Transcript 도로공사 강관말뚝 기술동향 및 사용현황.

한국도로공사
전경수
김낙영
남문석
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고속도로 강관말뚝 기술동향
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고속도로 강관말뚝 설계기준
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고속도로 강관말뚝 적용현황
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결 언
1 고속도로 강관말뚝 기술동향
고속도로 강관말뚝 동향
 고속도로의 교량기초
- 지반조건에 따라 주로 직접기초와 말뚝기초로 양분되어 사용
- 최근 교량 건설이 보다 열악한 지역에 집중되고 중량화에 따라 말뚝기
초가 많이 사용되는 추세임
 교량기초 중 말뚝기초
- 주로 타입공법, 매입공법과 현장타설공법으로 구분
- 이중, 양질의 지지층이 얕게 분포되어 있는 국내 지반특성상 타입공법
과 매입공법이 주로 사용됨
- 최근 건설 소음 및 진동 규제 등으로 항타말뚝보다는 매입말뚝의 사용
이 급격히 증가하고 있는 추세
고속도로 강관말뚝 동향
 고속도로에서 강관말뚝의 위치
[강 점]
- 고속도로 교량의 기초는 건축구조물에 비하여 수평력이 많이 작용
- 산악지 교량에 설치되는 말뚝기초의 지지층 깊이 편차가 커서 시공시
말뚝의 길이 변화가 심함
⇒ 수평 강성이 우수하고 말뚝두부 연결 및 말뚝 이음이 용이하여 품질
관리상 장점이 많은 강관말뚝이 선호 [약 80% 이상 (최근 3년간)]
[위 협]
- 최근 전 세계적으로 강관말뚝 가격의 급등
- 교대를 제외한 교각에서 매입말뚝으로 시공되는 콘크리트계 기성말뚝
(PHC말뚝, 복합말뚝 등) 적용 확대
- 콘크리트 허용압축응력의 상향 조정 및 장비 발전으로 대구경 및 장대
현장타설말뚝의 경제성 강화
⇒ 앞으로 고속도로 말뚝기초의 수요전망은 복잡해질 것으로 판단
고속도로 말뚝기초 동향
 복합말뚝
- 강관말뚝과 콘크리트말뚝을 합성한 말뚝
- 모멘트가 크게 작용하는 말뚝상부는 전단저항이 우수한 강관말뚝으로
, 압축력이 주로 작용하는 말뚝하부는 PHC 말뚝으로 조합한 말뚝
- 2009년부터 고속도로에 시험적용 및 확대적용 중이나, 본 말뚝에 대
한 내부 연구결과나 품질관리 기준 부족
고속도로 말뚝기초 동향
 단일현장타설말뚝
- 푸팅을 시공하지 않고 철근 콘크리트로 기초와 기둥을 연속 시공하는
공법
- 푸팅시공으로 인한 과다한 지반절취 없고 지진에 대해서는 유연한 거
동을 보이는 공법
- 2004년 기준제정 후부터 전주-광양 및 담양-성산 고속도로공사에 시
험 적용 후 인천대교 등의 고속도로 건설현장에서 널리 사용
고속도로 말뚝기초 동향
 하중저항계수설계법
- 각 하중 및 저항 요소별 특성을 고려하여 하중계수 및 저항계수를 도
입하여 전체 구조계가 동일한 파괴확률을 갖도록 하는 설계법
- 허용응력설계법 대비 합리적인 설계법이나 하중 계수 및 저항 계수 산
정을 위한 신뢰성있는 자료가 많이 축척되어야 함
- 인천대교의 기초설계에 적용하였고, 관련된 연구 및 실무적용 추진중
2 고속도로 강관말뚝 설계기준
고속도로 강관말뚝 설계기준
 고속도로 강관말뚝 설계기준
- 강관말뚝의 경우 항타말뚝과 매입말뚝으로 구분하여 사용
- 고속도로 분야의 항타말뚝과 매입말뚝 관련 설계기준은 도로교설계기
준(2008)를 준용
고속도로 강관말뚝 설계기준
 고속도로 강관말뚝 재료기준
- 재 료: SPS 400(재료강도 400 N/mm2), SPS 490(490 N/mm2)
- 설계응력
- 항타응력
고속도로 강관말뚝 설계기준
 고속도로 강관말뚝의 허용연직지지력 (Qa)
고속도로 강관말뚝 설계기준
 고속도로 강관말뚝의 허용연직지지력 (Qa)
- 미국 AASHTO방법과 일본 도로교방법을 사용
고속도로 강관말뚝 설계기준
- 매입말뚝 공법에 따른 극한선단지지력(일본 도로교방법)
- 매입말뚝 공법에 따른 극한주면마찰력 (일본 도로교방법)
고속도로 강관말뚝 설계기준
 고속도로 강관말뚝의 허용수평지지력
- 수평재하시험
- 해석적 방법
- 극한평형법
- 탄성지반반력법
- PMT시험
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고속도로 강관말뚝 적용현황
고속도로 교량기초 적용 현황
 고속도로 교량기초 적용현황 조사
- 조사대상
 기
간: 최근 3년간(2008~2010)
 조사자료: 3개 고속도로 건설사업단 설계자료
- 조사내용
 교량: 총 183개소
 총연장: 30,213m
고속도로 교량기초 적용 현황
 교량별 기초형식 조사
- 직접기초와 강관말뚝이 전체 교량기초 형식 중 절반이상을 차지
- 강관말뚝과 직접기초가 혼용된 교량까지 고려할 경우, 강관말뚝의 설계
적용량은 57% 차지함
⇒ 강관말뚝과 직접기초의 품질관리 우수성과 경제성에 기인
고속도로 교량기초 적용 현황
 교대와 교량별 기초형식 조사
- 교 대: 수평력과 수직력이 주로 작용하는 특성상, 말뚝기초의 적용량
(72.7%)이 많음, 이중 강관말뚝이 대부분을 차지함
- 교 각: 교대보다 상대적으로 수평력이 적게 작용하는 특성상, 직접기초
의 적용량(53.7%)이 많음
<교대별 기초형식>
<교각별 기초형식>
고속도로 교량기초 적용 현황
 교량 연장별 기초형식 조사
- 고속도로 교량 대부분이 연장 150m이하의 소교량으로 전체 교량 중
61%정도 차지함
고속도로 교량기초 적용 현황
 교량 연장별 강관말뚝 적용 현황
- 교량 연장 100m이하의 소교량에 집중적으로 적용(약 85%)
고속도로 강관말뚝 적용 현황 분석
 고속도로 말뚝기초 중 강관말뚝 적용비율
- 강관말뚝의 사용량 81.6%를 차지함
- PHC말뚝, 복합말뚝, 현장타설말뚝의 사용 증가 추세
고속도로 강관말뚝 적용 현황 분석
 고속도로 강관말뚝의 규격별 적용현황
- 직경 508mm이 전체 강관말뚝 중 거의 대부분(99.4%)을 차지
→ 두께 9mm: 42% ,
두께 12mm: 57%
- 직경 609mm의 강관말뚝의 경우는 1,028m(1%)로 일부 적용
고속도로 강관말뚝 적용 현황 분석
 고속도로 강관말뚝의 시공법별 적용현황
- 대부분의 강관말뚝은 매입말뚝으로 시공 (92.5%)
→ SDA: 55.6% ,
SIP: 36.8%,
PRD: 0.1%
- 항타말뚝의 경우, 전체 강관말뚝 시공방법 중 7%정도 차지
→ 강화된 건설 소음 및 진동 규제 등이 원인
고속도로 대표 강관말뚝 선정
 고속도로에서 강관말뚝의 주요 적용 사항
→ 교량연장 : 연장 150m이하 소교량
→ 적용위치: 교대부
→ 주요제원: 직경 508mm, 두께 12mm
→ 주요시공법: 매입말뚝 (SDA공법)
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결 언
결 언
 최근 3년간(2008~2010) 설계된 고속도로 교량기초의 현황
조사 및 분석
 강관말뚝은 다른 말뚝기초보다 시공 편리성, 높은 신뢰
성과 안정성 등으로 인하여 고속도로 교량기초로 널리
적용되고 있음
 강관말뚝의 대표적인 적용교량, 제원 및 시공법
→ 연장 150m이하 소교량, 교대부, 직경 508mm, 두
께 12mm 및 매입말뚝(SDA공법)
결 언
 최근 강관말뚝 가격의 급등에도 불구하고 고속도로 교량기초로
서 강관말뚝의 사용은 상당부분을 차지고 있음
 경제 불황, 설계VE, 최적가 낙찰제 등의 경제성이 우선시
되는 상황
 복합말뚝, 고강도 PHC말뚝 등 경제성이 우수한 말뚝기초
들이 현재의 강관말뚝 위치를 위협할 가능성이 큼
 현재 연구 중인 고강도 강관말뚝, 강관말뚝 부식공제, 강관말
뚝 최적설계 등을 바탕으로 고속도로 교량기초로서의 강관말
뚝 위치를 수성하는 방안 필요함
경청해 주셔서
감사합니다.