험결과로부터 구한 극한연직지지력을 수정해야 한다.
③ 케이슨기초 전면 지반의 허용수평지지력
가. 케이슨기초 전면 지반의 허용수평지지력은 그 위치에 있어서 지반의 수동토압을 소정의 안전율로 나누어 구한다.
나. 수동토압은 지반조사 및 시험결과에 기초하여 산출해야 한다.
④ 케이슨기초 저면 지반의 허용전단저항력
케이슨기초 저면 지반의 허용전단저항력은 기초저면과 지반 사이에 작용하는 전단저항력을 소정의 안전율로 나누어 구한다.
(5) 부주면마찰력
침하를 일으킬 우려가 있는 지반을 통과하여 지지층에 도달시킨 케이슨기초는 주면에 작용하는 부주면마찰력에 대하여 검토해야 한다.
(6) 케이슨의 반력과 변위량의 산정
① 지반반력계수
케이슨기초의 설계에 이용하는 지반반력계수는 지반조사 및 시험결과를 검토하여 결정하되, 실제 시공상황을 고려하여 기초저면 하부지반 및 기초 측면지반의 이완계수를 이용하여 구할 수도 있다.
② 지반반력 및 변위량
가. 케이슨기초의 지반반력과 변위량은 케이슨본체를 강체로 하고, 지반반력계수를 이용하여 계산한다.
나. 케이슨 기초지반의 연직지반반력은 케이슨을 통하여 저면지반에 전달되는 모든 연직하중을 케이슨 저면적으로 나눈 값으로 한다.
다. 케이슨의 주면마찰력은 일반적으로 고려하지 않는다. 그러나 주면마찰력이 분명하게 발생할 것으로 판단될 때에는 그 영향을 고려한다.
라. 연직하중에 의한 케이슨 상단의 총 침하량은 케이슨본체의 탄성변위량과 케이슨 저면지반의 침하량을 합한 값으로 한다.
4.6 깊은기초의 구조공학적 설계
4.6.1 말뚝본체의 설계
(1) 축방향 압축력 또는 축방향 인발력으로 인한 말뚝본체 각 부분의 축력은 지반의 하중전이 특성을 고려하여 구한다. 하중전이 특성은 말뚝재하시험 시 측정된 말뚝축하중으로부터 결정할 수 있다.
(2) 축직각방향력과 말뚝머리 모멘트에 의한 말뚝본체 각 부의 휨 모멘트 및 전단력은 말뚝을 탄성지반 상의 보로 가정하여 구한다.
(3) 말뚝본체 각 부분은 축력, 휨모멘트 및 전단력에 대해 안전해야 한다. 그리고 전길이가 땅속에 근입된 말뚝은 좌굴을 고려하지 않아도 되며, 지반위로 돌출된 말뚝에서는 좌굴에 의해 단면을 정할 수도 있다.
4.6.2 말뚝의 이음
(1) 말뚝의 이음은 구조물이 완공된 후에 작용하는 하중에 의한 축방향압축력, 축방향인발력, 축직각방향력은 물론 시공시의 타입에 따른 하중에 대해서도 안전하도록 설계해야 한다. 그리고 이음구조는 말뚝본체의 전체강도에 상당하는 강도를 갖도록 설계해야 한다.
(2) 말뚝을 이음 시공하면 이음부에서의 응력집중, 휨강성의 감소 및 이음부 재료의 피로 등으로 인하여 말뚝의 허용하중이 감소한다. 말뚝이음에 의한 허용하중의 감소율은 현장조건을 감안하여 표 4.6-1의 값을 사용하며, 매입말뚝의 경우에는 말뚝타격에 의한 이음부의 손상이 없기 때문에 감소율을 반으로 줄일 수 있다.
(3) 기성말뚝의 이음부를 시공하려면 현장작업이 따르기 때문에 이음부는 시공관리의 영향을 받기 쉽다. 일반적으로 단면력, 이음 개수, 시공성, 경제성 등을 종합적으로 검토하여 선정해야 한다.
표 4.6-1 말뚝이음에 의한 허용하중의 감소율(이음 1개소당)

이음방법

용접이음

볼트식 이음

콘크리트 채움식 이음

감소율

5%

10%

최초 2개소까지 20%

3개소 이후 30%
4.6.3 말뚝과 확대기초의 결합부
① 말뚝과 확대기초의 결합 방식으로는 강결합과 힌지결합이 있으며, 교량 기초의 경우에는 강결합으로 설계하는 것을 원칙으로 한다.
② 말뚝과 확대기초의 결합부는 말뚝머리 부분에 작용하는 압축력, 인발력, 수평력 및 모멘트 등 모든 외력에 대해 저항할 수 있도록 설계한다.
(2) 결합방법
말뚝과 확대기초의 결합 방법은 다음 중 적당한 것을 취한다.
① 방법 A
확대기초 속에 말뚝을 일정 깊이만큼 근입시키고, 근입된 부분으로 말뚝머리 휨모멘트에 저항하는 방법이다. 말뚝머리부의 근입길이는 말뚝지름 이상으로 하며, 강관말뚝, PC말뚝, PHC말뚝, RC말뚝 등에 적용할 수 있다.
② 방법 B
확대기초 속으로 근입되는 말뚝의 길이를 최소한으로 하고, 주로 철근을 보강함으로써 말뚝머리 휨모멘트에 저항하는 방법이다. 말뚝머리부의 근입길이는 100 mm로 하며, 강관말뚝, PC말뚝, PHC말뚝, RC말뚝, 현장타설말뚝 등에 적용할 수 있다.
4.6.4 말뚝시공 시 검토사항
(1) 말뚝을 운반하거나 설치할 때의 응력에 대해 검토해야 한다.
(2) 말뚝을 타입할 때 말뚝본체에 발생하는 충격응력은 말뚝 주변 지반과 선단지반의 성질에 관계되며, 일반적인 지반 조건의 경우에는 특별히 검토할 필요는 없다. 다만, 말뚝의 선단지반이 단단한 경우에는 말뚝선단부분에 생기는 응력이 다른 부분에 생기는 응력보다 증대할 가능성이 있고, 또 말뚝선단이 연약지반에 타입될 경우에는 압축응력과 동일한 정도의 인장응력이 반사된다. 따라서 이와 같은 경우에는 타입 시의 안전성을 확보해야 한다.
4.6.5 말뚝기초의 구조상세
(1) 기성 철근콘크리트 말뚝
① 기성 철근콘크리트 말뚝은 KS F 4301(원심력 철근콘크리트 말뚝)의 규격에 적합한 것으로 한다.
② 기성 철근콘크리트 말뚝의 선단(대부분 폐쇄형)은 타입에 대해 안전함과 동시에 지반에 알맞은 구조라야 한다.
③ 기성 철근콘크리트 말뚝의 머리부는 타격시 편타 등으로 인해 말뚝머리부에 작용하는 응력이 과도하게 커질 수도 있으므로 보강이 필요하다.
④ 기성 철근콘크리트 말뚝의 이음은 원칙적으로 이음 철구를 이용한 아크용접 이음으로 한다.
(2) PC말뚝과 PHC말뚝
① PC말뚝과 PHC말뚝은 KS F 4303(프리텐션방식 원심력 PC말뚝), KS F 4306(프리텐션방식 원심력 고강도 말뚝)의 규정에 적합한 것으로 한다.
② PC말뚝과 PHC말뚝의 선단(대부분 개방형)은 타입에 대하여 안전하고 시공법을 고려한 구조이면서 지반에 알맞은 구조이어야 한다.
③ PC말뚝과 PHC말뚝의 머리 부분은 타격시 편타 등에 의해 말뚝머리에 국부적으로 큰 응력이 발생할 수도 있으므로 보강해야 한다.
④ PC말뚝과 PHC말뚝의 이음은 원칙적으로 이음철구를 사용한 아크용접 이음으로 한다.
⑤ PC말뚝과 PHC말뚝의 머리부를 절단할 경우에는 필요에 따라 미리 말뚝의 머리부에 보강철근을 배치한다. 보강철근의 배치는 철근의 덮개와 간격, PS강재의 배치 및 말뚝머리 절단에 의한 PS강재의 응력 감소 범위(강재 지름의 50배)에 따른 정착길이를 고려하여 결정한다.
① 현장타설말뚝에는 공법이나 사용장비, 재료에 따라 표준이 되는 말뚝지름이 있다. 일반적으로 사용되고 있는 설계지름은 올케이싱공법, RCD공법 및 어스드릴공법에서 각각 l m, l.2 m, l.5 m 정도이다. 또 인력공법에서는 시공의 안전성면에서 설계지름과 최대굴착깊이의 관계를 지름 l.4 m일 때 깊이 l0 m 정도, 지름 2 m일 때 깊이 20 m 정도, 지름 3 m일 때 깊이 30m정도로 하는 것이 적당하다.
② 현장타설말뚝 표면에서 주철근 중심까지의 간격은, 케이싱의 존재, 지반의 요철, 철근망의 집어넣기 등 현장타설말뚝의 시공성을 고려하여, 150 mm를 표준으로 한다. 인력공법에서는 흙막이재를 철거할 경우에는 250 mm, 철거하지 않을 경우에는 100 mm를 표준으로 한다.
③ 주철근은 지름 22 mm 이상의 이형철근을 6개 이상 사용하며, 철근량은 0.4% 이상 6% 이하(인력공법은 제외), 철근의 순간격은 철근 지름의 2배 이상 또는 조골재 최대치수의 2배 이상으로 해야 한다. 주철근에는 갈고리를 붙이지 않으며, 주철근의 배근은 한겹배근으로 한다.
④ 띠철근은 지름 l3 mm 이상의 이형철근을 사용하고, 중심간격을 500 mm 이하로 기준하되 상세내용은 콘크리트구조설계기준을 따른다. 다만, 확대기초 저면으로부터 말뚝지름의 2배의 범위 안에는 띠철근의 중심간격을 l50 mm 이하로 하고 철근량을 측단면적의 0.2% 이상으로 한다.
⑤ 철근망을 조립할 때는 보관, 운반 및 매달림시의 변형을 방지하기 위해 조립용 띠철근으로 보강해야 한다.
⑥ 철근의 이음은 KDS 24 14 20(4.3) 또는 KDS 14 20 00의 해당항목을 따른다.
(4) 강관말뚝
① 강관말뚝은 KS F 4602(강관말뚝)의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다. 강관말뚝의 길이는 수송방법이나 시공장비의 능력에 따라 다르지만, 일반적으로 표준길이를 6 m 이상 l2 m 이하(0.5 m 단위로 증가)로 한다.
② 강관말뚝의 두께는 압축, 인장, 휨, 전단 등 말뚝에 생기는 모든 응력에 대해 안전한 두께에 부식에 의한 감소두께를 더한 값 이상으로 하며, 최소 9 mm 이상으로 한다. 시공 시 말뚝에 생기는 응력에 대해서는 전단면이 유효한 것으로 한다.
③ 강관말뚝의 부식에 의한 감소 두께는 말뚝이 흙이나 물에 접하는 면에 대해서 고려한다. 다만, 강관의 안쪽면에 대해서는 고려하지 않아도 된다.
④ 방식처리는 도장, 유기질 라이닝, 무기질 라이닝, 철판감기 및 전기방식 방법 등을 적절하게 사용할 수 있다.
⑤ 말뚝머리가 타입에 의해 손상을 입을 우려가 있는 경우에는 강관말뚝의 두께를 증가시키거나 해머의 선택에 주의해야 한다.
⑥ 말뚝 선단이 장애물 등에 의해 손상을 입을 우려가 있거나 굳은 지반에 쉽게 타입되도록 할 경우에는 필요에 따라서 보강해야 한다.
⑦ 강관말뚝의 현장이음은 원칙적으로 이음철구를 이용한 전둘레, 전두께 아크용접 이음으로 한다.
4.6.6 케이슨 설계의 기본 사항
(1) 케이슨기초의 설계 계산에 있어서는 준공 후의 지반반력, 변위량 및 케이슨 각부의 응력 및 시공시의 케이슨 각 부분의 응력 등을 고려해야 한다.
(2) 케이슨기초는 시공 시의 응력검토가 매우 중요하므로, 시공시의 여러 조건으로 케이슨 각부의 응력계산을 실시해야 한다. 검토를 요하는 시공과정에서의 특별한 경우는 다음과 같다.
① 케이슨이 침하 작업에 들어간 직후
② 침하 작업 중에 각 리프트 사이에 생기는 매달린 상태
③ 최종침하가 끝나기 직전에 작업실 내압이 정전 등의 사고로 급격히 감소되는 경우와 같은 최악의 하중상태
④ 케이슨의 침하 완료 후, 물푸기를 실시하는 경우에 케이슨 내부가 빈 상태
4.6.7 케이슨의 크기와 형상
(1) 케이슨본체의 크기
① 케이슨본체의 크기는 기초의 안정 계산에 대하여 안전해야 하며, 케이슨 상단의 치수는 케이슨으로 지지하는 구조물의 형상과 치수에 대하여도 여유를 가져야 한다.
② 오픈케이슨의 평면 크기는 시공의 확실성, 용이성, 안전성을 생각하여 20 m 이하로 하고, 이것보다 클 때는 특별한 배려를 해야 한다.
③ 공기케이슨의 최소 크기는 작업성을 생각하여 안쪽 크기를 4 m 이상으로 하고, 작업실의 높이는 굴착작업을 고려할 때 2 m 정도가 필요하다. 케이슨 상부슬래브와 구체의 이음부 및 지수벽과 구체사이에 있어서 시공상 여유를 필요로 하는 경우에는 케이슨본체를 크게 해야 한다.
(2) 케이슨 단면의 형상
① 케이슨기초의 단면형상으로는 직사각형, 원형, 트랙형으로 구분할 수 있다.
② 케이슨 단면이 클 경우에는 벽체에 생기는 휨응력, 구체의 비틂응력을 작게 하기 위하여 칸막이를 둘 필요가 있다. 다만, 오픈케이슨의 경우에는 칸막이를 두면 작업이 어렵게 되기 때문에 경제성도 생각하여 검토한다.
③ 왕복차선이 분리되어 있는 교량은 하나의 큰 케이슨 위에 상부구조를 세우지 않고 2개의 케이슨으로 나누는 경우가 있는데, 이 경우에는 시공중에 두 개의 케이슨 사이에 미치는 종합적인 영향을 고려해야 하며 지반반력계수를 감소시켜야 한다.
(3) 케이슨의 침하관계도 작성
① 케이슨의 형상과 크기가 결정되면, 케이슨의 침하관계를 가정하고 침하작업에 지장이 있는지 여부를 검토한다. 그 결과, 케이슨의 구체중량이 상당히 가벼운 경우에는 벽을 두껍게 하는 등의 조치가 필요하다.
② 케이슨의 침하저항에는 케이슨 주면마찰력, 케이슨의 경사로 인한 저항, 케이슨의 날끝저항 등이 있다. 케이슨의 주면마찰력의 크기는 경험적으로 표 4.6-2와 같다. 이 값은 케이슨의 경사가 작고, 마찰 컷이 부착되어 있으며, 날끝저항은 전혀 없다는 조건을 만족하는 비교적 침하여건이 좋은 경우에 대한 값이다.
표 4.6-2 케이슨의 주면마찰력(kN/m2)

케이슨 깊이

토질

8 m

16m

25m

30m

40m

점성토

5

6

7

9

10

사질토

14

17

20

22

24

모래자갈

22

24

27

29

31
4.6.8 케이슨본체의 설계
(1) 케이슨본체의 측벽과 칸막이
케이슨본체의 측벽과 칸막이는 시공 시와 완성 후의 각종 하중의 조합에 대해서 설계한다.
(2) 상부 슬래브
케이슨 측벽과 교각 구체 사이에 설치하는 상부 슬래브는 측벽과 상부 슬래브의 결합 상태를 고려하여 설계한다.
(3) 상부 슬래브 지지부
상부 슬래브 지지부를 단순지지로서 설계하는 경우에는 다음의 규정을 따른다.
① 상부 슬래브 지지부는 상부 슬래브 밑면에 작용하는 외력을 받는 것으로 하여 설계한다.
② 상부 슬래브 지지부는 상부 슬래브의 부상, 지지부의 지압, 활동에 대하여 검토한다.
③ 활동에 대해서는 지지면에 요철을 만들어 밀착시켜 마찰로 저항하도록 한다. 그리고 마찰만으로 저항할 수 없는 경우에는 활동방지벽을 두는 방법을 강구한다.
(4) 오픈케이슨의 저면 슬래브
저면 슬래브의 두께는 안전성과 시공오차를 고려하여 최소 2 m 이상을 확보한다. 오픈케이슨에서는 저면 슬래브를 통하여 저면지반의 반력을 측벽 또는 칸막이에 전달시킨다.
(5) 날끝
① 날끝은 케이슨의 침하가 용이한 형상으로 하고, 침하 중에 안전하도록 설계해야 한다.
② 날끝은 예상할 수 있는 최악의 하중에 대하여 켄틸레버로서 계산한다.
(6) 공기케이슨의 작업실 천정 슬래브 및 천정 슬래브 행거빔
① 공기케이슨의 작업실 천정 슬래브는 시공시 및 완성 후의 하중상태에 가장 불리한 조합에 대하여 안전해야 한다.
② 칸막이를 가지는 케이슨 작업실 천정 슬래브 행거빔은 칸막이 하부를 이용하고 작업실 천정 슬래브에 작용하는 하중을 분담하는 보로 설계하는 것으로 한다.
(7) 흉벽
흉벽은 그 상부에 설치될 차수벽의 구조형식을 고려하여 설계한다.
4.6.9 케이슨기초의 구조상세
(1) 시공 이음
케이슨의 침하 도중에 주위 흙의 붕괴, 장기간의 방치에 의한 벽면의 부착 또는 케이슨의 경사 등에 의해 부분적으로 구체가 들뜨는 상태로 되는 수가 있다. 따라서 이들의 최악의 상태를 예상하여, 각 리프트 사이의 시공 이음에 측벽연직방향의 보강철근을 넣어야 한다.
(2) 차수벽 또는 흙막이벽
침하 완료시의 케이슨 상단이 수면 또는 지반면보다 아래에 있는 경우에는 교대나 교각 구체를 구축하기 위해서 차수벽이나 흙막이벽을 설치한다.
(3) 칸막이에 설치하는 통수구멍
칸막이를 둔 케이슨을 침하시키는 경우에는 칸막이에 통수구멍을 설치하는 것이 좋다. 통수구멍은 지름 40~50 mm 정도로 칸막이의 하부에 1m2당 1개 정도 설치한다. 통수구멍을 설치하지 않는 경우에는 칸막이의 수평철근이 수압에 견딜 수 있도록 사전에 보강한다.
(4) 공기케이슨의 샤프트구멍 주변
샤프트는 앵커 볼트에 의해 작업실 천정 슬래브에 결합되어 있으나, 이 주변 부분은 작업실 천정슬래브의 주철근이 불연속으로 되므로, 환상철근이나 경사철근으로 보강한다.