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귀 래 교수원방향 시점부

말뚝 계산서

귀래교 [시점부-수원방향] 말뚝구조계산서

■ HCP 말뚝검토 [귀래교 시점부 수원방향]

1. HCP 이음위치 검토

(Mmax/2)

(여유길이)

L=Mmax / 2 + 1m 이상

= 3.4 + 1 = 4.4m

∴ 이상 적용

3.4

m

4.4 m

1 m

-20

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

-20 -10 0 10 20

활하중재하시[고정]

활하중재하시[힌지]

Moment (tonf-m)

½M

max

½M

max

이음위치

-

①강

관 말

뚝②

PH

C 말

뚝

depth

(m)

<말뚝의 제원> ① 강관말뚝 : Φ500-12 t ② PHC말뚝 : Φ500, A-type


2. HCP 말뚝검토

1) 설계조건

① 지반조건 및 기본가정

② 말뚝의 제원

a. 강관말뚝의 제원

b. PHC말뚝의 제원

말뚝 선단의 근입깊이

두부의 돌출길이

말뚝의 총길이 L

말 뚝 길 이 Lp

Ip

탄 성 계 수 Ep

단면2차모멘트

400000

구 분

말 뚝 두 께 tp

부 식 두 께 t1p

유 효 지 름 Dep

말 뚝 지 름

말 뚝 두 께

부 식 두 께

유 효 지 름

말 뚝 길 이

단면2차모멘트

탄 성 계 수

cm⁴

Ls

Is

Es

m

49.6

4.4

45097.50599

2100000

0

18.7

m

m

40

10ㆍN

1 m

적 용 비 고

내부굴착 HCP말뚝

10

50

1.2

14.3

241198.9176

m

cm⁴

비 고

50.0 cm

적 용

SKK400

비 고

cm

cm

kgf/㎠

적 용

0.2 cm

cm

Ds

ts

t1s

Des

구 분

구 분

말뚝의 시공방법

말뚝 머리의 평균 N치

말뚝 선단의 평균 N치

변 형 계 수

NH

Ne

E0

cm

kgf/㎠

cm

말 뚝 지 름

8.0

-

cm

50.0

강재의 종류

Dp


2) 기초도심에서의 작용하중

3) 말뚝의 배치

※ 말뚝의 간격 검토

m 2.5ㆍD = m

m 1.25ㆍD = m

Vo(tonf)

사용하중COMBO 2 2194.217

COMBO 3 1922.085

COMBO 1 1635.485

구 분

상부공 가설전

상부공 가설전

지진시

Ho(tonf)

1002.876 활하중 재하시

활하중 비재하시728.827

458.918

Mo(tonf.m) 비 고

439.322

529.587

478.579

활하중 재하시3083.792 892.423

780.167 1122.598

COMBO 2

1922.076 710.663 2489.088

2126.132

1982.878

COMBO 4

2498.709 805.726 1499.225 활하중 비재하시

1922.076 710.663 2489.088 지진시

계수하중

COMBO 4

구 분

COMBO 3

COMBO 1

말뚝의 최소중심간격

말뚝의 연단거리

적 용

1.3

0.65

비 고

∴ O.K

∴ O.K

허 용

＞

비교

1.25

0.625

＞

100

650

2@1,

300=

2,60

01,

500

650

100

5,40

0

143 931 11@1,775=19,528421

36

20,916

70458

11@1,775=19,528 931

20,916


4) 말뚝의 스프링 정수 산정

① 축방향 스프링정수

② 말뚝의 축직각방향 스프링정수

≥ 3 ≥ 3

h : 설계 지반면보다 위에 있는 부분의 말뚝 축방향 길이 (m)

3333.333 6666.667

tonf.m/m

tonf/m²

tonf/m²

0.3538

2370.613

(반무한장 말뚝)

2550.0611186.805

tonf/m²1000

1 2

tonf.m/rad

1677.336 2976.791 tonf/m

8.010

(반무한장 말뚝)

tonf/rad

2370.613 3474.931

BH 1.189 1.080

βL1<βL<3 (유한장 말뚝)

K1

K2,K3,K4

0.4283 m-1

K1

K2

4ㆍEㆍIㆍβ³

2ㆍEㆍIㆍβ² 3474.931

6.616

상시

aㆍAㆍE / L

계 산 식

10ㆍN

적 용 값

tonf/m

지진시

21407.528

6700.871 8112.860

2ㆍEㆍIㆍβ³

-

838.668 1488.395

0.000 0.000

E0

α

2ㆍEㆍIㆍβ

-

고 정 2ㆍEㆍIㆍβ²

KH0

βL≥3 (반무한장 말뚝)

KH

β

힌 지

K3

K4

tonf/m

1.019

구 분

a

계 산 식

0.013 0.53

구 분

ㆍ( L/D )＋

Kv

적 용 값

βD

OEα301

=

43

)30

(−

= HHO

Bk

4

4 EIDk H


5) 말뚝의 변위 및 부재력

① 말뚝머리 고정일 경우

ⓐ 기초의 변위

* 말뚝의 수평변위 검토

말뚝의 수평변위 = 7.491 mm ≤ 말뚝의 허용변위 = 15.000 mm ∴ O.K

Axx 80512.1 142886.0

Axy,Ayx 0.0 0.0

Axa,Aax -113789.4 -166796.7

Ayy 1027561.3 1027561.3

Aya,Aay 51378.1 51378.1

Aaa 2703015.2 2770790.7

일반식

δx(m) δy(m) α(rad)구 분

사용하중 계수하중

δx(m) δy(m)

0.0006464 0.0128039

α(rad)

0.0108692

0.0012522 0.0064354 0.0018079

COMBO 1 0.0062599 0.0015718 0.0003962

COMBO 4

COMBO 3

COMBO 2

0.0064354 0.0018079

0.0020274 0.0008343

0.0009895

0.0029402 0.0012167

0.0066727 0.0018448 0.0005155 0.0114060 0.0023822

0.0074913 0.0021030

0.0012522

말뚝원점에서의 변위계산값

평상시 지진시

( )∑ + ivi KK θθ 221 sincos

( )∑ − iiv KK θθ cossin1

( ){ }∑ −− iiiiv KxKK θθθ coscossin 21

( )∑ + iiv KK θθ 21

2 sincos

( ){ }∑ ++ iiiiv KxKK θθθ sinsincos 22

12

( ) ( ){ }∑ ++++ 43222

12 sinsincos KxKKxKK iiiiiv θθθ

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡×

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

=⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡−

o

o

o

aaayax

yayyyx

xaxyxx

y

x

MVH

AAAAAAAAA

1

αδδ


ⓑ 말뚝머리 변위량 및 작용력 : 말뚝응력검토시

δx(i) = δx × cosθ(i) - (δy + α × x(i)) × sinθ(i)

δy(i) = δx × sinθ(i) + (δy + α × x(i)) × cosθ(i)

Pn(i) = Kv × δy(i)

Ph(i) = K1 × δx(i) - K2 × α

Mt(i) = -K3 × δx(i) + K4 × α

- 사용하중 조합

- 계수하중 조합

51.035 9.561

16.262

-12.185

-12.185

0.0023840 0.0003962

Pn(i)αδx(i) δy(i)구 분

1

COMBO 10.0062599

0.0062599

2 0.0062599

3

0.0003962

28.984 9.561

0.0018689 0.0003962 40.009 9.561

0.0003962

73.389 11.033 -13.427

0.0006464 55.399 11.033 -13.427

0.0006464

0.0006464 37.410 11.033 -13.427COMBO 2

3 0.0017475

2 0.0025879

0.0074913

0.0074913

0.0074913

0.0074913

1

0.0006464 16.653

0.0005155 33.422

0.0005155 62.113

0.0005155 47.768COMBO 3

3 0.0015612

2 0.0022314

1 0.0029015

0.0066727

0.0066727

0.0066727

9.970

4 0.0007880 0.0005155 16.8700.0066727

0.0012522 93.657 14.805

9.970

9.970

0.0012522 58.808 14.805 -12.204

0.0012522 23.959 14.805 -12.204

4 -0.0007591

COMBO 43 0.0011192

2 0.0027471

1 0.0043749

0.0064354 0.0012522 -16.251 14.805 -12.204

Pn(i) Ph(i) Mt(i)δx(i) δy(i)

1 0.0108692 0.0037378

α구 분

0.0008343 80.017 16.253 -20.176

0.0008343 56.797 16.253 -20.176

0.0008343 33.578 16.253 -20.176

4 0.0108692 0.0003170

COMBO 13 0.0108692 0.0015685

2 0.0108692 0.0026531

0.0008343 6.786 16.253 -20.176

-22.2001 0.0128039 0.0054345

-22.2002 0.0128039 0.0038528

-22.2003 0.0128039 0.0022711COMBO 2

0.0012167 48.618 18.592

0.0012167 82.478 18.592

0.0012167 116.339 18.592

9.548 18.592 -22.2004 0.0128039 0.0004460 0.0012167

-20.4091 0.0114060 0.0044108

-20.4092 0.0114060 0.0031244

-20.4093 0.0114060 0.0018380COMBO 3

0.0009895 39.346 16.786

0.0009895 66.885 16.786

0.0009895 94.423 16.786

7.571 16.786 -20.4094 0.0114060 0.0003537 0.0009895

93.657 14.805 -12.2041 0.0064354 0.0043749

58.808 14.805 -12.2042 0.0064354 0.0027471

23.959 14.805 -12.2043 0.0064354 0.0011192

-16.251 14.805 -12.2044 0.0064354 -0.0007591 0.0012522

COMBO 40.0012522

0.0012522

0.0012522

4

0.0034282

0.0062599

0.0013539

0.0007779

4 0.0007596

0.0064354

0.0064354

0.0064354 -12.204

-12.364

11.033

Ph(i) Mt(i)

-12.185

-12.364

9.970

9.561

-12.364

-12.364

-13.427

-12.185


ⓒ 말뚝머리 작용력 : 기초응력 검토시

V(i) = Pn(i) × cosθ(i) - Ph(i) × sinθ(i)

H(i) = Pn(i) × sinθ(i) + Ph(i) × cosθ(i)

Ht = ∑H(i) × N

Vt = ∑V(i) × N

Mt = ∑(V(i) × x(i) + M(i)) × N


수평거리 각도구 분 축력 수평력 모멘트 본수

9.561 -12.185 121 2.050 0

2 0.750 0

51.035

40.009 9.561 -12.185 12

28.984 9.561 -12.185 12

16.262 9.561 -12.185 12

계

COMBO 1

4 -2.050 0

3 -0.550 0

1635.485 458.918 439.322 48

11.033 -13.427 121 2.050 0

2 0.750 0

73.389

55.399 11.033 -13.427 12

37.410 11.033 -13.427 12

16.653 11.033 -13.427 12

계

COMBO 2

4 -2.050 0

3 -0.550 0

2194.217 529.587 1002.876 48

9.970 -12.364 121 2.050 0

2 0.750 0

62.113

47.768 9.970 -12.364 12

33.422 9.970 -12.364 12

16.870 9.970 -12.364 12

계

COMBO 3

4 -2.050 0

3 -0.550 0

1922.085 478.579 728.827 48

14.805 -12.204 121 2.050 0

14.805 -12.204 122 0.750 0

14.805 -12.204 123 -0.550 0

14.805 -12.204 124 -2.050 0

710.663 2489.088 48계 1922.076

COMBO 4

-16.251

23.959

58.808

93.657




16.253 -20.176 121 2.050 0

2 0.750 0

80.017

56.797 16.253 -20.176 12

33.578 16.253 -20.176 12

6.786 16.253 -20.176 12

계

COMBO 1

4 -2.050 0

3 -0.550 0

2126.132 780.167 1122.598 48

18.592 -22.200 121 2.050 0

2 0.750 0

116.339

82.478 18.592 -22.200 12

48.618 18.592 -22.200 12

9.548 18.592 -22.200 12

계

COMBO 2

4 -2.050 0

3 -0.550 0

3083.792 892.423 1982.878 48

16.786 -20.409 121 2.050 0

2 0.750 0

94.423

66.885 16.786 -20.409 12

39.346 16.786 -20.409 12

7.571 16.786 -20.409 12

계

COMBO 3

4 -2.050 0

3 -0.550 0

2498.709 805.726 1499.225 48

121 2.050 0 93.657

58.808

14.805 -12.204

12

14.805 -12.204 12

14.805 -12.204 12

-16.251 14.805 -12.204

23.959

710.663 2489.088 48계 1922.076

COMBO 4

4 -2.050 0

3 -0.550 0

2 0.750 0


② 말뚝머리 힌지일 경우

ⓐ 기초의 변위

말뚝원점에서의 변위계산값

평상시 지진시

Axx 40256.1 71443.0

Axy,Ayx 0.0 0.0

Axa,Aax 0.0 0.0

Ayy 1027561.3 1027561.3

Aya,Aay 51378.1 51378.1

Aaa 2381373.4 2381373.4

δx(m) δy(m) α(rad)

일반식

δx(m) δy(m) α(rad)구 분

사용하중

COMBO 1 0.0114000 0.0015841 0.0001503 0.0193801 0.0020477 0.0004272

0.0029626 0.00076870.02216870.0131555 0.0021166 0.0003755

0.0118884 0.0018572 0.0002660

COMBO 2

계수하중

COMBO 4 0.0099473 0.0018202 0.0010060

0.0200150 0.0024028 0.0005777

0.0099473

COMBO 3

0.0018202 0.0010060

( )∑ + ivi KK θθ 221 sincos

( )∑ − iiv KK θθ cossin1

( ){ }∑ −− iiiiv KxKK θθθ coscossin 21

( )∑ + iiv KK θθ 21

2 sincos

( ){ }∑ ++ iiiiv KxKK θθθ sinsincos 22

12

( ) ( ){ }∑ ++++ 43222

12 sinsincos KxKKxKK iiiiiv θθθ

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡×

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

=⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡−

o

o

o

aaayax

yayyyx

xaxyxx

y

x

MVH

AAAAAAAAA

1

αδδ


ⓑ 말뚝머리 변위량 및 작용력 : 말뚝응력검토시

δx(i) = δx × cosθ(i) - (δy + α × x(i)) × sinθ(i)

δy(i) = δx × sinθ(i) + (δy + α × x(i)) × cosθ(i)

Pn(i) = Kv × δy(i)

Ph(i) = K1 × δx(i) - K2 × α

Mt(i) = -K3 × δx(i) + K4 × α



α Pn(i) Ph(i) Mt(i)δx(i) δy(i)구 분

3

0.0001 0.0114000 0.0018922 0.0001503 40.508 9.561

0.00015030.0114000COMBO 1

0.0002 0.0114000 0.0016968 0.0001503 36.325 9.561

9.561 0.000

0.0004 0.0114000 0.0012760 0.0001503 27.315 9.561

0.0015014

61.789 11.033

32.142

0.000

0.0003755 51.339 11.033 0.000

0.0003755

0.0003755 40.890 11.033 0.000COMBO 2

3 0.0131555 0.0019101

2 0.0131555 0.0023982

1 0.0131555 0.0028863

28.833 11.033 0.0004 0.0131555 0.0013469 0.0003755

0.0002660

0.0002660

4 0.0118884 0.0013120

51.432 9.970 0.000

44.029 9.970 0.000

36.627 9.970 0.000

0.0002660 28.086 9.970 0.000

0.0002660COMBO 3

3 0.0118884 0.0017109

2 0.0118884 0.0020567

1 0.0118884 0.0024025

1 0.0099473 0.0038824 0.0010060 83.114 14.805 0.000

0.0010060 55.118 14.805 0.000

0.0010060 27.122 14.805 0.000

4 0.0099473 -0.0002420

COMBO 43 0.0099473 0.0012669

2 0.0099473 0.0025747

0.0010060 -5.181 14.805 0.000

Pn(i) Ph(i) Mt(i)δx(i) δy(i)

1 0.0193801 0.0029236

α구 분

0.0004272 62.586 16.253 0.000

0.0004272 50.697 16.253 0.000

0.0004272 38.807 16.253 0.000

4 0.0193801 0.0011719

COMBO 13 0.0193801 0.0018128

2 0.0193801 0.0023682

0.0004272 25.088 16.253 0.000

0.0001 0.0221687 0.0045386

0.0002 0.0221687 0.0035392

0.0003 0.0221687 0.0025398COMBO 2

0.0007687 54.372 18.592

0.0007687 75.765 18.592

0.0007687 97.159 18.592

29.686 18.592 0.0004 0.0221687 0.0013867 0.0007687

0.0001 0.0200150 0.0035871

0.0002 0.0200150 0.0028361

0.0003 0.0200150 0.0020851COMBO 3

0.0005777 44.636 16.786

0.0005777 60.714 16.786

0.0005777 76.792 16.786

26.084 16.786 0.0004 0.0200150 0.0012185 0.0005777

83.114 14.805 0.0001 0.0099473 0.0038824

55.118 14.805 0.0002 0.0099473 0.0025747

27.122 14.805 0.0003 0.0099473 0.0012669

-5.181 14.805 0.0004 0.0099473 -0.0002420 0.0010060

COMBO 40.0010060

0.0010060

0.0010060


ⓒ 말뚝머리 작용력 : 기초응력 검토시

V(i) = Pn(i) × cosθ(i) - Ph(i) × sinθ(i)

H(i) = Pn(i) × sinθ(i) + Ph(i) × cosθ(i)

Ht = ∑H(i) × N

Vt = ∑V(i) × N

Mt = ∑(V(i) × x(i) + M(i)) × N



9.561 0.000 121 2.050 0

2 0.750 0

40.508

36.325 9.561 0.000 12

32.142 9.561 0.000 12

27.315 9.561 0.000 12

계

COMBO 1

4 -2.050 0

3 -0.550 0

1635.485 458.918 439.322 48

11.033 0.000 121 2.050 0

2 0.750 0

61.789

51.339 11.033 0.000 12

40.890 11.033 0.000 12

28.833 11.033 0.000 12

계

COMBO 2

4 -2.050 0

3 -0.550 0

2194.217 529.587 1002.876 48

9.970 0.000 121 2.050 0

2 0.750 0

51.432

44.029 9.970 0.000 12

36.627 9.970 0.000 12

28.086 9.970 0.000 12

계

COMBO 3

4 -2.050 0

3 -0.550 0

1922.085 478.579 728.827 48

14.805 0.000 121 2.050 0

2 0.750 0

83.114

55.118 14.805 0.000 12

27.122 14.805 0.000 12

-5.181 14.805 0.000 12

계

COMBO 4

4 -2.050 0

3 -0.550 0

1922.076 710.663 2489.088 48



수평력 모멘트 본수수평거리 각도

1 2.050 0

축력구 분

62.586

COMBO 1

50.6972 0.750

16.253 0.000 12

1216.253 0.0000

123 -0.550 0 38.807 16.253 0.000

124 -2.050 0 25.088 16.253 0.000

780.167 1122.598 48계

1 2.050 0

2126.132

97.159 18.592 0.000 12

122 0.750 0

123 -0.550 0

124 -2.050 0

COMBO 2

29.686 18.592 0.000

54.372 18.592 0.000

75.765 18.592 0.000

892.423 1982.878 48계 3083.792

2 0.750 0

16.7861 2.050 0 76.792 0.000 12

12

123 -0.550 0

124 -2.050 0

COMBO 3

26.084 16.786 0.000

44.636 16.786 0.000

60.714 16.786 0.000

805.726 1499.225 48계 2498.709

120.000

1 2.050 0 83.114

2 0.750 0 55.118

3 -0.550 0COMBO 4

-5.181 14.805 0.000

27.122 14.805 0.000

14.805

4

계 1922.076

12

12

-2.050 0

14.805 0.000 12

48710.663 2489.088


3. 말뚝머리 작용력 집계표

1) 말뚝머리 고정일 경우

2) 말뚝머리 힌지일 경우

0.000

0.000

0.000

23.959

-12.204

58.808 -12.204

COMBO 3

1 51.432 9.970

4 9.970 0.000

36.325

9.561

32.142

0.000

0.000

0.000

0.000

0.00061.789

COMBO 4

COMBO 4

9.561

3

2

9.561

28.833 11.033

11.033COMBO 2

COMBO 1

1 40.508 9.561

4 27.315

2

1 93.657 14.805

2 14.805

4 -16.251 14.805

3 14.805

9.970 -12.364

COMBO 3

1 62.113

4 16.870

2 47.768

3 33.422

9.970 -12.364

9.970 -12.364

4 16.653 11.033

-13.427

11.033 -13.427

-13.427

3 37.410

9.970 -12.364

-13.427

COMBO 2

1 73.389 11.033

2 55.399 11.033

구 분

51.035

40.009

28.9843

2COMBO 1

16.2624

1 9.561 -12.185

-12.185

-12.1859.561

9.561

9.561

-12.185

수평력 모멘트

사 용 하 중

축력

구 분사 용 하 중

축력 수평력 모멘트

11.033

3 40.890 11.033

2 51.339

1

4

0.000

28.086

44.029 9.970

3 36.627 9.970 0.000

0.000

0.0001 83.114 14.805

2 55.118 14.805 0.000

3 27.122 14.805 0.000

4 -5.181 14.805 0.000

계 수 하 중


-20.17680.017

56.797 16.253 -20.176

-22.200

16.253

6.786 16.253 -20.176

33.578 16.253

116.339 18.592

-20.176

-22.200

18.592 -22.200

18.592 -22.200

18.592

94.423 16.786

82.478

48.618

9.548

-20.409

16.786 -20.409

7.571 16.786 -20.409

16.786 -20.409

66.885

39.346

-12.204

14.805 -12.204

93.657 14.805

-12.204

14.805 -12.204

58.808

23.959

-16.251 14.805 -12.204

-12.204

계 수 하 중


38.807 16.253

0.00062.586 16.253

0.000

50.697 16.253 0.000

54.372 18.592

75.765 18.592

60.714 16.786

0.00025.088 16.253

0.000

0.000

0.00097.159 18.592

29.686 18.592 0.000

0.000

0.000

0.000

16.78644.636

76.792 16.786

16.786

55.118 14.805

0.00083.114 14.805

0.000

-5.181 14.805 0.000

27.122 14.805

0.000

0.00026.084


4. 말뚝의 안정성 검토

1) 말뚝의 허용지지력 검토

① 말뚝의 허용지지력

Ra1 = 98.300 tonf(평상시) [지지력검토 참조]

Ra2 = 147.450 tonf(지진시) [지지력검토 참조]

② 말뚝의 허용인발력

Pa1 = 0.000 tonf(평상시) [지지력검토 참조]

Pa2 = 32.880 tonf(지진시) [지지력검토 참조]

③ 하중조합별 검토

2) 말뚝의 응력 검토

① 강관말뚝의 합성응력 검토

fsa = 1400.000 kg/c㎡ (평상시)

= 2100.000 kg/c㎡ (지진시)

f = V/Ap ± M × y/Io

= V ÷ 152.6814 ± M × ( 50.00 ÷ 2 ) ÷ 45097.51

-16.251

83.114

147.450 32.880 O.K

COMBO 3

HINGE

FIX

O.K

FIX 93.657COMBO 4

HINGE

COMBO 1

COMBO 2

FIX

28.086

147.450 32.880-5.181

98.300 0.000

O.KHINGE

62.113 16.870 O.K

98.300 0.00051.432

HINGE 61.789 28.833 98.300

40.508 27.315 98.300

O.K0.000

FIX 73.389 16.653 O.K98.300 0.000

0.000 O.K

V(max)

O.K0.000

51.035 16.262 98.300

V(min) Ra(tonf) Pa(tonf) 비 고구 분

1400

O.K

M(tonf.m)

FIX 51.035 12.185 1010

fmax fsa 비 고

40.508 8.713

FIX O.K1225

748 1400HINGE

73.389 13.427

962

1400

1400 O.K

O.K1400

1092

10.055

HINGE

FIX 62.113 12.364

841 1400 O.K51.432 9.086

2100 O.K

O.K

FIX 93.657 12.204 1290COMBO 4

HINGE

V(tonf)

83.114

구 분

COMBO 1

COMBO 2

COMBO 3

HINGE 61.789

11.144 1162 2100

O.K


② 강관말뚝의 전단응력 검토

τsa = 800.000 kg/c㎡ (평상시)

= 1200.000 kg/c㎡ (지진시)

τ = α × Ho / Ap

α = 4 × (D²＋ D×d ＋ d²) / (3 × (D²＋ d²))

= 4 × ( 49.600² ＋ 49.600 × 47.600 ＋ 47.600² ) ÷

( 3 × ( 49.600² ＋ 47.600² ) ) = 1.999 ; 전단형상계수

③ PHC 말뚝의 합성응력 검토

fca = 200 kg/c㎡ (평상시)

= 266 kg/c㎡ (지진시)

fsa = -10 kg/c㎡ (평상시)

= -13 kg/c㎡ (지진시)

f = V/Ap ＋ σe ± M × y/Io

= V ÷ 1056 ＋ ± M × ( 50.00 ÷ 2 ) ÷ 241199

④ PHC 말뚝의 전단응력 검토

τpa = 12 kg/c㎡ (평상시)

= 16 kg/c㎡ (지진시)

τp = α × Ho / Ap

α = = 4 × ( 50.000² ＋ 50.000 × 34.000 ＋ 34.000² ) ÷

( 3 × ( 50.000² ＋ 34.000² ) ) = 1.953 ; 전단형상계수

= × Ho / 1056

6.032 11 16 O.K지진시 최대

FIX 2.365 4 16 O.K

HINGE

HINGE 83.114 3.802 158 79 266 -13 O.K

266 -13 O.K지진시최대

FIX 93.657 2.625

fmin

84

4.086 O.K

1.529 O.K

156 102

구 분

상시최대

fcaV(tonf) M(tonf.m) fmax

73.389 2.481

3.051HINGE

비 고fsa

-10

130 67 O.K200

O.K135 200FIX

FIX

비 고

1.953

61.789 -10

HINGE

구 분 τsa

8 12

H(tonf) τp

3 12상시 최대

비 고

FIX 9.561 125 800 O.K

H(tonf) τ τsa

O.K

FIX 11.033 144 800 O.K

HINGE 9.561 125

HINGE 9.970 131

O.KHINGE 11.033 144

FIX 9.970 131 O.K

O.K

O.K

구 분

COMBO 1

COMBO 2

COMBO 3

COMBO 4HINGE 14.805

O.KFIX

1200194

14.805

800

800

800

800

-4 266

194 1200

40.00

지진시최소

FIX -16.251 2.625

HINGE -5.181 3.802 -13

52 -3 266 -13

75 O.K

O.K


5. 말뚝과 확대기초의 결합부 검토

1) 압입력에 대한 검토

① 확대기초 콘크리트의 수직지압응력

fck : 콘크리트의 설계기준강도(kg/㎠)

PNmax : 상시와 지진시, 말뚝 머리에 작용하는 가장 큰 수직력(tonf)

D : 말뚝의 외경(cm)

fca : 상시,콘크리트의 허용지압응력 = 0.25fck (kg/㎠), (해설표 참고)

fca' : 지진시, 콘크리트의 허용지압응력 = 1.33 × (0.25fck) (kg/㎠)

-해설 표. 확대기초의 허용지압응력, fca(kg/㎠ )

* 수직지압응력(fcv) 검토 (상시)

fcv = 73388.967 ÷ ( π ÷ 4 × 49.600² )

= 37.982 kg/㎠ ≤ fca = 60.000 kg/㎠ ∴ O.K

* 수직지압응력(fcv) 검토 (지진시)

fcv = 93656.550 ÷ ( π ÷ 4 × 49.600² )

= 48.471 kg/㎠ ≤ fca' = 79.800 kg/㎠ ∴ O.K

설계기준강도 (fck,kg/c㎡ )

210 240 270 300

99.750

허용지압응력(fca,kg/㎠)

상시 (fca) 52.500 60.000

지진시 (fca') 69.825 79.800

67.500 75.000

89.775

caN

cv fD

Pf ≤=

2

max

4π


② 확대기초 콘크리트의 압발전단응력

τa3 : 상시, 콘크리트의 허용수직압발전단응력 (kg/㎠) ,(해설표 참조)

τa3' : 지진시, 콘크리트의 허용수직압발전단응력 (kg/㎠) ,(해설표 참조)

h : 확대기초의 유효두께 (cm)

-해설 표. 확대기초의 허용수직압발전단응력, τa3(kg/㎠)

* 압발전단응력(τv) 검토 (상시)

τv = 73388.967 ÷ { π × ( 49.600 ＋ 110.000 ) × 110.000 }

= 1.331 kg/㎠ ≤ τa3 = 9.000 kg/㎠ ∴ O.K

* 압발전단응력(τv) 검토 (지진시)

τv = 93656.550 ÷ { π × ( 49.600 ＋ 110.000 ) × 110.000 }

= 1.698 kg/㎠ ≤ τa3' = 11.970 kg/㎠ ∴ O.K

2) 인발력에 대한 검토

원칙적으로 인발력에 대한 검토는 하지 않아도 된다. [도로교 설계기준 해설(하부구조편) P292]

* 인발력(fs) 검토 (상시)

×

As × N ×

∴ fs = kg/㎠＜ fsa = kg/㎠ ∴ O.K

* 인발력(fs') 검토 (지진시)

×

As × N ×

∴ fs' = kg/㎠＜ fsa' = × = kg/㎠ ∴ O.K

허용압발전단응력

콘크리트의 설계기준강도 fck 210 240

지진시 (τa3'') 11.31 11.97

상시 (τa3) 8.50 9.00

0.000 1000kg/㎠

13.30

270 300

9.50 10.00

3.871 8= 0.000

fs' =Pt,max

=

fs =Pt,max

=

525 1500 1.33

0.000 1500

kg/㎠

1995

3.871 8

16.251 1000= 525

12.64

3max

)( aN

v hhDP τ

πτ ≤

+=


3) 수평력에 대한 검토

① 확대기초 콘크리트의 수평지압응력

PHmax : 상시와 지진시, 말뚝머리에 작용하는 최대 말뚝축직각방향력 (tonf)

l : 말뚝의 매입길이 = 10 cm

* 수평지압응력(fch) 검토 (상시)

fch = 11033.063 ÷ ( 49.600 × 10.000 )

= 22.244 kg/㎠ ≤ fca = 60.000 kg/㎠ ∴ O.K

* 수평지압응력(fch) 검토 (지진시)

fch = 14805.479 ÷ ( 49.600 × 10.000 )

= 29.850 kg/㎠ ≤ fca = 79.800 kg/㎠ ∴ O.K

② 확대기초 단부 말뚝에 대한 수평압발전단응력

h' : 수평방향의 압발전단에 저항하는 확대기초의 유효두께 (cm)

* 수평압발전단응력(fch) 검토 (상시)

τh = 11033.063 ÷ { 40.200 × ( 2 × 10 ＋ 50.000 ＋ 2 × 40.200 )}

= 1.825 kg/㎠ ≤ τa3 = 9.000 kg/㎠ ∴ O.K

* 수평압발전단응력(fch) 검토 (지진시)

τh = 14805.479 ÷ { 40.200 × ( 2 × 10 ＋ 50.000 ＋ 2 × 40.200 )}

= 2.449 kg/㎠ ≤ τa3' = 11.970 kg/㎠ ∴ O.K

caH

ch flD

Pf ≤

⋅= max

3''max

)22( aH

h hDlhP ττ ≤

++=


4) 철근정착

fsa1 : 이형철근의 허용인장응력 (kg/㎠) ,(해설표 참조)

Ast : 이형철근의 공칭단면적 (cm²) ,(해설표 참조)

U : 이형철근의 공칭둘레길이 (cm)

τoa : 콘크리트의 허용부착응력 (kg/㎠) ,(해설표 참조)

d1 : 이형철근의 공칭지름 (cm)

- 해설 표. 이형철근의 허용응력, fsa1 (kg/㎠)

- 해설 표. 이형철근의 표준치수

- 해설 표. 콘크리트의 허용부착응력, τoa (kg/㎠)

* 철근의 정착길이

일반적으로, Lo ≥ Lomin = 35d1 로 하는 것이 좋다. Lomin = 35 × 2.22 = 77.700 cm

Lo = 1500 × 3.871 ÷ ( 16.0 × 7.000 ) = 51.8438 ≤ 77.700

= 77.700 cm

5) 확대기초 속에 말뚝머리부분의 매입길이는 최소한 10 cm로 한다.

6) 연직 지압강도에 대한 검토 (콘·설 P125)

A1 : 재하면적 (cm²)

A2 : 지지면적 (cm²)

* 연직지압강도

φVn = 0.700 × ( 0.85 × 240.0 × 1963.495 )

= 280.387 tonf ≥ PNmax = 73.389 tonf ∴ O.K

철근의 종류 SD30 SD35 SD40

인장 및 압축응력 1500 1750 1800

철근의 종류, D(cm) D19 D22 D25

7.942

공칭지름, d1(cm) 1.91 2.22 2.54

공칭단면적, Ast(cm²) 2.865

8.0

3.871 5.067 6.424

공칭둘레, U(cm) 6.0

이형철근과 콘크리트의 허용부착응력 (τoa)

14.0

7.0

16.0 17.0

콘크리트의 설계기준강도 (fck) 210 240 270

18.0

300

9.0 10.0

D29 D32

2.86 3.18

UAfL

oa

stsao τ

1=

( )185.0 AfV ckn φφ =


7) PUNCHING 전단강도에 대한 검토 (콘·설 P154)

d : 유효깊이 ( 말뚝위치의 단면두께 - 저판에서의 철근덮개)

bp : π × (말뚝직경 + d)

* PUNCHING 전단강도

φVn = 2.53 × ( 1 ÷ 3 × √ 240 × 486.947 × 105.000 )

= 667.999 tonf ≥ PNmax = 73.389 tonf ∴ O.K

13n ck pV f b dφ φ ⎛ ⎞= ⋅ ⋅⎜ ⎟

⎝ ⎠


8) 가상 철근콘크리트 단면의 응력

① 콘크리트의 휨압축응력

fca : 상시, 콘크리트의 휨압축응력 (kgf/㎠) ,(해설표 참조)

fca' : 지진시, 콘크리트의 휨압축응력 (kgf/㎠) ,(해설표 참조)

M : 말뚝머리의 휨모멘트 (kgf.cm)

r : 가상콘크리트 단면의 반경 (cm)

C : 콘크리트의 휨압축응력 계수

fsa : 상시, 보강철근의 허용인장응력 (kgf/㎠) ,(해설표 참조)

fsa' : 지진시, 보강철근의 허용인장응력 (kgf/㎠) ,(해설표 참조)

S : 보강철근의 휨인장응력 계수

n : 탄성계수비 (n = 15 )

-해설 표. 확대기초의 허용수직압발전단응력, τa3(kgf/㎠)

- 해설 표. 보강철근의 허용응력, fsa (kgf/㎠)

③ 최대수직력과 최대모멘트의 검토

r = D/2 + 10 = ÷ 2 ＋ 10 = cm

말뚝중심에서 보강철근 까지의 거리(rs) = cm

rs/r = ÷ =

철근비산정 (Use D22 * 8 ea, As = cm2)

p = ÷ =

fc =M

r3

콘크리트의 설계기준강도 fck

＜ fsar3

·C ＜ fca

84.000

지진시 (fca')

SD30

127.680

철근의 종류

허용 휨인장응력

상시 (fsa)

지진시 (fsa')

허용 휨압축응력

210

1750

159.600

240 270 300

108.000 120.00096.000

SD35

143.640111.720

SD40

1995 2328 2394

1500

35.000

19.000

50

19.000 35.000 0.543

·n

30.968

30.968 1963 0.0158

fs =M

·S

상시 (fca)

1800


ⓐ 콘크리트 응력(상시)

수직력(Pmax) = kgf

모멘트(Mmax) = kgf.cm

e = Mmax / Pmin = ÷ = cm

e/r = ÷ =

M' = Mmax ＋ Pmin × r = ＋ × = kgf.cm

콘크리트의 휨압축응력 계수(C) =

fc = ÷ ×

= 59.730 kgf/㎠ ≤ fc = 96.000 kgf/㎠ ∴ O.K

ⓑ 보강철근의 응력(상시)

보강철근의 허용휨인장 계수(S) =

fs = ÷ × × 15

= kgf/㎠ ≤ fc = kgf/㎠ ∴ O.K

ⓒ 콘크리트 응력(지진시)

수직력(Pmax) = kgf



e/r = ÷ =



fc = ÷ ×

= 54.327 kgf/㎠ ≤ fc' = 127.680 kgf/㎠ ∴ O.K

ⓓ 보강철근의 응력(지진시)


fs = ÷ × × 15

= kgf/㎠ ≤ fc = kgf/㎠ ∴ O.K

② 최소수직력과 최대모멘트의 검토

ⓐ 콘크리트 응력(상시)

수직력(Pmin) = kgf



e/r = ÷ =



fc = ÷ ×

= 62.516 kgf/㎠ ≤ fc = 96.000 kgf/㎠ ∴ O.K

1218509

1787681

35.000 ³

1.499

1.499

16262 35.000

0.010

93657

74.9 35.000 2.141

1218509

13.03 35.000 0.372

3911363

1220356

1342749

1220356

1342749 73389

15.1

0.178

1787681

16262

1218509 16262 74.9

73389

1342749

1995

4498335 35.000 ³ 0.518

4498335

13.03

391136335.000

18.296

0.178

73389

35.000

93657

0.655

35.000 ³ 0.655

35.000 ³

0.518

1220356

0.010

4498335 35.000 ³

93657

3911363

35.000

18.296

0.523

243.1 1500


ⓑ 보강철근의 응력(상시)


fs = ÷ × × 15

= kgf/㎠ ≤ fc = kgf/㎠ ∴ O.K

ⓒ 콘크리트 응력(지진시)

수직력(Pmin) = kgf



e/r = ÷ =



fc = ÷ ×

= 66.761 kgf/㎠ ≤ fc' = 127.680 kgf/㎠ ∴ O.K

ⓓ 보강철근의 응력(지진시)


fs = ÷ × × 15

= kgf/㎠ ≤ fc = kgf/㎠ ∴ O.K

1500

1.573

4.393

1.573

35.000 ³

651581 35.000 ³

35.000 -2.146

1627.1

983.7

651581 35.000 ³

-75.1

6515811220356 -16251

-75.1

35.000

-16251

1220356

1220356 -16251

1787681

7.138

4.393

1995

7.138


6. 강재결합구 검토

ES = EC = 15000 √ fck =

AS = π ×( ²- ²) / 4 AC = π × ² / 4 =

= cm² = cm²

IS = π ×( ⁴- ⁴)/ 64 IC = π × ⁴ / 64 =

= cm⁴ = cm⁴

1) 최대압입력을 받는 경우

① 강재결합구 원형판 및 속채움 콘크리트에 작용하는 하중계산

ⓐ 상시

- 압축력에 의해 강재결합구 원형판에 작용하는 응력

× ×

＋ × ＋ ×

=

- 모멘트에 의해 강재결합구 원형판에 작용하는 응력

외측응력

내측응력

- 압축력에 의해 속채움 콘크리트에 작용하는 응력

× ×

＋ × ＋ ×

=

- 속채움 콘크리트에 작용하는 하중

= =

= × AC = × = kgf15570.835PC fC_AVE 8.75 1779.524

fC_AVE fC_P 8.75 kgf/cm²

232000 1779.524

8.75 kgf/cm²

ES×AS EC×AC 2000000 766.549

kgf/cm²IS 230581.654

fC_P =Pn,max EC

=73389 232000

25.0 = ± 145.583yS2 =1342749

×fS_M2 =Mmax

×

156.647 kgf/cm²IS 230581.654

× 26.9 = ±

1779.524

75.427 kgf/cm²

fS_M1 =Mmax

× yS1 =1342749

=73389 2000000

ES×AS EC×AC 2000000 766.549 232000fS_P =

Pn,max ES

단면 2차모멘트

53.80 43.80 47.60

230581.654 251998.357

kgf/cm²

단면적53.80 43.80 47.60

766.549 1779.524

탄성계수 2000000 kgf/cm² 232000

강재결합구 콘크리트


ⓑ 지진시


× ×

＋ × ＋ ×

=


외측응력

내측응력


× ×

＋ × ＋ ×

=

- 속채움 콘크리트에 작용하는 압축력

= =

= × AC = × = kgf

② 압축측 강재결합구 원형판 검토

1) 강재 결합구 원형판에 작용하는 단위cm당 하중 계산

ⓐ 상시

VS = { fS_P ＋ ( ＋ ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS = ( fS_P ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm412.237

75.427 145.583 1.9

156.647 145.583 1.9

1.9

430.430

fS_M2 fS_M1 fS_M2

19870.165

fS_M1 fS_M2

75.427 156.647 145.583

PC' fC_AVE' 11.166 1779.524

fC_AVE' fC_P' 11.166 kgf/cm²

232000 1779.524

11.166 kgf/cm²

ES×AS EC×AC 2000000 766.549

kgf/cm²IS 230581.654

fC_P' =Pn,max' ES

=93657 232000

25.0 = ± 132.313yS2 =1220356

×fS_M2' =Mmax'

×

142.369 kgf/cm²IS 230581.654

× 26.9 = ±fS_M1' =Mmax'

× yS1 =1220356

1779.524

96.258 kgf/cm²

2000000

ES×AS EC×AC 2000000 766.549 232000fS_P

' =Pn,max' ES

=93657

STEEL PILE

강재결합구 원형판

Lt

단면검토 위치

fS_M2

ffS_P

fS_M1 fS_M2

STEEL PILE


L t

단면검토 위치

S_M1

fS_P

압축측 인장측

CL PILE


ⓑ 지진시

VS' = { ＋ ( + ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS' = ( ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm

2) 강재 결합구 원형판에 작용하는 응력 검토

ⓐ 상시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K

- 전단응력 검토

= ＜ = ∴ O.K

ⓑ 지진시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K


= ＜ = ∴ O.K

③ 인장측 강재결합구 원형판 검토


ⓐ 상시

VS = { fS_P ＋ ( ＋ ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS = ( fS_P ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm-139.945

75.427 -145.583 1.9

-156.647 -145.583 1.9

-143.807

fS_M2 fS_M1 fS_M2

75.427 -156.647 -145.583 1.9

υa 1064 kgf/cm²

fS_M1 fS_M2

A 1.400

∴ υS' 317.027 kgf/cm²

1862 kgf/cm²

υS' =VS'

=443.838

= 317.027 kgf/cm²

I 0.229

∴ fbo_S' 1300.014 kgf/cm² fba

0.70 = 1300.014 kgf/cm²

υa 800 kgf/cm²

fbo_S' =MS'

y =424.671

×

A 1.400

∴ υS 307.450 kgf/cm²

1400 kgf/cm²

υS =VS

=430.430

= 307.450 kgf/cm²

∴ fbo_S 1261.949 kgf/cm² fba

= 1261.949 kgf/cm²I 0.229

=412.237

× 0.70fbo_S =MS

y

142.369 132.313 1.9

424.671

fS_M2'

96.258 132.313 1.9

443.838

fS_P' fS_M2' fS_M1'

96.258 142.369 132.313 1.9

fS_P' fS_M1' fS_M2'


ⓑ 지진시

VS' = { ＋ ( + ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS' = ( ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm


ⓐ 상시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K


= ＜ = ∴ O.K

ⓑ 지진시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K


= ＜ = ∴ O.K

④ 속채움 콘크리트부 연결 철근 검토

※ 속채움 콘크리트에 작용하는 압축력은 콘크리트의 부착응력은 무시하고

연결철근의 전단마찰만으로 검토한다.

ⓐ 상시 필요철근량 계산

= PC = kgf

= Vn / ( fa μ ) = / ( × ) = ㎠

ⓑ 지진시 필요철근량 계산

= PC' = kgf

= Vn / ( fa μ ) = / ( × ) = ㎠

ⓒ 사용 철근량 검토

As,use = D22 - = ㎠＞ As,req = ㎠ ∴ O.K8 ea 30.968 18.924

14.829

Vn 19870.165

Avf 19870.165 1500 0.7 18.924

Avf 15570.835 1500 0.7

υa 1064 kgf/cm²

Vn 15570.835

A 1.400

∴ υS' 55.756 kgf/cm²

1862 kgf/cm²

υS' =VS'

=78.058

= 55.756 kgf/cm²

I 0.229


0.70 = 236.265 kgf/cm²

υa 800 kgf/cm²

fbo_S' =MS'

y =77.180

×

A 1.400

∴ υS 102.719 kgf/cm²

1400 kgf/cm²

υS =VS

=143.807

= 102.719 kgf/cm²

∴ fbo_S 428.404 kgf/cm² fba

= 428.404 kgf/cm²I 0.229

=139.945

× 0.70fbo_S =MS

y

-142.369 -132.313 1.9

-77.180

fS_M2'

96.258 -132.313 1.9

-78.058

fS_P' fS_M2' fS_M1'

96.258 -142.369 -132.313 1.9

fS_P' fS_M1' fS_M2'


2) 최소압입력 또는 인발력을 받는 경우

① 강재결합구 원형판 및 속채움 콘크리트에 작용하는 하중계산

ⓐ 상시


× ×

＋ × ＋ ×

=


외측응력

내측응력


× ×

＋ × ＋ ×

=

- 속채움 콘크리트에 작용하는 하중

= =

= × AC = × = kgf

ⓑ 지진시


× ×

＋ × ＋ ×

=


외측응력

내측응력


× ×

＋ × ＋ ×

=

1779.524

-1.937 kgf/cm²

=-16251 232000

232000fC_P' =

Pn,max' ES

ES×AS EC×AC 2000000 766.549

132.313 kgf/cm²IS 230581.654

× 25.0 = ±

IS 230581.654

fS_M2' =Mmax'

× yS2 =1220356

= ± 142.369 kgf/cm²fS_M1' =Mmax'

× yS1 =1220356

× 26.9

1779.524

-16.702 kgf/cm²

2000000

ES×AS EC×AC 2000000 766.549 232000

3450.497

fS_P' =

Pn,max' ES=

-16251

PC fC_AVE 1.939 1779.524

fC_AVE fC_P 1.939 kgf/cm²

232000 1779.524

1.939 kgf/cm²

ES×AS EC×AC 2000000 766.549

kgf/cm²IS 230581.654

fC_P =Pn,max EC

=16262 232000

25.0 = ± 132.113yS2 =1218509

×fS_M2 =Mmax

×

142.153 kgf/cm²IS 230581.654

× 26.9 = ±

1779.524

16.714 kgf/cm²

fS_M1 =Mmax

× yS1 =1218509

2000000

ES×AS EC×AC 2000000 766.549 232000fS_P =

Pn,max ES=

16262


- 속채움 콘크리트에 작용하는 압축력

= =

= × AC = × = kgf

② 압축측 강재결합구 원형판 검토


ⓐ 상시

VS = { fS_P ＋ ( ＋ ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS = ( fS_P ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm

ⓑ 지진시

VS' = { ＋ ( + ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS' = ( ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm


ⓐ 상시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K1400 kgf/cm²∴ fbo_S 859.329 kgf/cm² fba

= 859.329 kgf/cm²I 0.229

=280.714

× 0.70fbo_S =MS

y

142.369 132.313 1.9

220.779

fS_M2'

-16.702 132.313 1.9

229.214

fS_P' fS_M2' fS_M1'

-16.702 142.369 132.313 1.9

280.714

fS_P' fS_M1' fS_M2'

16.714 132.113 1.9

142.153 132.113 1.9

1.9

292.309

fS_M2 fS_M1 fS_M2

-3446.938

fS_M1 fS_M2

16.714 142.153 132.113

PC' fC_AVE' -1.937 1779.524

fC_AVE' fC_P' -1.937 kgf/cm²

STEEL PILE


Lt

단면검토 위치

fS_M2

ffS_P

fS_M1 fS_M2

STEEL PILE


L t

단면검토 위치

S_M1

fS_P

압축측 인장측

CL PILE



= ＜ = ∴ O.K

ⓑ 지진시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K


= ＜ = ∴ O.K

③ 인장측 강재결합구 원형판 검토


ⓐ 상시

VS = { fS_P ＋ ( ＋ ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS = ( fS_P ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm

ⓑ 지진시

VS' = { ＋ ( + ) / 2 } × L

= { ＋ ( ＋ ) / 2 } ×

= kgf

MS' = ( ＋ ) × L²/ 2 ＋ ( - ) × L²/ 3

= ( ＋ ) × ² / 2 ＋

( - ) × ² / 3

= kgf.cm


ⓐ 상시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K1400 kgf/cm²∴ fbo_S 674.622 kgf/cm² fba

= 674.622 kgf/cm²I 0.229

=220.377

× 0.70fbo_S =MS

y

-142.369 -132.313 1.9

-281.073

fS_M2'

-16.702 -132.313 1.9

-292.682

fS_P' fS_M2' fS_M1'

-16.702 -142.369 -132.313 1.9

-220.377

fS_P' fS_M1' fS_M2'

16.714 -132.113 1.9

-142.153 -132.113 1.9

-228.796

fS_M2 fS_M1 fS_M2

16.714 -142.153 -132.113 1.9

υa 1064 kgf/cm²

fS_M1 fS_M2

A 1.400

∴ υS' 163.724 kgf/cm²

1862 kgf/cm²

υS' =VS'

=229.214

= 163.724 kgf/cm²

I 0.229


0.70 = 675.853 kgf/cm²

υa 800 kgf/cm²

fbo_S' =MS'

y =220.779

×

A 1.400

∴ υS 208.792 kgf/cm²

υS =VS

=292.309

= 208.792 kgf/cm²



= ＜ = ∴ O.K

ⓑ 지진시

- 휨응력 검토

= ＜ = ∴ O.K


= ＜ = ∴ O.K

④ 속채움 콘크리트부 연결 철근 검토

※ 속채움 콘크리트에 작용하는 압축력은 콘크리트의 부착응력은 무시하고

연결철근의 전단마찰만으로 검토한다.

ⓐ 상시 필요철근량 계산

= PC = kgf

= Vn / ( fa μ ) = / ( × ) = ㎠

ⓑ 지진시 필요철근량 계산

= PC' = kgf

= Vn / ( fa μ ) = / ( × ) = ㎠

ⓒ 사용 철근량 검토

As,use = D22 - = ㎠＞ As,req = ㎠ ∴ O.K8 ea 30.968

υa

Vn -3446.938

Avf -3446.938

Avf 3450.497

3.286

3.286

1500 0.7 -3.283

1064

1862 kgf/cm²

kgf/cm²

1500 0.7

kgf/cm²

Vn 3450.497

∴ υS' 209.058 kgf/cm²

υS' =VS'

=292.682

= 209.058

I 0.2290.70=

A 1.400


= 860.427 kgf/cm²

υa 800 kgf/cm²

281.073×fbo_S' =

MS'y

A 1.400

∴ υS 163.426 kgf/cm²

υS =VS

=228.796

= 163.426 kgf/cm²


8. 기초의 설계

1) Pile 반력집계 (m당)

註) 사용성 검토에서 지진시 조합(COMBO 4)은 고려하지 않는다.

2) 기초단면에 작용하는 단면력 산정

① 전면저판(앞굽)의 단면력 계산

R1 = Ru1 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

R2 = Ru2 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

R3 = Ru3 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

R4 = Ru4 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

註) 설계전단력은 위험단면 A'-A'단면에서 검토한다.

ⓐ 기초자중에 의한 단면력

Vf = 1.200 × 0.350 × 2.500 = 1.050 tonf

Mf = 1.200 × 1.400 × 2.500 × 1.400 ÷ 2 = 2.940 tonf.m

ⓑ 말뚝반력에 의한 단면력

<평상시>

Vp1 = R1 = 66.746 tonf

Mp1 = R1 × 0.750 = 50.060 tonf.m

<지진시>

Vp2 = R1 = 53.733 tonf

Mp2 = R1 × 0.750 = 40.300 tonf.m

<사용모멘트계산시>

Mp3 = R1 × 0.750 = 31.579 tonf.m

1.200

0.65

1.050

31.784

35.636 27.406 19.175

9.55442.105

9.679

21.463

29.280 16.62922.954

33.739

구 분

2.800 1.200 1.400

COMBO 2

COMBO 4

COMBO 1

COMBO 3

COMBO 3

-9.323

5.478

19.264

66.746 47.320

45.908

53.733

38.373

32.586

54.173

9.330

R1 R2 R3 R4

3.893

27.893

13.746

22.574 4.344계수하중

사용하중

0.750

COMBO 1

COMBO 2

R4R3

R2R1


ⓒ 단면력 산정

<평상시>

Vu = Vp1 - 1.30 × Vf = 1.365 tonf

Mu = Mp1 - 1.30 × Mf = 46.238 tonf.m

<지진시>

Vu = Vp2 - 1.00 × Vf = 1.050 tonf

Mu = Mp2 - 1.00 × Mf = 37.360 tonf.m


Mu = Mp3 - 1.00 × Mf = 28.639 tonf.m

ⓓ 적용단면력

Vu(max) = 1.365 tonf : 계수전단력

Mu(max) = 46.238 tonf.m : 계수모멘트

Ma(max) = 28.639 tonf.m : 사용모멘트

② 후면저판(뒷굽)의 단면력 계산

R1 = Ru1 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

R2 = Ru2 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

R3 = Ru3 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

R4 = Ru4 × 12본 ÷ 20.916 (tonf/m)

ⓐ 기초자중에 의한 단면력

Vf = 1.200 × 2.800 × 2.500 = 8.400 tonf

Mf = 1.200 × 2.800 × 2.500 × 2.800 ÷ 2 = 11.760 tonf.m

ⓑ 뒷채움 토사에 의한 단면력

Vs = 『작용하중 집계표』 참조 = 45.200 tonf

Ms = 45.200 × 1.278 = 57.766 tonf.m

ⓒ 상재하중에 의한 단면력

Vq = 1.000 × 2.000 = 2.000 tonf

Mq = 2.000 × 1.800 = 3.600 tonf.m

1.200

1.400

0.65 1.5

2.800 1.200

R2R1

B

B

Qv


ⓔ 말뚝반력에 의한 단면력

<평상시>

Vp1 = R3 ＋ R4 = 23.158 tonf

Mp1 = R3 × 0.650 ＋ R4 × 2.150 = 20.892 tonf.m

<지진시>

Vp2 = R3 ＋ R4 = 4.423 tonf

Mp2 = R3 × 0.650 ＋ R4 × 2.150 = -11.110 tonf.m


Mp3 = R3 × 0.650 ＋ R4 × 2.150 = 30.868 tonf.m

ⓕ 단면력 산정

<평상시>

Vu = Vp1 - 1.30 × (Vf + Vs) - 0.00 × Vq = -46.522 tonf

Mu = Mp1 - 1.30 × (Mf + Ms) - 0.00 × Mq = -69.49 tonf.m

<지진시>

Vu = Vp2 - 1.00 × (Vf + Vs) - 0.00 × Vq = -49.177 tonf




ⓖ 적용단면력

Vu(max) = 49.177 tonf : 계수전단력

Mu(max) = 80.636 tonf.m : 계수모멘트

Ma(max) = 38.658 tonf.m : 사용모멘트

註) U = 1.30D + 2.15L + 1.70H - 말뚝반력에 의한 단면력

U = 1.00D + 1.00H + 1.00E - 말뚝반력에 의한 단면력

D-고정하중, L-활하중, H-토압, E-지진하중

말뚝반력산정시 하중계수가 적용되었으므로, 하중계수를 적용하지 않는다.


3) 철근량 계산

① 전면저판(앞굽) 단면 검토

＊ 단면제원 및 설계가정

fck=240kg/㎠, fy=3000kg/㎠, k1=0.85, Φf=0.85, Φv=0.80

Mu / Φ = As x fy x (d - a/2) ---------------- (1)

a = As x fy / (0.85 x fck x b) ---------------- (2)

式(2)를 式(1)에 대입하여 이차방정식으로 As를 구한다

→ Req As = cm²

Use As = cm² (철근도심 : cm)

1단 : D22 － ( = cm²), cm

＊ 철근비 검토

ρmin : 14 / fy =

0.80 √fck / fy = , ρmin = 적용

ρmax = 0.75 x ρb = 0.75 x k1 x Φx (fck / fy) x {6000 / (6000 + fy)}

ρuse = As / bd =

ρmax ≥ ρuse, As ≥ As(req) x 4/3 → 철근비 만족, ∴ O.K (콘.설 6.3.2)

＊ 휨에 대한 검토

ΦMn = × × × － a ÷ 2 ) = tonf.m

; a = As x fy / (0.85 x fck x b) = cm

≥ Mu ( = tonf.m ) ∴ O.K

＊ 전단에 대한 검토 (d = cm)

ΦVc = × × × b × d

= × × × × = tonf

≥ Vu ( = tonf ), 전단보강 불필요.

＊ 0.0015hb 『도로교설계기준 P.252』

h : 부재두께 ( 최대 ) b : 부재 폭

사용철근량 : D16 －

D16 － = cm²

필요철근량 : × ＜ ∴ O.K

＊ 단면적비(온도 및 건조수축 철근)『콘크리트구조설계기준 해설 P.111』

단면적대비 0.0020 이상


D16 － = cm²


＊ 노출면 3㎠ 이상 『도로교설계기준 P.252, 철도설계기준 P.254』

사용철근량 : D16 － = cm²

필요철근량 : mm² ＜ ∴ O.K

CTC 150 13.240

3.00 13.24 ㎠

26.480

0.0020 120 × 100 = 24.00 ㎠ 26.48 ㎠

[안전율 1.754]

100.0 105.00.53

√fck

√240 68.970

0.0015 120 × 100 =

26.480

18.00 ㎠ 26.48 ㎠

CTC 150

0.02890

0.00295

0.85 ( 105.000 81.119

0.00467

0.00413 0.00467

15.000

d1 = 15.000

17.483

4.554

46.238

105.0

0.53

8.0 EA

CTC 150

CTC 150

0.80

0.80

CTC 150

120 cm

1.365

B (cm) H (cm) d (cm) 피복 (cm)

100.0 120.0 105.0 15.0

30.968

30.968

30.968

3000

Mu (tonf.m) Vu (tonf)

46.238 1.365

085.02

22

=+××−××× φ

MuAsdfAsbf

fy

ck

y


② 후면저판(뒷굽) 단면 검토

＊ 단면제원 및 설계가정

fck=240kg/㎠, fy=3000kg/㎠, k1=0.85, Φf=0.85, Φv=0.80

Mu / Φ = As x fy x (d - a/2) ---------------- (1)

a = As x fy / (0.85 x fck x b) ---------------- (2)

式(2)를 式(1)에 대입하여 이차방정식으로 As를 구한다

→ Req As = cm²


1단 : D29 － ( = cm²), cm

＊ 철근비 검토

ρmin : 14 / fy =

0.80 √fck / fy = , ρmin = 적용

ρmax = 0.75 x ρb = 0.75 x k1 x Φx (fck / fy) x {6000 / (6000 + fy)}

ρuse = As / bd =

ρmax ≥ ρuse, As ≥ As(req) x 4/3 → 철근비 만족, ∴ O.K (콘.설 6.3.2)

＊ 휨에 대한 검토

ΦMn = × × × － a ÷ 2 ) = tonf.m

; a = As x fy / (0.85 x fck x b) = cm

≥ Mu ( = tonf.m ) ∴ O.K

＊ 전단에 대한 검토 (d = cm)

ΦVc = × × × b × d

= × × × × = tonf

≥ Vu ( = tonf ), 전단보강 불필요.

＊ 0.0015hb 『도로교설계기준 P.252』

h : 부재두께 ( 최대 ) b : 부재 폭


D16 － = cm²


＊ 단면적비(온도 및 건조수축 철근)『콘크리트구조설계기준 해설 P.111』

단면적대비 0.0020 이상


D16 － = cm²


＊ 노출면 3㎠ 이상 『도로교설계기준 P.252, 철도설계기준 P.254』

사용철근량 : D16 － = cm²

필요철근량 : mm² ＜ ∴ O.K

26.48 ㎠

CTC 150 13.240

3.00 13.24 ㎠

0.0020 120 × 100 = 24.00 ㎠

26.48 ㎠

CTC 150

CTC 150 26.480

0.0015 120 × 100 = 18.00 ㎠

120 cm

CTC 150

CTC 150 26.480

49.177

100.0 110.0 72.254

0.80

0.80

0.53 √fck

0.53 √240

7.558

80.636 [안전율 1.726]

110.0

0.00467

0.02890

0.00467

0.85 ( 110.000 139.2051.392 3000

10.0

8.0 EA

0.00467

0.00413

100.0 120.0 110.0 10.0 80.636 49.177

B (cm) H (cm) d (cm) 피복 (cm) Mu (tonf.m) Vu (tonf)

29.322

51.392

51.392 d1 = 10.000

085.02

22

=+××−××× φ

MuAsdfAsbf

fy

ck

y


4) 사용성 검토

① 전면저판(앞굽)

* 응력 산정

fs = M / [As × (d － χ/3)] = × ÷ ×

－ ÷ 3 )] = kg/㎠

χ = -nAs/b ＋ nAs/b√[1 ＋ 2bd/(nAs)]

= －8 × ÷ ＋ 8 × ÷ ×

＋ 2 × × ÷ ( 8 × )] = cm


1단 : D22 － ( = cm²), cm

* 허용 균열폭

Wa = 0.005tc (습윤 환경) = × － ÷ 2 ) = mm

여기서 tc ; 최외단 철근의 표면과 콘크리트 표면사이의 콘크리트 최소 피복두께(mm)

* 균열폭 산정

R = (H - χ) / (H - χ - d') =

A = 2 × × ÷ 8.0 = cm²

W = 1.08 x R x fs³√(dc x A) x 0.00001

= × × × ³√( × ×

= mm ≤ Wa ( = mm ) ∴ O.K

② 후면저판(뒷굽)

* 응력 산정

fs = M / [As × (d － χ/3)] = × ÷ ×

－ ÷ 3 )] = kg/㎠

χ = -nAs/b ＋ nAs/b√[1 ＋ 2bd/(nAs)]

= －8 × ÷ ＋ 8 × ÷ ×

＋ 2 × × ÷ ( 8 × )] = cm


1단 : D29 － ( = cm²), cm

* 허용 균열폭

Wa = 0.005tc (습윤 환경) = × － ÷ 2 ) = mm

여기서 tc ; 최외단 철근의 표면과 콘크리트 표면사이의 콘크리트 최소 피복두께(mm)

* 균열폭 산정

R = (H - χ) / (H - χ - d') =

A = 2 × × ÷ 8.0 = cm²

W = 1.08 x R x fs³√(dc x A) x 0.00001

= × × × ³√( × ×

= mm ≤ Wa ( = mm ) ∴ O.K

30.968 20.466

941.9520.466

28.639 100000 [ 30.968

30.968 100.0

0.213 0.695

( 105.000

30.968 100.0

√[( 1 100.0 105.0

30.968 15.0

8.0 EA d1 = 15.030.968

0.005 0.695

1.177

( 15.0 2.2

15.0 100.0 375.000

1.08 1.177 941.95 15.000 375.000 ) 0.00001

38.658 100000 [ 51.392

742.91

26.243

51.392 100.0 51.392 100.0

8.0 EA

51.392

( 110.000 26.243

√[( 1 100.0 110.0

51.392 10.0

0.0050 0.428

1.119

d1 = 10.051.392

( 10.0 2.9

10.0 100.0 250.000

1.08 1.119 742.91 10.000 250.000 ) 0.00001

0.122 0.428

▣ 말뚝 기초의 지지력 검토 (귀래교, A1) : L = M

가) 말뚝의 선단지지력 검토

타입말뚝 선단부의 극한지지력(qu) 은 도로교표준시방서에서 제시된 표준관입시험치를 이용한 방법을

사용하여 산정한다. (일본 건설성 기준, 선굴착 최종경타공법)

qup= 25 X N X Ap ( ≤ 1000) (매입공법)

여기에서 Ap : 말뚝의 선단면적 (m2)

N : 선단부 지층의 설계 표준관입시험치

(말뚝 선단지반의 설계 N 값은 지지력 산정상 40 을 상한으로 한다.)

풍화암에 지지된 말뚝의 극한 선단지지력은 도로교 표준시방서에서 제시된 방법에 따라 다음과 같이 산정한다.

1) 설계 N 값

설계 N 값은 말뚝선단위치의 N 값과 말뚝선단에서 위방향으로 4D 범위에 있어서의 평균 N 값을 이용하여

다음과 같이 적용한다. (단 설계 N값은40 이하를 적용한다.)

N' = (N1 + N2 )/2 = 50 ≥ 40 설계 N 값은 40 을 적용한다.

여기에서, N1 : 말뚝선단위치의 N 값 N1 = 50

N2 : 말뚝선단 위의 4D의 평균 N 값 N2 = 50

2) 말뚝의 선단면적 산정

본 현장에 적용된 말뚝의 선단면적은 다음과 같다.

Ap = (π * D2) / 4 = m2

말뚝의 직경 = m,

말뚝의 두께 = mm

3) 말뚝의 선단 지지력 산정 결과

위에서 제시된 방법에 따라 말뚝의 선단지지력을 산정한 결과는 다음과 같다.

qup = 25 X N X Ap= 25 X 40 X 0.196 = ton

나) 말뚝의 주면 마찰력 검토

말뚝 주변에 작용하는 최대주면마찰력(qsa)은 말뚝의 시공방법과 지반 종류에 따라 다음 표 1. 로 부터 산정한다.

(도로교 표준시방서, 1996, P688)

qsa = ∑(fs X L X As)

여기에서 As : 말뚝의 주변장 (m2) = (π X D) =

fs : 단위 주면 마찰력 (표 1. 참조)

L : 층의 길이 (m)

18.7

0.1964

196.4

1.57

0.500

80.0

표 1. 말뚝의 최대주면마찰력(t/m2)

주) N ≤ 2 의 연약층에서는 신뢰성이 부족하기 때문에 주면마찰저항을 고려할 수 없다.

C* : 점성토의 전단강도

1) fs * L 계산

0.1 N

0.1 N

0.1 N

* 부주면마찰력을 고려하여 점성토층과 상부토층의 주면마찰력은 계산에서 제외

2) 주면 마찰력 계산

qus = ∑(fs * L )* As = 98.6 ton

다). 말뚝의 허용 지지력 산정

1) 지반에 말뚝의 허용지지력

말뚝의 극한지지력은 위에서 산정된 말뚝의 선단지지력과 주면마찰력을 합으로 계산되며, 허용지지력은 극한지지력에 안전율(F.S = 3) 을 적용하여 산정한다. 산정된 결과는 다음과 같다.

qa = (qup + qus) / 3 = (196.4 + 98.63) / 3 = ton

2) 말뚝재료에 의한 허용 지지력 산정:(구조물 기초설계기준, 2003.2 P281 [표 3.6])

표2. 장경비에 따른 감소의 한계치

n

여기서 , Qas : 말뚝본체의 허용지지력(ton/본) 70

μ1 : 세장비의 저감율 ⇒ (L/D - n)×100(%) 80

μ2 : 이음에 대한 저감율 5 % 감소 85

100

Qas = X = 156.8 ton 60

n: 저감율을 고려하지 않아도 되는 L/D의 상한값

적용(tonf/본)

98.3

0.95

지반에 말뚝의 허용지지력

98.3

말뚝재료에 의한 허용지지력(구조물 기초설계기준, 2003.2)

156.8

현장타설

0.5N (≤ 20)

C* 또는 N

타입공법

fs * L

내부굴착말뚝공법

90

105

110

130

80

PHC

5.90퇴적사질층 5.9

장경비의 상한계

50

비 고

5.00

51.92

풍화암층

풍화토 11.8 0.1 X 11.8 X 44

0.1 X 1.0 X 50

1.57 X 62.82 =

: 저감없음

PHC 말뚝의 장기 허용압축하중 =

165.0

98.3

ton/본165.0

RC

PC

말뚝 종류

강관

C*

지반의 종류

시공법

지층명

1.0

0.2N (≤10)

C* 또는 N

사 질 토

점 성 토

적용식 길이

62.8218.7합 계

0.1 X 5.9 X 1010

현장치기 말뚝공법

44

평균 N 치 산출식

0.1N (≤5)

0.5C* 또는 0.5N

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