건축물 말뚝기초 내진설계 지침 연구, 대한건축학회 2022.08

건축물 말뚝기초 내진설계 지침 연구 -변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법2022. 08 AIK-R-2022-911

목 차 제 1 장 서론···································································································································1 1.1 개요 ···················································································································································1 1.2 목적·····················································································································································2 1.3 연구범위 ············································································································································2 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 동향··········································································3 2.1 건축물 기초의 건축물에서 설계적 기능····························································································3 2.2 지진 시 지반운동과 건물기초의 상호 관계···················································································· 5 2.3 국내의 기초의 내진설계 동향·········································································································· 8 2.3.1 지진피해···················································· ······················8 2.3.2 지진 시 말뚝 하중작용과 설계 원리····································· ·······················································9 2.4 국내 내진말뚝 개발 동향 및 사례···································································································21 2.4.1 국내 내진말뚝 개발 동향··········································· ······························································· ··21 2.4.2 적용사례···················································· ····················24 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 해석············································································37 3.1 관련 법령··········································································································································37 3.1.1 지진·화산재해대책법(시행 2020.12.10.)······························ ·························································37 3.1.2 건축법 시행령(시행 2021.01.09.)································· ······························································· ·37 3.1.3 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(국토교통부령, 시행 2021.08.27.)·············· ·························38 3.2 건축물 기초 내진설계에 필요한 국가기준코드···············································································39 3.3 국가기준코드 및 해설(KDS) - 지진코드··························································································41 3.3.1 기초 내진 설계기준(KDS 11 50 25, 2021.05.12.) ······························································· ········41 3.3.2 내진설계 일반(KDS 17 10 00, 2018.12.31.)················································································44 3.3.3 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00, 2018.12.31.)··················· ··················································57 3.4 국가기준코드 및 해설(KDS) - 지반공통코드···················································································62 3.4.1 얕은 기초 설계기준(KDS 11 50 05, 2021.05.12.) ······························································· ········62 3.4.2 깊은 기초 설계기준(KDS 11 50 15, 2021.05.12.) ········65

3.5 국가기준코드 및 해설(KDS 14 20) - 콘크리트 공통······································································73 3.6 국가기준코드 해설(KDS 41 20) - 건축물 기초 구조 코드·····························································74 3.6.1 일반사항 및 용어··············································· ······························································· ···········74 3.6.2 설계(지지력 및 침하)············································ ······························································· ········78 3.6.3 직접기초···················································· ····················84 3.6.4 말뚝기초···················································· ····················88 3.6.5 건축물 말뚝기초 내진해석 및 상세······································ ······················································96 3.6.6 병용기초와 말뚝전면복합기초·········································· ···························································98 제 4 장 건축물 기초공법 선정 및 설계(건축, 지반)··································································99 4.1 건축물 기초 공법 선정·····················································································································99 4.2 직접기초의 설계 및 검토···············································································································103 4.2.1 직접 기초의 약식 검토············································ ···103 4.2.2 접지압의 산정················································· ······························································· ·············104 4.2.3 지반의 허용 지내력의 공학적 산정······································ ····················································127 4.2.4 낮은 지층에서 직접기초 적용 방법······································ ····················································139 4.3 대규모 단지의 기초 계획 및 검토·································································································144 4.4 말뚝(pile)기초의 내진설계 및 내진공법·························································································148 4.4.1 개요······················································ ······························································· ························148 4.4.2 국내 적용 가능한 내진말뚝 및 비교표···································· ·················································153 4.5 건축물 말뚝기초에 작용하는 지진토압(시간이력 동해석법, C, D분류)·······································165 4.5.1. 내진해석 개요················································ ······························································· ·············165 4.5.2 지진발생 사례 및 피해사례·········································· ·····························································166 4.5.3 내진해석 흐름················································· ·············168 4.5.4 해석방법 선정················································· ·············168 4.5.5 말뚝 내진토압 산정 예시··········································· ······························································· ·169 4.6 말뚝에 작용하는 지지력 : 대구경 말뚝·························································································184 4.6.1 개요······················································ ························184 4.6.2 지지력 계산·················································· ······························································· ···············184

4.6.3 암반 지지 말뚝················································ ············193 4.6.4 말뚝재하시험·················································· ·············197 4.6.5 인발······················································ ······························································· ························197 4.6.6 수평하중··················································································································· ···················200 4.6.7 경사말뚝의 지지력··············································· ·······200 4.6.8 무리말뚝의 축방향 지지력·········································································································200 4.6.9 무리말뚝의 횡방향 지지력·········································································································201 4.7 말뚝에 작용하는 지지력 : 소구경 말뚝(micro pile)······································································202 4.7.1 개요······················································ ························202 4.7.2 안정성 검토·················································· ···············212 4.7.3 헬리컬 말뚝의 적용·············································· ······························································· ·······230 4.8 마찰 말뚝과 선단지지 말뚝의 적용원리························································································233 4.9 말뚝 침하 및 변위··························································································································238 4.9.1 침하 기준··················································· ··················238 4.9.2 말뚝 선단지지 말뚝·············································· ······························································· ·······238 4.9.3 마찰 말뚝의 침하··············································· ······························································· ·········239 4.10 수직 증축 시 말뚝기초 설계 원리·······························································································247 4.11 액상화 평가···································································································································249 4.11.1 개요····················································· ······························································· ·······················249 4.11.2 액상화 평가와 검토············································· ······250 4.11.3 액상화 공법 대책·············································· ········252 4.12 현장 말뚝 재하 시험에 의한 설계·······························································································253 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 검토····························································································256 5.1 개요 및 하중···································································································································256 5.1.1 개요······················································ ······························································· ························256 5.1.2 하중······················································ ························256 5.2 보강되지 않은 PHC 말뚝···············································································································265 5.2.1 일반 PHC계산················································ ······························································· ··············265

5.2.2 일반 PHC말뚝 설계 가능 범위······································· ···························································267 5.2.3 관련기준···················································· ···················268 5.3 말뚝기초 내적안정 검토 방법 및 예시·························································································271 5.3.1 콘크리트 말뚝················································· ······························································· ·············271 5.3.2 강관말뚝(강도설계법)············································· ·····278 5.3.3 강관말뚝(허용응력 설계법)·········································· ······························································282 5.4 내진말뚝 종류 및 적용 범위··········································································································307 5.4.1 철근으로 보강된 PHC 내진말뚝······································· ·························································307 5.4.2 소구경 강관으로 보강된 PHC 내진말뚝··································· ················································309 5.4.3 고강도 소구경(마이크로) 강관 말뚝····································· ·····················································311 5.4.4 리바로 보강된 내진말뚝············································ ······························································· ·313 5.4.5 하이브리드 내진말뚝·············································· ······························································· ·····315 5.4.6 래티스 소구경 보강 내진말뚝········································· ··························································317 5.4.7 래티스 내진말뚝················································ ··········319 5.4.8 삼축 내진말뚝················································· ······························································· ·············322 5.4.9 삼축 내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초(Piled Raft Foundation)··········· ··························325 5.4.10 스레드 압축 파일·············································· ········327 제 6 장 건축물 말뚝기초 내진설계 적용 및 요약···································································328 6.1 건축물 말뚝기초 내진설계 적용····································································································328 6.2 건축물 말뚝기초 내진설계 참고문헌···························································요약····································································································330···········································································333부록·············································································································································335

표 목 차 [표 2.1] 토목에 적용되는 내진말뚝·········································· ······························································21 [표 2.2] 최근 건축물에 적용되는 내진말뚝······································ ·····················································22 [표 2.3] 고성능 내진말뚝 및 면진장치말뚝······································ ·····················································23 [표 4.1] 지반의 허용지내력(제18조 관련)····································· ·······················································103 [표 4.2] 활동에 대한 안정성 기준·········································· ·····························································117 [표 4.3] 활동에 대한 안정성 기준·········································· ·····························································121 [표 4.4] 형상계수··················································· ················128 [표 4.5] 지지력계수·················································· ··············128 [표 4.6] 지반의 허용 지내력(제18조 관련)···································· ······················································130 [표 4.7] 침하계수  (유연한 기초의 경우)··················································· ········································132 [표 4.8] 미 해군성(1982)과 Bowles(1988) 이후에 수정된 다양한 흙에 대한 변형계수······· ·············133 [표 4.9] 바닥부 응력 점하중············································· ····137 [표 4.10] 국내에서 적용이 가능한 내진말뚝 공법·································· ············································153 [표 4.11] 소, 중 규모 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (1)·························· ········································154 [표 4.12] 소, 중 규모 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (2)·························· ········································155 [표 4.13] 소규모 주택에 내진 적용하지 않는 경우 적용 가능한 말뚝······················· ·······················156 [표 4.14] 중규모 이상 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (1)··························· ······································157 [표 4.15] 중규모 이상 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (2)··························· ······································158 [표 4.16] 중규모 이상 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (3)··························· ······································159 [표 4.17] 일반 강재 말뚝 및 일반 PHC말뚝··································· ····················································160 [표 4.18] 특수 조건 및 일본 내진말뚝 예····································· ······················································161 [표 4.19] 특허를 받은 상품 목록 (1)······································ ·····························································162 [표 4.20] 특허를 받은 상품 목록 (2)······································ ·····························································163 [표 4.21] 특허를 받은 상품 목록 (3)······································ ·····························································164 [표 4.22] 국내 지진 피해 사례··········································· ······························································· ···167 [표 4.23] 내진해석 흐름 분석표··········································· ·168

[표 4.24] 해석방법 개요도·············································· ·······168 [표 4.25] 설계지반 운동수준 선정·········································· ·····························································173 [표 4.26] 지반증폭계수(  및   )······························································ ··········································174 [표 4.27] 지진규모에 따른 스펙트럼 시간······································ ·····················································174 [표 4.28] 인공지진파 입력············································· ······175 [표 4.29] 지층별 동적 물성치(BH-1)······································ ······························································176 [표 4.30] 지층별 동적 물성치의 평균(BH-1)·································· ······················································178 [표 4.31] Soil-modulus parameter (k) for sands (after Reese et al.2005)·······································178 [표 4.32] Soil-modulus parameter (k) for clays (after Reese et al.2005)········································178 [표 4.33] 경계부 점성 경계 입력 값········································ ····························································180 [표 4.34] 경계부 점성 경계 입력 값········································ ····························································183 [표 4.35] 말뚝기초 설계 시 필요한 말뚝 반력 하중조합 조건··························· ·······························188 [표 4.36] 암종 별 탄성파 속도 및 일축압축강도·································· ··············································195 [표 4.37] 암종 별 탄성파 속도 및 일축압축강도·································· ··············································196 [표 4.38] Dimensions, Yield, and Ultimate Strengths for Standard Reinforcing Bars.····················208 [표 4.39] 마이크로 파일 예(Dimensions and Yield Strengths of Common Hollow injection Bars.)···210 [표 4.40] 극한주면마찰저항(그라우트 채움 말뚝, 말뚝-지반 그라우트 t=10cm 이상)············ ·········216 [표 4.41] Table 5-3. Summary of Typical  (Grout-to-Ground Bond) Values for Micropile Deign.···217 [표 4.42] 국내 적용 가능한 내진말뚝 공법 적용 비교표······························ ·····································228 [표 4.43] Soil-modulus parameter (k) for sands (after Reese et al. 2005)·····································230 [표 4.44] Soil-modulus parameter (k) for clays (after Reese et al. 2005)·······································230 [표 5.1] 유사정적 해석에서 필요한 말뚝 기초 반력 하중조합···························· ······························257 [표 5.2] 사질토와 점성토의 지반반력계수   (  =일축압축강도) ···················································259 [표 5.3] PHC말뚝의 성능표 ············································ ······265 [표 5.4] 말뚝 설계 강도(철근보강내진PHC말뚝) ································· ···············································308 [표 5.5] 말뚝 설계 강도(소구경 강관으로 보강된 PHC 내진말뚝)························ ·····························309 [표 5.6] 말뚝 설계 강도(고강도 소구경 말뚝-마이크로파일)···························· ··································312 [표 5.7] 말뚝 설계 강도(리바 내진말뚝)······································ ························································314 [표 5.8] 말뚝 설계 강도(하이브리드 내진말뚝)··································· ················································316

[표 5.9] 말뚝 설계 강도(래티스 소구경 말뚝)··································· ··················································317 [표 5.10] 말뚝 설계 강도(래티스 내진말뚝)···································· ····················································320 [표 5.11] 말뚝 설계 강도(삼축 내진말뚝)····································· ·······················································323 [표 5.12] 말뚝 설계 강도(삼축 내진말뚝을 이용한 PRF)···························· ········································326 [표 6.1] 적용 가능한 내진말뚝 종류········································· ···························································330 [표 6.2] 내진 적용이 어려운 말뚝 ······························································ ········································331 [표 6.3] 국내 내진말뚝 적용 범위 제원 ···································· ·····················································331 [표 6.4] 소구경말뚝(micropile)을 이용한 삼축내진말뚝 제원······················· ····································332

그 림 목 차 [그림 1.1] 말뚝의 피해사례·············································· ······························································· ·········1 [그림 2.1] 지하구조물 지반증폭과 토압(한국건축구조기수라회, 지하구조내진설계 예제집, 2019.) ·····5 [그림 2.2] 1955년 고베 대지진 당시 말뚝기초 손상으로 인한 건물 기울기 및 붕괴도············· ·········6 [그림 2.3] 말뚝의 지진 피해 사례·········································· ··6 [그림 2.4] 지진 시 말뚝의 다양한 파괴 메커니즘·································· ················································7 [그림 2.5] 지진 시 말뚝 피해 사례········································· ······························································· ··8 [그림 2.6] 지진 시 필로티 파괴 사례········································ ······························································9 [그림 2.7] 일본 건축학회에서 제시하고 있는 말뚝기초 설계 메커니즘(2017.) (1)·· ·····························9 [그림 2.8] 일본 건축학회에서 제시하고 있는 말뚝기초 설계 메커니즘(2017.) (2)··· ··························10 [그림 2.9] 한국지진공학회 제공 말뚝 모델······································ ·····················································10 [그림 2.10] 말뚝 모델의 방법(일본건축학회, 2017.)····························· ················································11 [그림 2.11] 건물과 말뚝기초를 고려한 구조물 모델, 말뚝 기초의 지진해석법(이강석 외 2003.)·····11 [그림 2.12] Broms의 말뚝기초의 극한파괴이론에 근거한 말뚝기초의 응력상태 및 가상고정깊이 (   ) (이강석 외 2003.)······································12 [그림 2.13] 건축물 말뚝기초 수평력 해석 시험(김동관, 한국강구조학회지, 2018.)············· ···············12 [그림 2.14] 지하구조물 지반증폭과 토압(구조기술사회. 김동관 2019.)···················· ···························13 [그림 2.15] 3층에 대한 수평지진력 설명도(FEMA, 2010.)··· ······························································· ··14 [그림 2.16] 수평지진력에 대한 공식(FEMA, 2020.)···························· ···················································14 [그림 2.17] 지진 발생 시 건물에 작용되는 지진토압 및 하중원리························· ····························15 [그림 2.18] 기초슬라브가 넓은 경우 말뚝에 작용되는 지진토압 작용방법······················ ··················16 [그림 2.19] 리바 말뚝의 구조내력 검토······································· ·························································23 [그림 2.20] 말뚝 설계사례(송도, 공간건축, 2017.)····························· ···················································24 [그림 2.21] 2층 단독주택(내진기초 미반영)···································· ······················································25 [그림 2.22] 삼축 내진말뚝 적용사례(예림건축, 2019.)···························· ··············································25 [그림 2.23] 내진말뚝 수평성능 시험········································· ·····························································26 [그림 2.24] 삼축 내진말뚝 계산 예········································· ······························································27

[그림 2.25] 안양 오피스텔 삼축 내진보강 사례··································· ·················································28 [그림 2.26] 안양 오피스텔 내진성능 시험······································ ·······················································29 [그림 2.27] 안양 다가구세대 기초 평면도······································ ·······················································30 [그림 2.28] 래티스 내진보강말뚝 단면력 계산예··································· ···············································30 [그림 2.29] 안양 다가구 세대 수평성능시험····································· ····················································31 [그림 2.30] 소방서 기존건물 지진 안전보강계획··································· ···············································32 [그림 2.31] 소방서 기존건물 지진 안전보강계획··································· ···············································33 [그림 2.32] 지진 발생 시 기초보강된 건물 수평변위································ ···········································34 [그림 2.33] 말뚝의 시공여부 위치 표시도(spile.kr)···························· ···················································35 [그림 2.34] 기초 안전 지도 서비스 플랫폼····································· ······················································36 [그림 4.1] 무형문화제 제9호 철원 상노리 지경다지기································ ·······································100 [그림 4.2] 참고도서 토질역학 교과서········································· ·························································101 [그림 4.3] 마야문명의 쿠쿨칸 피라미드········································ ······················································102 [그림 4.4] ‘지정’ 용어정리(건축학 개론, 이광노 외14, 문운당)······················· ···································104 [그림 4.5] 기초의 형식(건축학개론, 이광노 외14, 문운당)··························· ······································106 [그림 4.6] 직접기초·················································· ······························································· ··············107 [그림 4.7] 기둥하부에 작용되는 독립기초······································· ····················································108 [그림 4.8] 독립기초 침하 허용에 따른 구조 해석 사례······························· ······································108 [그림 4.9] 편심이 없는 독립기초 구조 해석 사례·································· ············································109 [그림 4.10] 편심이 있는 독립기초 구조 해석 사례································· ···········································110 [그림 4.11] 기둥 및 벽체 + 기초 다우얼배근 상세도······························· ·········································111 [그림 4.12] 기둥의 기초와 접합 조건에 따른 경계조건······························· ······································111 [그림 4.13] 독립기초················································· ······························································· ·············115 [그림 4.14] 기초 접지압 산정방법·········································· ·····························································116 [그림 4.15] 편심하중에 대한 보정 (구조물기초설계기준해설, (사)한국지반공학회, 2018.3)·· ···········118 [그림 4.16] 기둥의 하중으로 전달되는 온통기초 모식도······························· ····································119 [그림 4.17] 기초 접지압 분포············································ ······························································· ····123 [그림 4.18] 지진 시 건물에 작동하는 회전력···································· ·················································124 [그림 4.19] 지진 시 건축물의 토압······································································································135

[그림 4.20] 수직 증가 지진하중과 수평지진력에 의한 삼각형 하중························· ························136 [그림 4.21] 직접기초················································· ·············139 [그림 4.22] 지지층 아래 연약한 층이 있는 경우·································· ··············································140 [그림 4.23] 지반 그라우팅 공법··········································· ······························································· ·141 [그림 4.24] 삼축내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초공법······························ ································142 [그림 4.25] 지진 시 건축물의 내진성능······································· ·······················································143 [그림 4.26] 대규모 단지의 지하구조 및 건물 구조································· ···········································144 [그림 4.27] 대규모 단지의 상축물 모델 예····································· ····················································145 [그림 4.28] 대규모 주택에서 모델에 적용된 입력 값 예(지반 증폭 S4로 적용)················ ···············145 [그림 4.29] 기초와 지하구조를 고려한 건축물 진동 적용예시···························· ······························146 [그림 4.30] 기초와 지하구조를 고려한 건축물 진동 적용예시(2)························· ·····························147 [그림 4.31] 철근 콘크리트 기초구조부재의 내진설계 지침(안)동해설(일본건축학회 2017.)·········· ···148 [그림 4.32] PHC 내진말뚝의 예(일본)······································ ····························································149 [그림 4.33] 소, 중 규모 주택에 적용되는 소구경 말뚝(micro pile) 공법(1)············ ··························150 [그림 4.34] 소, 중 규모 주택에 적용되는 소구경 말뚝(micro pile) 공법(2)············ ··························151 [그림 4.35] PHC 내부 보강형식 내진보강 말뚝 공법(1)···························· ·········································151 [그림 4.36] 내부 보강형식 내진보강 말뚝 공법(2)··············································································152 [그림 4.37] 일반 말뚝 공법············································· ······152 [그림 4.38] 말뚝기초 지진 시 지진토압 메카니즘·································· ············································165 [그림 4.39] 지진관측망 및 진앙분포도(1978년~ 현재까지)··························· ·····································166 [그림 4.40] 가속도표준설계 응답 스펙트럼(토사지반)································ ········································174 [그림 4.41] 동적 물성치 결과(BH-1)······································ ······························································177 [그림 4.42] 자료 획득 전경 사진·········································· ······························································· 177 [그림 4.43] 해석 모델 및 시간력 동해석······································ ······················································179 [그림 4.44] 모드분석 결과·············································· ·······181 [그림 4.45] 지반 시간 이력 해석 결과······································· ·························································182 [그림 4.46] 지반 시간 이력 해석 결과 그래프··································· ················································183 [그림 4.47] 지지력계수(캐나다 지반공학회, 1985)··· ············195 [그림 4.48] 사질토에서 말뚝 사이의 간격이 작은 무리말뚝의 인발(Tomlinson, 1987)·· ··················199

[그림 4.49] 점성토에 설치된 무리말뚝의 인발(Tomlinson, 1987)··················· ···································199 [그림 4.50] 마이크로 파일 설계 및 시공(미국 연방 고속도로국(SDT, FHA, 2005) ···························202 [그림 4.51] 마이크로 파일 정의 및 설명······································ ······················································203 [그림 4.52] 소구경 말뚝 적용 예 (Root pile, Typical Network of Reticulated(reticolo di pali radice) Micropiles)···········204 [그림 4.53] 소구경 말뚝 적용 예(Arrangement of Roof Piles(pali radice) for Underpinning)········205 [그림 4.54] 소구경 말뚝 적용 예(Micropiles-Reticulated Micropile Network) ··································206 [그림 4.55] 소구경 말뚝 적용 예 (Schematic of Slope Stabilzation at FH-7 project in Mendocino National Forest, Calitfornia)·207 [그림 4.56] Multiple Bar Reinforcement with Bar Centalizer/Spacer ················································209 [그림 4.57] 마이크로 파일 적용 예 (Details of Example Composite HIGH-Capacity Type 1B Micropiles)···························211 [그림 4.58] Details of Example Composie HIGH-Capacity Micropiles· ·············································212 [그림 4.59] midas/Gen 프로그램을 이용한 말뚝의 구조 부재력 산정(1)················· ·························214 [그림 4.60] midas/Gen 프로그램을 이용한 말뚝의 구조 부재력 산정(2)················· ·························215 [그림 4.61] 소구경 말뚝 침하 모식도 (Equivalent Footing Concept for Uniform Soil(after FHWA-NHI-05-042, 2005.))········219 [그림 4.62] 소구경 말뚝-연약지반 침하 모식도 (Equivalent Footing Concept for Firm Soil Underlying Soft Soil Layer)······················220 [그림 4.63] Bearing Capacity Index versus Corrected SPT Blowcount (modified after Hough, 1959) ···························222 [그림 4.64] 건물의 부등침하············································· ······························································· ····223 [그림 4.65] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection Detail (compression and tension loads)· ·····················224 [그림 4.66] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection (compression and tension loads)· ······························································· ·····················224 [그림 4.67] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection Detail (compression and tension loads)· ·····················225

[그림 4.68] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection (compression and tension loads) ·····················225 [그림 4.69] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to New Footing Connection Detail used for Moderate Loads (compression loads) ······························································· ···········································226 [그림 4.70] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to New Footing Connection Detail used for High Loads (compression loads) ···········································226 [그림 4.71] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Existing Footing Connection Detail (compression loads) ······························································· ···········································227 [그림 4.72] 지진시 말뚝의 모멘트(LPILE Analysis Result for Bending Moment) ·····························229 [그림 4.73] 지진시 말뚝의 (Three-dimensional거동 Soil Pile Interaction(after Bryant and Matlock, 1977.)) ·················229 [그림 4.74] 헬리컬 말뚝 설치 개요도(붕적층, 모래층)······························ ·········································231 [그림 4.75] 복합구조체로서의 말뚝지지 전면기초 (Katzenbach & reul, 1997.)········ ·······················234 [그림 4.76] 말뚝지지 전면기초  와 침하량과의 관계 (Katzenbach & Reul, 1998.)······················235 [그림 4.77] 선단지지와 마찰지지 말뚝의 메카니즘·································· ··········································237 [그림 4.78] 단본 말뚝의 변위 원리······································································································240 [그림 4.79] 전산해석 프로그램을 통한 말뚝의 횡방향 거동예측 (구조물기초설계기준해설, (사)한국지반공학회, 2018.3) ···················································241 [그림 4.80] 마찰 말뚝의 요소 작동 원리······································ ······················································244 [그림 4.81] 마찰 말뚝의 유한요소 해석······································· ·······················································245 [그림 4.82] 수직 증축시 말뚝 하중 작동 원리··································· ················································248 [그림 4.83] 내진설계에서 액상화 평사를 생략할 수 있는 조건··························· ·····························251 [그림 4.84] 직접기초에 대한 도면 표기 내용···································· ·················································253 [그림 4.85] 건축도면에 말뚝 도면 표시······································· ·······················································254 [그림 5.1] 지진시 지반의 수평지지 성능 소산···································· ················································259 [그림 5.2] 지반반력계수 입력 방법·········································· ····························································260 [그림 5.3] 시간이력 동해석 입력 방법········································ ························································262 [그림 5.4] 완전탄성해석, 유사 비선형 해석····································· ···················································263

[그림 5.5] 해석 방법에 따른 변위 양상(대표적인 2개 지층일 때)························ ····························264 [그림 5.6] 해석 모델················································· ·············266 [그림 5.7] 내진보강된 PHC말뚝··········································· ······························································· ·267 [그림 5.8] 철근으로 보강된 내진말뚝 시제품 및 특허································ ·······································307 [그림 5.9] 고강도 강관으로 보강된 내진말뚝 시제품 및 특허···························· ······························309 [그림 5.10] 기초용 강관말뚝(STP 또는 SGT550 D216.3, t=100mm)·············· ···································311 [그림 5.11] 리바로 보강된 내진말뚝 시제품 및 특허································ ·········································313 [그림 5.12] 하이브리드 내진보강말뚝 시제품 및 특허································ ·······································315 [그림 5.13] 래티스 거더형 내진말뚝 시제품 및 특허································ ·········································317 [그림 5.14] 유한요소효석에 따른 지지력 검토···································· ···············································318 [그림 5.15] 래티스 내진말뚝 시제품 치 특허···································· ·················································319 [그림 5.16] 구조계산 예··············································· ······························································· ··········320 [그림 5.17] 말뚝제작················································· ·············321 [그림 5.18] 말뚝 시공 모습············································· ······321 [그림 5.19] 삼축 내진말뚝 시제품 및 특허····································· ····················································322 [그림 5.20] 삼축 내진말뚝의 변위와 축력······································ ·····················································323 [그림 5.21] 삼축 내진말뚝의 최대 축력 검토(수평력이 축력에 10%)······················ ·························324 [그림 5.22] 삼축 내진말뚝의 최대 축력 검토(수평력이 축력에 20%)······················ ·························324 [그림 5.23] 기초 보강용 삼축 내진말뚝 시제품 및 특허······························ ·····································325 [그림 5.24] 스레드 압축 파일 상세도········································ ··························································327 [그림 6.1] 건축물 내진 말뚝기초 적용 표시 스마트 시티 플랫폼·························· ···························329

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 1 장 (사)대한건축학회서론- 1제 1 장 서론 1.1 개요 건축물 기초(직접기초, 말뚝기초)의 내진설계는 최근 변경된 구조기준에 따라 내진설계를 수행하여 야 한다. 그러나 국내에서는 토목분야에서만 내진설계를 하고, 건축물 내진설계에서는 오랜 관습으로 기초에 대한 내진설계를 반영되지 않았으며, 최근에 변경된 기준에 따라 지하구조 내진설계가 시작됨 과 동시에 기초에 대한 내진설계도 변경된 구조기준을 따라 설계되어야 한다. 공공구조물인 토목구조물은 기준이 변경된 후 적용하지 않는 경우, 사회적 커다란 문제가 된다. 그러나 건축 분야에서는 시행자가 대부분 개인인 경우가 많다. 건축 인허가시 지자체에서 인허가를 하는 경우 문제가 발생되기 전까지 아무런 문제가 되지 않는다. 그렇기 때문에 건축분야에서는 특히 지하구조의 내진설계를 적용하는데 오랫동안 적용유무에 대하여 고민을 하다 최근에 적용되고 있다. 지하구조물은 눈에 보이지 않고, 오랜 관습으로 지하구조물이 지반과 동일하게 거동한다는 이유에서 공공구조물 설계에서는 지하철 박스구조물, 하수도 박스 구조물과 전기, 통신 등의 공동구 지하 시설물 에서도 오래전부터 해오던 지하의 내진설계를 건축에서는 최근에 (사)한국건축구조기술사회에서 발행 한 예제집을 통하여 적용되기 시작하였다. 빌딩의 지하실에는 지진 시 전단력이 생기지 않고, 지하철 이 다니는 지하구조물에는 지진 시 전단력이 생긴다는 것은 일반 상식을 가진 일반인들 입장에서도 합리 적이지그림은않다.지진발생시 기초의 부실로 건물이 전도된 그림이다. 아무리 튼튼하게 설계한 건축물도 기초 파괴로 인한 건물의 전도는 복구 불가능하다. ※ 참조 : http://www.civildailyinfo.com/engineering/reason-for-concrete-pile-foundation-failure.html[그림1.1]말뚝의피해사례

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 1 장 (사)대한건축학회서론- 2건물의 내진능력은 VII이상인데 비교하여 기초의 내진능력이 V이하라고 한다면, 앞의 그림과 같은 현 상이 발생할 것이다. 땅속에 있는 말뚝이 지반과 동시에 거동한다는 오랜 관습에 의한 생각과 기초 분야 전문가의 건축물 기초에 대한 관심 부족으로 오랫동안 토목구조물에는 적용되던 내진설계를 사람이 살고 있는 건축물에 는 적용하지 않고 있었다. 그러나 현재 국내에서는 법령과 국가기준코드가 변경되어 향후에는 기준에 맞도록 설계되어야 한다. 만약, 국내에서 지진이 7이상 발생하여 말뚝이 파괴되어 그림처럼 건물이 무너져 100명 이상의 사람 이 죽는다면, 피해자는 인허가를 내준 지자체와 건물주, 설계자 모두에게 구상권을 청구할 수 있다. 이 것은 설계기준이 규모 6.5에 해당하는 높은 기준으로 설계하도록 되어 있는데, 그것을 말뚝에 적용하지 않 았다면 그것은 분명 천재지변이라기보다 인재가 될 수 있다. 아직 많은 건축계획분야, 건축구조분야, 토질 및 기초분야 설계 전문가는 이러한 현실을 모르고 있는 경우가 많다. 이러한 현실을 조금이나마 빠르게 기초의 내진설계가 될 수 있도록 건축물 말뚝기초 내진 설계지침 연구를 통하여 최소한의 기초에 적용되는 말뚝이나 공법이 내진설계가 합리적으로 적용되기 위함이다. 최근 건축사 보수교육 과목에는 “변경된 구조기준을 적용한 건축기초 설계시스템 및 절차”란 과목이 신설되었다. 건축물 기초 내진설계에 대한 내용이 본격적으로 건축분야에 적용되고 있다. 1.2 목적 본 연구의 목적은 국내에서 최근에 변경된 기준을 바탕으로 하여 말뚝기초에 대한 내진설계를 하는데, 합리적이고 공학적인 방법을 제시하여 지금까지 말뚝설계에서 내진설계가 힘들었다는 관념을 없애고, 지진 시 말뚝에서 발생되는 부재력이 지진 시에도 파괴되지 않도록 하는 설계를 할 수 있도록 하고자 한다. 1.3 연구범위 연구의 범위는 다음과 같다. - 관련 법 및 법령 조사 - 지진 시 지반의 거동과 기초와 건축물의 상호거동 이론 조사 - 지진에 적합한 말뚝공법 소개 및 공법 선정 방법 - 국가기준코드 분석 및 해설 - 기초에 대한 설계 예시 작성

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 3제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 동향 2.1 건축물 기초의 건축물에서 설계적 기능 기초에 대하여 건축분야에서 설명하는 것과 토목분야에서 설명하는 것이 상부 구조물에 따라 기능과 법에 따라 달리 해석되는 경우가 있다. 본 연구에서는 건축물의 기초에 대하여 설명하고자 한다. 건축물에서는 “건축물의 구조기준 등에 관 한 규칙(시행 2021.8.27.)”에서 설명하고 있는 것은 다음과 같다. 기초의 구조기준은 2009.12.31.일자 개 정에서 직접기초는 상부구조물의 하중을 기초지반에서 직접 부담하는 것이며, 말뚝기초는 말뚝의 부재 력이 말뚝의 허용지지력을 초과하지 않도록 하여야 하며, 침하 등에 의하여 상부구조에 유해한 영향 을 미치지 아니하도록 하여야 한다고 되어 있다. 이것을 기초에 대한 중요한 설계 방향은 다음과 같다. - 직접기초 : 접지압력 < 허용지내력 - 말뚝기초 : 말뚝의 부재력 < 말뚝의 허용지지력 -말뚝 구조 내력 : 말뚝의 구조내력 > 말뚝의 부재력(축력, 모멘트, 전단력-상시, 지진 시) - 부등침하 : 지반의 부등침하, 떠오름, 미끄러짐, 전도 또는 동해에 대하여 구조 내력에 영향이 없어야 한다. <건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(시행 2021.8.27.)> 제2조(정의) 이 규칙에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. <개정 2009. 12. 31., 2018. 11. 9.> 1. “구조부재(構造部材)”란 건축물의 기초ㆍ벽ㆍ기둥ㆍ바닥판ㆍ지붕틀ㆍ토대(土臺)ㆍ사재(斜材 : 가새ㆍ버팀대ㆍ 귀잡이 그 밖에 이와 유사한 것을 말한다)ㆍ가로재(보ㆍ도리 그 밖에 이와 유사한 것을 말한다) 등으로 건축 물에 작용하는 제9조에 따른 설계하중에 대하여 그 건축물을 안전하게 지지하는 기능을 가지는 건축물의 구조내력상 주요한 부분을 말한다. 2. “부재력(部材力)”이란 하중 및 외력에 의하여 구조부재에 생기는 축방향력(軸方向力)ㆍ휨모멘트ㆍ전단력 (剪斷力)ㆍ비틀림 등을 말한다. 4. “구조내력”이란 구조부재 및 이와 접하는 부분 등이 견딜 수 있는 부재력을 말한다. 제4조(안전성) ① 건축물의 구조에 관한 설계는 건축물의 용도ㆍ규모ㆍ구조의 종별과 지반의 상황 등을 고려하여 기초ㆍ 기둥ㆍ보ㆍ바닥ㆍ벽ㆍ비구조요소 등을 유효하게 배치하여 건축물 전체가 이에 작용하는 제9조에 따른 설계하중에 대하여 구조내력상 안전하도록 하여야 한다. <개정 2009. 12. 31., 2018. 11. 9.> ③ 건축물의 구조는 그 지반의 부동침하(不同沈下), 떠오름, 미끄러짐, 전도(顚倒) 또는 동해(凍害)에 대하여 구조내력에 지장이 없어야 한다. [본조신설 2009. 12. 31.] 제4절 기초의 구조기준 <신설 2009. 12. 31.> 제18조(허용지내력) 지반의 허용지내력(許容地耐力)은 「건축구조기준」에 따른 지반조사 및 하중시험에 의하여 정하여야 한다. 다만, 지반조사 및 하중시험에 의하지 아니하는 경우에는 별표 8에 따른 값으로 할 수 있다. <개정 2009. 12. 31.>

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 4<건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(시행 2021.8.27.)> [제목개정 2009. 12. 31.] 제19조(기초) ① 직접기초는 상부구조의 하중을 기초지반에서 직접 부담하되, 기초밑면의 지반에 작용하는 압력이 허용지 내력을 초과하지 아니하도록 하여야 한다. <개정 2009. 12. 31.> ② 말뚝기초는 말뚝의 부재력이 말뚝의 허용지지력을 초과하지 않도록 하여야 하며, 침하 등에 의하여 상부 구조에 유해한 영향을 미치지 아니하도록 하여야 한다. <개정 2009. 12. 31.> 제30조(기초) ① 조적식구조인 내력벽의 기초(최하층의 바닥면 이하에 해당하는 부분을 말한다)는 연속기초로 하여야 한다. ② 제1항의 규정에 의한 기초 중 기초판은 철근콘크리트구조 또는 무근콘크리트구조로 하고, 기초벽의 두께 는 250밀리미터 이상으로 하여야 한다. 기초는 또한 다음의 하중에 대하여 안전하여야 한다. 여기에서 말뚝이 구조부재로써 구조내력이 이들 하중에 의한 구조부재력 이상이어야 한다. 여기에는 토압 및 수압, 지진하중이 포함된다. 기초는 건축에서 가장 중요한 구조요소중 하나이다. 특히, 기초는 상부구조 해석 시 기본 조건이 변형 이 없는 0으로 설계를 한다. 따라서 기초의 침하나 회전은 상부구조부재의 영향을 미치게 되므로, 건 축조건에서 기초의 침하를 허용한다면, 건축구조계획에서 부등침하에 대한 해석이 필요하다. 예를 들면 말뚝기초의 허용 침하를 10mm로 한다면, 건축구조 해석 시 10mm를 부등침하가 되어서 상부구조물에 영향이 없도록 계획을 하여야 한다. 그러나 국내에서는 구조 해석에서 상부구조물 해석 시 기초와 연결되는 기둥 하단은  ,  ,  ,  ,   ,  을 0으로 경계조건으로 하고, 여기에서 발생된 모 멘트와 축력을 기초 슬라브에 하중으로 작용시키며, 이때 발생되는 침하량과 각변위에 대한 평가에서 허용을 결정한다. 직접기초와 말뚝기초가 모든 기둥에서 동일한 조건이라면, 침하와 각변위가 똑같아 부등침하가 발생되지 않지만 지반조건도 다르고, 특히 독립기초 형식으로 설계하는 말뚝기초에서는 모 든 기동에서 침하량이 다르게 산정된다. 특히 지진 시는 부등침하가 발생하여 상부구조물에 유해한 영향을 미치게 된다. 국토부령으로 정하고 있는 설계조건에 만족하기 위해서는 이러한 기초의 설계적 기능이 분명하게 정의되고 반영되어야 한다. <건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(시행 2021.8.27.)> 제9조(설계하중) ①건축물의 구조설계에 적용되는 설계하중은 다음 각 호와 같다. <개정 2009. 12. 31., 2020. 11. 9.> 1. 고정하중 2. 활하중(活荷重) 2의2. 지붕활하중 3. 적설하중 4. 풍하중 5. 지진하중 6. 토압 및 지하수압 7. 온도하중 8. 유체압 및 용기내용물하중 9. 운반설비 및 부속장치 하중 10. 그 밖의 하중 ② 제1항에 따른 설계하중의 산정기준 및 방법은 「건축구조기준」에서 정하는 바에 의한다. <개정 2009. 12. 31.> ③ 건축물의 구조설계를 할 때에는 제1항 각 호의 하중과 이들의 조합에 따른 영향을 건축물의 실제 상태에 따라 고려하여야 한다. <개정 2009. 12. 31.> 제9조의2(구조계산) 법 제48조제2항에 따라 구조의 안전을 확인하여야 하는 건축물의 구조계산은 「건축구조기준」 에서 정하는 바에 따른다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 52.2 지진 시 지반운동과 건물기초의 상호 관계 다음 그림은 (사)한국건축구조기술사회의 “지하구조내진설계 예제집”에서 지진 시 발생되는 지진토압 의 모식도를 표시한 것이다. 이 그림에서 알 수 있듯이, 기반암의 변위를 0으로 본다고 할 때, 지반 의 변위는 지진 시 그림과 같이 지표면으로 갈수록 증가한다. 이러한 증폭으로 인하여 지반증폭계수라 는 것이 있으며, 건물은 지반의 증폭과 건물의 자체 고유진동에 따라 상호 다른 거동을 하게 된다. 빌 딩이 좌측으로 움직일 때, 지반은 우측으로 움직일 수 있으며, 증폭과 감쇠고 모두 발생될 수 있다. 따 라서 건물의 지진토압을 적용할 때는 오로지 지진토압이 작용되는 것으로 하여야 한다. 건물의 고유진 동이 더 불리하게 작용되는 경우도 있을 수 있으며, 지반의 증폭과 건물의 진동을 모두 고려하여야 한 다.이 그림은 (사)대한건축학회에서 건축물 내진설계기준 해설서에도 설명하고 있는 그림이며, 여기서, b는 지하구조바닥부에서 지반의 횡변위로 표시하고 있다. 이는 말뚝에 작용하는 횡변위는 지하구조 벽 체와 동일하게 기반암에서는 0, 기초 바닥에서는 b로 정의하고 있어 당연히 말뚝에 지진토압이 작용 된다. 이것을 정역학적인 방법으로 볼 때는 말뚝이 고정되어 있고 건물 바닥슬라브가 b로 횡변위가 발 생한다면 말뚝 두부에는 하중이 작용되는 원리와 같다. 따라서 말뚝 내진 해석 방법은 두부에 건물의 밑면 전단력에 해당하는 횡하중을 작용하거나, 지진토압을 말뚝에 가하여야 한다.   지표면에서 지반의 횡변위   지하구조바닥에서 지반의 횡변위   지진토압에 의한 지하구조물의 횡변위     유효지반계수 산정을 위한 지진 시 지하구조물의 총변위 [그림 2.1] 지하구조물 지반증폭과 토압(한국건축구조기술사회, 지하구조내진설계 예제집, 2019.)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 6지진 시 말뚝의 파괴로 인하여 발생된 빌딩의 기울어짐 피해를 입은 사진이다. 연약지반이나 액상화 가능성이 높은 지반에서는 그림과 같이 지반의 조건에 변경되는 깊은 쪽에서도 말뚝의 파괴 가능성이 높다.땅속에 있어 안전하다고 생각했던 말뚝이 모두 기둥처럼 파괴되어 건물이 붕괴까지 이어져 인명피해와 재산피해가 발생하였다.[그림2.2]1995년 고베 대지진 당시 말뚝기초 손상으로 인한 건물 기울기 및 붕괴도 [그림 2.3] 말뚝의 지진 피해 사례

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 7[그림 2.4]는 지진 시 말뚝의 파괴 메커니즘에 대한 모식도를 표시한 것이다. 그림에서 보면 지진 시 발생되는 건물의 수평력으로 인한 말뚝의 전단파괴, 지진토압으로 인한 말뚝의 벤딩 모멘트 파괴, 수평 력과 회전력으로 상승된 압축좌굴 파괴, 증폭으로 인한 파괴 등이다. 따라서 말뚝의 설계에서 내진설계 를 반드시 수행하여야 하며, 법과 설계기준에서도 하도록 변경되었다. 특히 지진 시 파괴는 지지력보다 는 말뚝 자체 파괴에 대한 것이 많다. ⓐ : 말뚝 기초가 있는 일반적인 건물 ⓑ : 전단 파괴 메커니즘 ⓒ : 벤딩 모멘트 파괴 메커니즘 ⓓ : 압축좌굴 파괴 메커니즘 ⓔ : 동적 증폭[그림메커니즘2.4]지진 시 말뚝의 다양한 파괴 메커니즘

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 82.3 국내의 기초의 내진설계 동향 2.3.1 지진피해 지진이 발생되는 경우 말뚝에서는 피해가 없을 것이라고 생각하는 경우가 종종 있을 수 있다. 건축 구조전문가 입장에서는 상부구조물에 파괴된 모습만 보이고, 기초전문가에게는 기초파괴로 기울어진 건물만 보인다. 해외 연구 사례를 보면 사진과 같이 지진 발생 시 말뚝의 피해사례는 수없이 보고되고 있다. [그림 2.5]는 말뚝 피해사진을 보인 것이며, 휨압축 파괴이거나 전단파괴가 일반적이다. [그림 2.5] 지진 시 말뚝 피해 사례

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 9국내에서도 포항지진 발생 시 이와 유사한 필로티 피해가 발생하였다. 필로티를 축력만 작용된다고 생각하고, 전단철근이 부족하거나 설계하지 않아 말뚝파괴와 비슷한 모양으로 파괴되었다. 다행인 것은 설계기준인 6.5에 해당하는 지진이 발생하지 않고 5.0정도였기 때문에 피해가 적었을 것으로 판단된다. [그림 2.6] 지진 시 필로티 파괴 사례 2.3.2 지진 시 말뚝 하중작용과 설계 원리 [그림 2.7], [그림 2.8]은 일본건축학회(2017)에서 제시하고 있는 말뚝기초의 설계 메커니즘에 대한 그림이다. 지진이 발생하면, 건축물의 흔들림이 말뚝에 작용되어 건축물과 말뚝의 접합부와 말뚝에는 건물의 밑면전단력이 수평력으로 작용되는 것으로 설명하고 있다. [그림 2.7] 일본 건축학회에서 제시하고 있는 말뚝기초 설계 메커니즘(2017.) (1)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 10[그림 2.8] 일본 건축학회에서 제시하고 있는 말뚝기초 설계 메커니즘(2017.) (2) [그림 2.9]는 한국지진공학회에서 제공하고 있는 말뚝의 지진 시 하중 작용에 대한 내용이며, 독립 기초의 경우로 건물에서는 이렇게 작용되지 않을 것이라고 생각한 건축전문가들이 많다. 건물기초를 독립기초로 설계하면 그림처럼 적용하여야 하고 전면기초에 말뚝을 설치하는 경우는 아 래 그림처럼 말뚝 단본에 작용할 수 있다. [그림 2.9] 한국지진공학회 제공 말뚝 모델 [그림 2.10]은 일본 건축학회에서 제시하고 있는 건물의 말뚝 기초 하중적용방법으로 몇 가지로 나누어 서 설명한 것이다. 첫 번째는 건물과 말뚝을 일체화시켜서 동시에 모델하는 방법, 둘째는 상부건물과 말 뚝을 분리하여 적용하는 방법이며, 이 방법이 국내에서는 많이 적용되고 있고, 이 과정에서 수평력이 누 락되어 설계하고 있다. 세 번째는 분리형으로 말뚝 본수로 하중을 나누어 하나만 계산하는 방식이다. 네 번째는 세 번째와 같은데 이론식을 이용하는 방법이다. 대표적인 것이 Chang의 공식 등이 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 11[그림 2.10] 말뚝 모델의 방법(일본건축학회, 2017.) [그림 2.11], [그림 2.12]는 말뚝기초에 대한 지진 시 작용하는 하중과 모델 방법을 제시하고 있는 것이며, 국내에서도 오래전에 연구가 진행되었다. 건물에 적용되지 않고 있으나, 최근에 건축 분야에서도 내진말뚝 적용 사례가 있다.[그림 2.11] 건물과 말뚝기초를 고려한 구조물 모델, 말뚝 기초의 지진해석법(이강석 외 2003.)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 12[그림 2.12] Broms의 말뚝기초의 극한파괴이론에 근거한 말뚝기초의 응력상태 및 가상고정깊이(   ) (이강석 외 2003.) [그림 2.13]은 건축분야에서 연구한 건축물에 발생하는 지진력이 시간이력에서 말뚝에 작용하는 것을 검토한 내용이다. 건축물 말뚝기초에서도 지진이 발생되면 수평력이 작용되어 말뚝에 모멘트와 전단력 을 발생시킨다고 보고 있으며, 축력과 모멘트, 전단력에 대한 구조내력이 발생되는 하중에 저항 할 수 있어야 한다. 말뚝의 경우 건축구조분야에서는 구조부재 안정성을 검토하고 토질 및 기초 분야에서는 지지력을 검토한다. 이렇게 이원화 되어 있어 간간이 설계에서 한쪽이 누락되는 경우가 있다. 비선형시간이력해석 결과의 예Group Pile 해석결과 – Y방향 최대 수평력 작용 [그림 2.13] 건축물 말뚝기초 수평력 해석 시험(김동관, 한국강구조학회지, 2018.)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 13[그림 2.14]는 지진 발생 시 지하구조물에 발생되는 지진토압을 표시한 것이며, 최근에 건축분야에서 지하층 지진토압 산정 시 응답변위법 또는 유사 정적법을 사용한다. 내진설계 등급 C, D의 경우 응답 변위법 또는 시간이력 동해석을 적용하여야 한다. 응답변위법 해석과 시간이력 동해석 프로그램으로 Proshake, FLAC, Quake/w, midas/GTS, VisualFEA/GEO등이 있으며, VisualFEA/GEO는 (사)한국지반공학 회의 정확성을 검증 받은 신뢰성이 높은 프로그램으로 3,000절점까지는 무료로 사용할 수 있다. 국내에서는 아파트와 같이 지하주차장 전체가 기초로 되어 있어 건물의 이동이 상대적으로 작을 수 있다. 바닥 슬라브 하부에 있는 말뚝에는 지진토압으로 말뚝에 수평토압을 작용시켜야 한다. 상부건물이 작게 움직여도 하부지반은 그대로 움직인다. 따라서 토질 및 기초 전문가는 응변변위해석을 수행하고 말뚝에 토압으로 작용시켜야 한다.   지표면에서 지반의 횡변위   지하구조바닥에서 지반의 횡변위   지진토압에 의한 지하구조물의 횡변위     유효지반계수 산정을 위한 지진 시 지하구조물의 총변위 [그림 2.14] 지하구조물 지반증폭과 토압(구조기술사회. 김동관 2019.)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 14[그림 2.15]은 FEMA에서 제시하고 있는 건물의 밑면에 작용되는 하중을 설명한 그림이다. KDS는 이것을 따라 기준을 정하였다.[그림 2.15] 3층에 대한 수평지진력 설명도(FEMA, 2010.) [그림 2.16]은 국내기준에서 정하고 있는 것과 똑같이 밑면 전단력 계산하는 공식을 설명한 FEMA원문이다. [그림 2.16] 수평지진력에 대한 공식(FEMA, 2020.)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 15[그림 2.17]은 건축물에 지진 발생 시 지하에 작용되는 변위와 이로 인하여 작용되는 토압을 표시한 것이 다. [그림 2.17] 지진 발생 시 건물에 작용되는 지진토압 및 하중원리 [그림 2.18]은 아파트와 같이 넓은 지역으로 기초가 설치되는 경우 건물의 이동 하중보다 지반이 움 직이면서 발생되는 지진토압의 영향이 더욱 크기 때문에 이런 경우에 말뚝두부에 적용시키는 것이 아니 라, 응답변위법 또는 시간이력 동해석과 유사정적 해석을 수행하여 지진토압을 말뚝에 적용시켜야 한다. 건축물 기준에서 수정 반응계수( )값이 있는데 건축분야에서 수정반응계수를 지진토압을 나눠주는 경우가 있다. 이는 구조물에 해당하는 사항으로 연성(ductile)이 거의 없는 거동 구조물로 해석되는 경우 1이며, 연성이 높은 경우 8로 되어 있고, 건축물 기준 코드에 표로 제시되어 있다. 말뚝에 대하여는 건축구조기준에 표시가 별도로 제시되어 있지 않으며, 따라서, 교량에서 적용하고 있는 말뚝기구에 있는 내용을 참조하여 제안하였다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 16말뚝 작용 지진하중 축력 모멘트 [그림 2.18] 기초슬라브가 넓은 경우 말뚝에 작용되는 지진토압 작용방법 다음의 내용은 교량내진설계시 하부 기초에 대한 언급을 한 것이다. KDS 24 17 11(교량내진설계기 준(한계상태설계법)에서 설명하고 있는 것이며, 말뚝에서 적용되는 수정 반응계수는 조건에 따라 2~3 범위의 값을 적용하고 있고, 아치교량과 같은 지진격리교량에서는 응답수정계수는 1.5를 적용하도록 하 고 있다. 또한 말뚝 이음부는 0.8~1을 적용하고 있다. 하부구조에 적용되는 경우, 축방향력과 전단력은 응답수정계수로 나누지 않는다고 되어 있다. 말뚝의 경우는 결국 불확실성이 크기 때문에 상당히 안전 측으로 설계를 하는 편이다. 모멘트의 경우 소용 응답 수정계수를 탄성모멘트를 설계모멘트강도로 나눈 것으로 하도록 하고 있 다.건축물에 적용된 말뚝에 대한 수정반응계수를 정확하게 제시한 값이 현재는 없다. 따라서 이음부는 1, 본체부는 지진 격리 교량과 유사하다고 보고 1.5를 적용하도록 하는 것이 보수적으로 설계하는 것 으로 판단된다. 정확한 계산 근거를 제시하기 어려울 경우 안전하게 이음부 1, 본체부 1.5를 적용하도 록 제안한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 17KDS 24 17 11 교량내진설계기준(한계상태설계법) 4.1.5 응답수정계수 (1) 4.4와 4.5에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건과 4.6에서 규정한 소성힌지구역에 관련된 모든 설계요건을 충족시키는 경우, 교량의 각 부재와 연결부분에 대한 설계지진력은 4.2.7에서와 같이 규정된 탄성지진력을 표 4.1-4의 응답수정계수로 나눈 값으로 한다. 다만 하부구조의 경우 축방향력과 전단력 은 응답수정계수로 나누지 않는다. (2) 철근콘크리트 기둥형식의 교각(단일기둥, 다주가구)과 말뚝가구의 소성힌지구역에 4.6.3.4에서규정한 심 부구속철근량을 배근하지 않는 경우에는 4.6.6에 따라 설계하여야 하며, 표 4.1-4의 하부구조에 대한 응 답수정계수는 적용하지 않는다. 이때 철근콘크리트 기둥형식의 교각과 말뚝가구는 4.6.3.4의 심부구속철 근량을 제외한 모든 설계요건을 만족시켜야 하며, 기초와 연결부분은 4.2.7.1(4)와 4.6.2.5에 따라 설계하 여야 한다. (3) 응답수정계수 R은 하부구조의 양 직교축방향에 대해 모두 적용한다. (4) 벽식 교각의 약축방향은 4.6의 기둥규정을 적용하여 설계할 수 있다. 이때 응답수정계수 R은 단일 기둥 의 값을 적용할 수 있다. 하부구조  연결부분(1)  벽식 교각2 상부구조와 교대0.8 철근콘크리트 말뚝 가구 (Bent) 1. 수직말뚝만 사용한 경우 2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우 23 상부구조의 한 지간내의 신축이음부0.8 단일 기둥 3 기둥, 교각 또는 말뚝 가구와 캡빔 또는 상부구조 1.0 강재 또는 합성강재와 콘크리트말뚝가구 1. 수직말뚝만 사용한 경우 2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우 35 기둥 또는 교각과 기초 1.0 다주 가구5 주 1) 연결부분은 부재 간에 전단력과 압축력을 전달하는 기구를 의미하며, 교량받침과 전단키 등이 이에 포함된다. 이때, 응답수정계수는 구속된 방향으로 작용하는 탄성지진력에 대해서만 적용된다. 표 4.1-4 응답수정계수,  4.6.6.2 소요연성도 (1) 기둥의 소요연성도는 다음과 같이 결정하여야 한다. ① 원형단면: 기둥 단면의 두 주축(강축과 약축)에 대한 소요연성도 중 큰 값으로 결정 ② 원형 이외의 단면: 기둥 단면의 두 주축(강축과 약축)에 대해 각각의 소요연성도를 독립적으로 결정 (2)소요 응답수정계수는 식 (4.6-9)에 따라 결정한다. 지진하중에 따른 탄성지진모멘트는 4.6.2.2의 휨강성을 적용한 탄성해석을 수행하여 결정하며, 4.2.4의 규정에 따라 조합하여야 한다.      (4.6-9) 여기서,  = 소요 응답수정계수  = 지진하중을 포함한 하중조합에 따른 기둥의 탄성모멘트   = 4.6.2.4의 규정에 따른 기둥의 설계휨강도

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 184.7.6 지진격리교량의 응답수정계수 (1) 4.4와 4.5에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건과 4.6에서 규정한 소성힌지구역에 관련된 모든 설계요건을 충족시키는 경우, 지진격리교량의 각 부재와 연결부분에 대한 설계지진력은 4.7.7에서 규정 된 등가지진력을 표 4.7-3의 지진격리교량의 응답수정계수로 나눈 값으로 한다. 다만 하부구조의 경우, 축방향력과 전단력은 응답수정계수로 나누지 않는다. (2) 4.4와 4.5에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건과 4.6에서 규정한 소성힌지구역에 관련된 모든 설계요건을 충족시키지 못하는 경우, 하부구조와 연결부분에 대한 응답수정계수는 1.0 을 넘지 못한다. 이때, 지진응답해석을 통하여 설계지진 시에 하부구조가 축방향철근이 항복하지 않는 탄성범위 내에서 거동함을 확인하여야 하고, 철근콘크리트 기둥 형식의 교각과 말뚝가구의 철근상세는 4.6.3의 해당요건 을 만족시켜야 하부구조Ri연결부분한다. Ri 벽식 교각1.5상부구조와 교대0.8 철근콘크리트 말뚝 가구 (Bent) 1. 수직말뚝만 사용한 경우 2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우 1.51.5 상부구조의 한 지간 내의 신축이 음부 0.8 단일 기둥 1.5기둥, 교각 또는 말뚝 가구와 캡빔 또는 상부구조 1.0 강재 또는 합성강재와 콘크리트말뚝가구 1. 수직말뚝만 사용한 경우 2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우 1.52.5 기둥 또는 교각과 기초 1.0 다주 가구2.5 표 4.7-3 지진격리교량의 응답수정계수   4.7.7.2 등가정적하중법 (1) 등가지진력은 다음과 같다.     (4.7-3) 여기서,  : 등가지진력  : 상부구조물의 총중량이다. (2) 등가지진력을 결정하기 위해서 사용되는 탄성지진응답계수 는 다음의 무차원식으로 구할수 있다. 다만, 값은   보다 크게 취할 필요는 없다.     ×   ⋅  (4.7-4) (3) 지반에 대한 상부구조의 총변위 는 아래의 식으로 구한다.     ⋅  ( mm )(4.7-5) 여기서, B는 표 4.7-4로부터 구한다. (4) 유효주기  는 아래의 식으로 구한다.        (4.7-6) 여기서,  는 지진격리교량의 유효강성이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 19다음은 일본에서 공개하고 있는 BSLJ(Building Standard Law of Japan)에서 제시하고 있는 일본은 건 축물 기초에 대한 내진설계시 기초에 자용하는 수평력을 산정하는 식을 제시한 것이다. 일본에서도 빌 딩 기초에 내진설계를 적용하기로 법제화 되었으며, 일본에서는 수많은 내진말뚝이 적용되고 있다. 이제 국내에서도 법제화되었기 때문에 빌딩용 내진말뚝의 개발이 활성화 될 것이다. < 일본의 건축기초 내진설계(1) >

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 20< 일본의 건축기초 내진설계(2) >

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 212.4 국내 내진말뚝 개발 동향 및 사례 2.4.1 내진말뚝 개발 동향 국내에는 토목분야인 교량에 적용되는 말뚝의 경우 내진말뚝이 적용되고 있으며, 경제성을 높이기 위한 방법으로 다음과 같은 방법들이 적용되고 있다. 상부는 강관 하부는 PHC, 상부는 철근 보강된 PHC말뚝과 하부는 일반 PHC말뚝, 그리고 연약지반이 깊은 경우는 강관 말뚝을 적용하였다. 전단력과 모멘트가 연약지반이 깊은 경우 소켓부위에서도 모멘트가 발생하여 하부까지 전단 및 모멘트 보강이 필요하다. 최근에는 연결부도 본체에 상응되도록 설계하도록 강화되어, 연결부도 내진검토가 되어야 한다. 토목에서는 상대적으로 축력이 작고 모멘트가 큰 형태의 말뚝이 필요하다. [표 2.1]은 토목분야에서 적용되고 있는 내진말뚝 비교표 예이다. [표 2.1] 토목에 적용되는 내진말뚝 구 분 복합말뚝(강관+PHC) 합성말뚝(ICP+PHC) 강관말뚝 말 뚝 제 원 ∙ 강관 : D508-8t(STP 450) ∙ PHC : D500-80t(80MPa) ∙ 매입식 말뚝 ∙ ICP : D500-80t(80MPa) ∙ PHC : D500-80t(80MPa) ∙ 매입식 말뚝 ∙ 고강관 : D508-8t(STP 450) ∙ 매입식 말뚝 안 정 성 ∙ 축 력 : 2196.0kN ∙ 휨압축응력 : 260.0MPa ∙ 전단응력 : (허용응력설계법)150.0MPa ∙ 축 력 : 2600.0kN ∙ 휨압축응력 : 250.0MPa ∙ 전단응력 : (강도설계법270.0MPa기준:상시) ∙ 축 력 : 2196.0kN ∙ 휨압축응력 : 260.0MPa ∙ 전단응력 : (허용응력설계법)150.0MPa 장 단 점 ∙ 강관과 PHC를 연결하여 사용한 말뚝으로 기초와 두부연결 장치에 의해 일체화 됨. ∙ 실적 다수 ∙ 가격 상대적 고가 ∙ 연결부 내진설계 보강필요 ∙ PHC에 전단철근을 보강하여 기초와 주철근 조립에 의해 일체화 됨. ∙ 강관말뚝 동등이상의 성능확보 ∙ 실적다수 ∙ 연결부 내진설계 보강필요 ∙ 전 구간 강관을 사용하며 기초 와 두부연결 장치에 의해 일 체화 됨. ∙ 실적 많음 ∙ 가격 상대적 고가 특 허 특허 10-1575737호특허 10-0999020호특허 없음

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 22최근에는 건축분야에서 활발하게 내진말뚝 개발이 진행되고 있으며, 국내실정에 적합한 말뚝이 개발 되고 있다. 특히, 포스코와 현대제철에서는 내진성능이 우수한 STP550(SGT550)의 강종을 개발하여 높은 강도로 지진 시 수평력에서도 견딜 수 있는 소재를 개발하여 적용이 활발해지고 있다. [표 2.2]는 최근에 건축물에 적용되고 있는 말뚝의 유형을 보인 것이며, 역학적으로 건축구조분야 에서 쉽게 접근할 수 있는 리바형 내진말뚝은 고성능 강관과 합하여 적용성이 아주 높고 우수하다. 두 번째는 래티스형 보강 내진말뚝으로 소형장비를 이용하여 시공할 수 있어, 적용분야가 다양하다. 세 번째는 하이브리드형 내진말뚝으로 상부에 외강관과 내부에 고성능 소형강관을 적용하여 휨성능과 수평내진성능이 우수하다. 네 번째는 삼축 내진말뚝으로 소형주택에 적용하기 쉬우며, 기존의 마이크로 파일의 경우 수평력이 작용되는 경우 1개에 10kN의 하중에도 좌굴의 문제가 있는데, 이러한 단점을 보완하여 경사지 등에서도 우수한 말뚝이다. [표 2.2] 최근 건축물에 적용되는 내진말뚝 구 분 리바 내진말뚝 래티스 내진말뚝 하이브리드 말뚝 삼축 내진말뚝 특개요도허 특허 제10-2387194호 특허 제10-2288036호 특허 제 10-2399298호 특허 제10-2412079호 특허 제 10-2014125호 특허 제 10-2294532호 특 징 ∙ 공동주택에 유리 ∙ 현장 시공성 유리 ∙ 수평성능 다소 불리 ∙ 수직성능 유리 ∙ 수직 성능 : 1500kN ∙ 수평 성능 : 80kN ∙ 소형 장비로 시공 ∙ 소규모 주택 적용 ∙ 대규모 주택 적용 ∙ 수평저항력 중급 ∙ 수직 성능 : 2000kN ∙ 수평 성능 : 100kN ∙ 높은 수직 성능적용 ∙ PHC+무수축몰타르 ∙ 지진 시 인발성능가능 ∙ 고강도 강관 적용 ∙ 수직 성능 : 2400kN ∙ 수평 성능 : 150kN ∙ 소규모 주택 적용 ∙ 양호한 지반에 유리 ∙ 수평 지진성능 최대 ∙ 마이크로 파일 대체 ∙ 수직 성능 : 1200kN ∙ 수평 성능 : 250kN 경제성 ∙ 자재 : 8만~12만원/m ∙ 시공 : 소형, 3만~7만원/m대형 ∙ 자재 : 9만~15만원/m ∙ 시공 : 소형, 3만~7만원/m대형 ∙ 자재 : 10만~18만원/m ∙ 시공 : 소형, 3만~7만원/m대형 ∙ 자재 : 12만~25만원/m ∙ 시공 : 3만~7만원/m소형 적용성 우수우수우수우수

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 23[표 2.3]은 국내에서 개발된 기존 PHC말뚝에 고성능 강관을 삽입하여 말뚝성능을 극대화 시킨 말뚝 으로 경암지지의 경우 최대 3500kN의 성능을 보인다. 내진말뚝과 면진장치 결합부 개발되어 있어 최 근에 데이터 센터에 적용되는 면진장치 적용건물에 적용이 가능한 면진 적용 내진말뚝도 국내에서 개 발되어 있다. [표 2.3] 고성능 내진말뚝 및 면진장치말뚝 구 분 소구경강관 + PHC내진보강 내진말뚝과 면진장치 결합장치 특개요도징 ∙ 소구경 강관을 이용한 PHC 내진보강 복합말뚝 구조체 및 이의 시공 방법 ∙ 삼축 래티스거더형 말뚝에서 적용하는 면진장치 특 허 특허 제 10-2394061호특허 제 10-2400909호 앞에서 제시한 ‘건축물 구조기준에 관한 규칙’에 의하면 말뚝기초의 경우도 기동과 동일하게 건축물의 구조부재로서 [그림 2.19]와 같이 구조내력 검토를 하여야 한다. 콘크리트 구조기준과 강구조기준인 공 통기준과 시설물편 건축구조기준 KDS 41의 구조기준에 따른 프로그램이 마련되어 간단하게 검토된다. [그림 2.19] 리바 말뚝의 구조내력 검토

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 242.4.2 적용사례 국내에서 내진말뚝이 공식적으로 건축인허가 단계에서 적용된 사례는 송도에 있는 인하대학교 연구 동이다. [그림 2.20]와 같이 당시에는 말뚝, 지반, 건축물을 같이 모델하여 강관+PHC말뚝을 적용하 였다. 물론, 토질 및 기초 분야에서는 지지력, 액상화를 검토하였고 구조파트에서는 말뚝 내적 안정을 설계기준에 따라 검토하였다.[그림2.20] 말뚝 설계사례(송도, 공간건축, 2017.) 다음은 단독주택 2층 건물에 적용된 내진말뚝이며, 2층 건물로 당초 [그림 2.21]와 같이 줄기초로 계획 되어 있었으며, 성토지반에 줄기초로 하는 경우, 흙의 시간효과(time effect)1) 효과로 발생하는 침하와 지진 시 수평으로 이동되는 것을 우려한 건축주의 제안으로 삼축 내진말뚝을 적용하였다. 소형 주택의 경우 관공서, 어린이 시설, 소방서 등의 건물에는 적용하는데 일반 단독주택에서 적용한 사례로는 첫 사례이며, 특히 주변에서 집짓고 부등침하로 화장실 문의 고장 등을 고려할 때 내진말뚝 적용은 효과적이라 판단된다. 1) 시간효과(time effect) : 지반은 다짐이 끝나고 시간이 지나야 안정화 되는 현상(전기, 화학적 특성)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 25[그림 2.21] 2층 단독주택(내진기초 미반영) [그림 2.22]는 삼축 내진말뚝을 적용한 단독주택으로 기초 하부에 삼축 내진말뚝을 적용하여 침하를 최대한 감소 시켰으며, 지진 시 성토지반에 있는 경우 이동 될 수 있는 것을 원천적으로 방지하였다. [그림 2.22] 삼축 내진말뚝 적용사례(예림건축, 2019.)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 26[그림 2.23]은 삼축 내진말뚝을 적용하여 수평저항 성능, 즉 내진성능이 충분한지 확인하는 수평재하 시험을 수행하고 있다. 시험 결과는 90kN의 하중에도 5mm이하로 발생하였으며, 단본으로 적용된 말 뚝에서는 10kN의 하중 작용에 좌굴되어 수평저항 성립이 되지 않아, 마이크로 파일의 단본 수직으로 설치는 내진설계가 필요한 건물에서는 적용해서는 안 되며, 삼축형태의 트러스 구조형으로 고정하는 방식이 필요하다. [그림 2.23] 내진말뚝 수평성능 시험

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 27[그림 2.24]는 삼축 내진말뚝을 적용한 단독주택으로 기초 하부에 삼축 내진말뚝을 적용하여 침하를 최대한 감소 시켰으며, 지진 시 성토지반에 있는 경우 이동 될 수 있는 것을 원천적으로 방지하였다. 말뚝제원 :   ,    , STP550강관, 천공경  3축내진 기초 최대 성능 : 연직 : , 수평 :  건물 총 하중 :   ×     건물 중요도 : 중요도(2) : 5층 이하, 내진 Ⅱ등급 건물 중요도 계수(  ) :   성능목표 : 붕괴 방지(2400년) 지역계수 : 강원도 원주시 : 지도값  ,      지반 등급 :  설계스펙트럼가속도(  ) : ×  × ×      ×  ×  ×       내진설계 범주 :  (해석법 : 등가정적 해석법) 반응수정계수    (지하구조시스템) 지진응답계수                 밑면전단력       ×    3축내진 기초에 총 개수 : 10세트 단본 말뚝 개수 : 15 본당 작용하는 수직력 :       3축 내진 기초에 작용하는 수직력 :   ×     3축 내진 기초에 작용하는 수평력 :  ×      최대 축력(kN) 최대 부재응력(MPa) 최대 변위(mm) 132.0 < 140.8 : O.K130.1<275 : O.K7.3 < 15.0 : O.K [그림 2.24] 삼축 내진말뚝 계산 예

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 28[그림 2.25]는 안양의 오피스텔에 적용된 삼축 내진말뚝의 사례이며, 기초 지반이 풍화암으로 되어 있어, 직접기초로 하기에 부족하고 말뚝기초로 하기에는 지반이 양호하여 삼축 내진말뚝을 적용한 말 뚝지지 전면기초(Piled Raft Foundation)를 적용하여 지반의 부족한 상부층 3m를 보강하였다. [그림 2.25] 안양 오피스텔 삼축 내진보강 사례

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 29[그림 2.26]은 현장에서 성능 시험하는 사진이다. 일반적인 경우는 수직재하시험을 위주로 하고 있으 며, 내진성능 시험을 하지 않는다. 본 과업에서는 내진성능 시험을 수행하여 안정성을 확보하였으며, 성능 시험 결과 건물의 지반의 일체화를 통하여 지진 시 건물과 지반의 고유진동의 차이로 인한 슬립 과 분리를 방지하여 건물의 진동을 감소시키는 역할을 하여 건물에 지진에 의한 진동을 최소화 할 수 있다. 말뚝 정재하시험 말뚝 수평재하시험 [그림 2.26] 안양 오피스텔 내진성능 시험

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 30[그림 2.27]은 안양 다세대 주택 건축에서 협소한 지역에 소형장비로 시공할 수 있는 여건인 지반에 래티스형 말뚝이 적용되었다. 지지력 확보를 위해서는 500kN이상의 지지성능과 내진성능이 필요하였 다. 상부를 래티스로 보강하여 지진 시 말뚝의 좌굴을 방지하고 지진 시에도 파괴되지 않도록 하는 내 진말뚝을 적용하였다. [그림 2.28]은 래티스 말뚝의 구조부재력을 산정한 것이며, 수직력과 수평력이 동시에 작용되는 경우 마이크로 파일의 좌굴에 대한 문제를 해결함과 동시에 상부지반의 그라우트 보강이 되어 효과가 좋게 산정되었다. 성능 평가 결과 1,200kN하중에 7mm침하되는 것으로 재하시험 지지력 성능을 설계이상이 고, 수평성능 결과 90kN시험에서 9mm수평성능도 높게 평가되었다. [그림 2.27] 안양 다가구세대 기초 평면도[그림 2.28] 래티스 내진보강말뚝 단면력 계산예

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 31[그림 2.29]는 현장에서 래티스 내진말뚝에 대한 수평 성능 시험 평가 사진이다. 대형장비의 진입이 불가능한 소규모 주택에 지하층을 설치하고 말뚝을 시공하는 과정이 있는 작업여건이 상당히 어려운 상황임에도 불구하고 소형장비로 래티스로 보강된 내진을 시공하였다. 자갈층, 모래층 지반에서는 상부 의 확대된 래티스 보강부로 인하여 수직 지지력 성능도 예상보다 크게 산정되었으며, 침하량도 예상보 다 작게 산정되어 건축주의 좋은 평가를 받았다. 말뚝 정재하시험 말뚝 수평재하시험 [그림 2.29] 안양 다가구 세대 수평성능시험

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 32[그림 2.30]은 최근에 내진성능 향상을 위한 소방서 건물이다. 2층 건물에 내진설계가 되어 있지 않 아, 내진보강을 계획하는 중에 기초 내진보강이 포함되어 함께 수행되었으며, 여기에 적용된 다축용 기 초콘크리트 내진보강 공법이 적용되었다. 소방서 건물은 소규모이면서 지진 시 중요한 건물로 피해가 발생되면 안 되기 때문에 최근 행안부에서 기초 내진보강을 하도록 하고 있다. 규 모 지하 1층 / 지상 2층 건 축 높 이 10.45m 구조형식 철근 콘크리트 구조 관리주체명 경기도소방재난본부 건축면적 240.02m2 연 면 적 458.69m2 준공년도 1994년 05월 04일 [그림 2.30] 소방서 기존건물 지진 안전보강계획

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 33[그림 2.31]은 기초 보강에 대한 말뚝기초 계산예를 보인 것이며, [그림 2.32]는 지진발생 시 건물의 수평이동에 대한 안정성 검토를 수행한 것이다. 최대 축력 :   최대 인장력 :    최대 침하량 :   , 최소 침하 :   부등침하 :     max  min               →  수평변위 :          각변위 :                   →  내진말뚝 최대 축력 해석 결과도 [그림 2.31] 소방서 기존건물 지진 안전보강계획

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 34내진말뚝 최대 수직변위 해석 결과도 내진말뚝 최대 수평변위 해석 결과도 [그림 2.32] 지진 발생 시 기초 보강된 건물 수평변위

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 35최근에는 ICT와 스마트 기술의 발전으로 [그림 2.33]과 같이 말뚝관리 시스템이 도입되고 있다. 플랫폼에서는 건물의 말뚝위치 표시가 되어 있고 말뚝의 이력이 기록되어 있다. 예를 들면, 포스코 소재, 세아제강 조관, 타스파일 제품 등이 표시되어 향후에는 말뚝을 땅속에 묻혀 있어서 설계기준에 적합하지 않은 것을 적용해도 된다는 생각을 하면, 소비자가 입주하면서 내진설계 및 시공 자료를 요구할 수도 있다. [그림 2.33] 말뚝의 시공여부 위치 표시도(spile.kr)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 2 장 건축물 기초의 내진설계 이론 및 (사)대한건축학회동향- 36[그림 2.34]는 건축법상 건축대장에 내진능력을 표시하게 되어 있다. 최근에 개발되고 있는 플랫폼에 서는 건물의 기초 안전지도 서비스를 시작하고 있어, 소비자가 기초에 대한 안정성 확인이 가능한 플랫폼 개발이 되고 있다. 이 플랫폼은 국토부 공모과제에서도 당선되어 아이디어의 참신성도 인정받 았다. [그림 2.34] 기초 안전 지도 서비스 플랫폼

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 37제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 해설 3.1 관련 법령 3.1.1 지진·화산재해대책법(시행 2020.12.10.) 내진 대책은 다음과 같이 지진-화산재해대책법을 따르고 건축법으로 별도 정하고 있다. 제4장제14조(내진설계기준의내진대책 설정) ① 관계 중앙행정기관의 장은 지진이 발생할 경우 재해를 입을 우려가 있는 다 음 각 호의 시설 중 대통령령으로 정하는 시설에 대하여 관계 법령 등에 내진설계 기준을 정하고 그 이행에 필요한 조처하여야 한다.  <개정 2009. 4. 22., 2011. 5. 30., 2011. 7. 25., 2013. 8. 6., 2016. 1. 27., 2016. 3. 29., 2017. 1. 17., 2017. 12. 26., 2018. 3. 13.> 1. 「건축법」에 따른 건축물 3.1.2 건축법 시행령(시행 2021.01.09.) 건축법 시행령에서는 다음과 같이 정하고 있으며, 일반적으로 2층 이상의 건물은 내진설계를 하도록 하고 있다. 제5장 건축물의 구조 및 재료 등(개정 2014.11.28.) 제32조(구조 안전의 확인) ① 법 제48조제2항에 따라 법 제11조제1항에 따른 건축물을 건축하거나 대수선하는 경우 해당 건축물의 설 계자는 국토교통부령으로 정하는 구조기준 등에 따라 그 구조의 안전을 확인하여야 한다.<개정 2009. 7. 16., 2013. 3. 23., 2013. 5. 31., 2014. 11. 28.> ② 제1항에 따라 구조 안전을 확인한 건축물 중 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 건축물의 건축주는 해당 건축물의 설계자로부터 구조 안전의 확인 서류를 받아 법 제21조에 따른 착공신고를 하는 때에 그 확인 서류를 허가권자에게 제출하여야 한다. 다만, 표준설계도서에 따라 건축하는 건축물은 제외한다.<개정 2014. 11. 28., 2015. 9. 22., 2017. 2. 3., 2017. 10. 24., 2018. 12. 4.> 1. 층수가 2층[주요구조부인 기둥과 보를 설치하는 건축물로서 그 기둥과 보가 목재인 목구조 건축물(이하 “목구조 건축물”이라 한다)의 경우에는 3층] 이상인 건축물 2. 연면적이 200제곱미터(목구조 건축물의 경우에는 500제곱미터) 이상인 건축물. 다만, 창고, 축사, 작물 재배 사는 제외한다. 3. 높이가 13미터 이상인 건축물 4. 처마높이가 9미터 이상인 건축물 5. 기둥과 기둥 사이의 거리가 10미터 이상인 건축물 6. 건축물의 용도 및 규모를 고려한 중요도가 높은 건축물로서 국토교통부령으로 정하는 건축물 7. 국가적 문화유산으로 보존할 가치가 있는 건축물로서 국토교통부령으로 정하는 것

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 383.1.3 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(국토교통부령, 시행 2021.08.27.) (시행2021.8.27, 국토교통부령 제882호) 건축분야에서 가장 중요시하는 법령은 ‘건축물의 구조기준 등에 관한 규칙’이다. 건축사, 건축구조기술사 분야의 전문가가 간과하고 있는 것이 구조부재에 건축물의 기초가 포함된다는 것을 인정하고 싶지 않거나 무시하는 경우가 많다. 법에서는 기초를 구조부재로 정의하고 있다. 제1장제1조(목적)총칙 이 규칙은 「건축법」 제48조, 제48조의2, 제48조의3 및 같은 법 시행령 제32조에 따라 건축물의 구조내력(構造耐力)의 기준 및 구조계산의 방법과 그에 사용되는 하중(荷重) 등 구조안전에 관하여 필요한 사 항을 규정함을 목적으로 한다. <개정 2009. 12. 31., 2017. 1. 20.> 제2조(정의) 이 규칙에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. <개정 2009. 12. 31., 2018. 11. 9.> 1. “구조부재(構造部材)”란 건축물의 기초ㆍ벽ㆍ기둥ㆍ바닥판ㆍ지붕틀ㆍ토대(土臺)ㆍ사재(斜材 : 가새ㆍ버팀대ㆍ 귀잡이 그 밖에 이와 유사한 것을 말한다)ㆍ가로재(보ㆍ도리 그 밖에 이와 유사한 것을 말한다) 등으로 건축 물에 작용하는 제9조에 따른 설계하중에 대하여 그 건축물을 안전하게 지지하는 기능을 가지는 건축물의 구조내력상 주요한 부분을 말한다. 2. “부재력(部材力)”이란 하중 및 외력에 의하여 구조부재에 생기는 축방향력(軸方向力)ㆍ휨모멘트ㆍ전단력 (剪斷力)ㆍ비틀림 등을 말한다. 4. “구조내력”이란 구조부재 및 이와 접하는 부분 등이 견딜 수 있는 부재력을 말한다. 제3조(적용범위 등) ① 이 규칙은 「건축법」(이하 “법”이라 한다) 제48조에 따라 건축물이 안전한 구조를 갖기 위한 최소기준으로 법 제23조부터 제25조까지 및 제35조에 따른 건축물의 설계, 시공, 공사감리 및 유지ㆍ관리에 적용하여야 한다. 제19조(기초) ① 직접기초는 상부구조의 하중을 기초지반에서 직접 부담하되, 기초밑면의 지반에 작용하는 압력이 허용지 내력을 초과하지 아니하도록 하여야 한다. <개정 2009. 12. 31.> ② 말뚝기초는 말뚝의 부재력이 말뚝의 허용지지력을 초과하지 않도록 하여야 하며, 침하 등에 의하여 상부 구조에 유해한 영향을 미치지 아니하도록 하여야 한다. <개정 2009. 12. 31.> 제30조(기초) ① 조적식구조인 내력벽의 기초(최하층의 바닥면 이하에 해당하는 부분을 말한다)는 연속기초로 하여야 한다. ② 영 제32조제2항 제6호에서 “국토교통부령으로 정하는 건축물”이란 별표 11에 따른 중요도 특 또는 중요도 1 에 해당하는 건축물을 말한다. <개정 2013. 3. 23., 2014. 11. 28., 2017. 10. 24.>

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 393.2 건축물 기초 내진설계에 필요한 국가기준코드 최근 국가기준코드에서는 국가설계기준을 공통분야와 시설물 분야로 분류하여 관리하고 있다. 지반 설계, 콘크리트 구조설계, 강구조 설계 등은 공통분야로 가장 앞에 ‘1’로 시작한다. 예를 들면, KDS 11 (지반), KDS 14(콘크리트, 강구조), KDS 17(내진설계) 등이 대표적이며, 건축물, 도로, 철도 등은 시설물 편으로 분류되고 건축물은 41번이다. 따라서 건축물 말뚝기초 설계는 조금 복잡하기는 하지만, 다음 설 계기준 코드를 따라야 한다. KDS 11 50 15(깊은기초설계기준) KDS 11 50 25(기초내진설계기준) KDS 14 20 - (콘크리트구조기준) KDS 14 30 - (강구조 기준-허용응력설계법) KDS 14 31 - (강구조 기준-하중저항계수설계법) KDS 17 10 00(내진설계일반) KDS 41 10 - (건축구조기준) KDS 41 17 00(건축물 내진설계기준) : KBC에서 변경됨 KDS 41 20 00(건축물 기초구조설계기준) : KBC에서 변경됨. 본 연구에서는 다음의 도서와 중복되지 않는 부분에 대하여, 상세하게 검토하였으며, 말뚝기초 내진 설계와 관련성이 높은 중요한 부분은 서술하였다. KDS 14 20 - (콘크리트구조기준) : 콘크리트구조 설계기준 해설, 기문당, (사)한국콘크리트학회 KDS 14 30 - (강구조 기준-허용응력설계법) KDS 14 31 - (강구조 기준-하중저항계수설계법) : 강구조설계기준 및 해설, (사)한국강구조학회 KDS 17 10 00 (내진설계일반) : 내진설계일반 해설서, (사)한국지진공학회 KDS 41 10 - (건축구조기준) KDS 41 17 00(건축물 내진설계기준) : 건축물 내진설계기준 및 해설, (사)대한건축학회 지하구조 내진설계 예제집, (사)한국건축구조기술사회 KDS 41 20 00(건축물 기초구조설계기준) : 건축 기초 분야는 연관 학회가 없음.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 40국가기준의 건축물과 토목분야의 통합으로 기초의 설계기준이 변경되었다. 과거의 교량 위주로 되 어 있던 한계설계법은 공통코드화 되면서 교량하부편인 시설편으로 변경되었으며, 건축물 설계에서는 다음의 기준을 적용하는 것이 원칙이다. -건축물 설계에서 지지력, 침하와 관련된 기준 KDS 11 50 05(얕은 기초 설계기준) KDS 11 50 15(깊은 기초) KDS 41 20 00(건축물 기초구조설계기준) -건축물 기초 설계에서 지진 설계와 관련된 기준 KDS 11 50 25(기초내진설계기준) KDS 41 17 00(건축물 내진설계기준) -건축물 기초 설계에서 구조내력(말뚝 자체 파괴)에 관련된 기준 KDS 14 20 - (콘크리트구조기준) KDS 14 30 - (강구조 기준-허용응력설계법) KDS 14 31 - (강구조 기준-하중저항계수설계법) - 교량하부편으로 변경된 기준으로 건축기초에서도 참고할 수 있는 기초기준 KDS 11 50 10(얕은 기초 설계기준 한계상태설계법) : KDS 24 14 50(교량하부설계기준, 한계상태설계법) KDS 11 50 20(깊은 기초 한계상태설계법)) : KDS 24 14 51(교량하부설계기준, 한계상태설계법) KBC에도 건축물 기초 설계기준(KDS 41 20 00, KDS 41 17 00)의 내용이 있었으나, 건축구조분야에 서는 기초분야를 토질 및 기초 분야로 생각하여 설계에 반영이 되지 않는 경우가 많았다. 그렇다고 토목 교량에 적용하고 있는 교량 특성에 맞는 기준을 적용하기도 애매한 상황에서 건축물의 기초는 내진설계가 수행되어 오지 않고 있었으며, 최근에 건축물에 지하구조 내진설계를 하도록 법제화 되는 과 정에서 말뚝기초에 대한 내진설계의 이슈가 발생하였고, 최근에 설계기준의 통합이 되면서, 건축물 내진설 계를 하는 것도 법제화 되어 설계기준 코드에 반영이 되었다. 기초의 내진설계를 위한 국가기준 코드에 대한 설명과 해설은 다음으로 분류하였다. ① 지진코드 : KDS 11 50 25(지반공통코드), KDS 41 17 00(건축물 내진 코드), KDS 17 10 00(내진설계) ② 지반 기초설계기준 : KDS 11 50 05(얕은 기초), KDS 11 50 15(깊은 기초), ③ 구조기준 : KDS 14 20(콘크리트 구조기준), KDS 14 30, KDS 14 31(강구조기준), ④ 건축물 기초 구조설계기준 : KDS 41 20 00(건축물 기초 구조 설계기준)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 413.3 국가기준코드 및 해설(KDS) - 지진코드 3.3.1 기초 내진 설계기준(KDS 11 50 25, 2021.05.12.) 다음은 공통 코드에 있는 기초 내진설계기준을 보인 것이며, 기초는 모둔 구조부재와 마찬가지로 내 진설계를 하는 것이 원칙이며, 모든 내진 설계는 내진설계 공통 코드인 KDS 17을 따른다. KDS 11 50 25(2021,05.12) : 기초 내진 설계기준 1.1.1일반사항목적(1)이기준은 구조물 기초의 내진성능을 확보하기 위한 설계조건을 규정함으로써 지진에 의한 구조물 기 초의 피해와 이로 인한 경제적 손실을 최소화하는 것을 목적으로 한다. 1.2 적용 범위 (1) 이 기준은 구조물 기초의 내진설계와 내진성능 평가에 적용한다. 1.4 용어의 정의 (1) 이 기준에서 정의하지 않은 주요 용어의 정의는 KDS 17 10 00 (1.4)를 따른다. ∙동적 해석방법(dynamic analysis) : 지진력을 구조동력학적 이론으로 평가하여 구조물의 지진거동을 해석 하는 방법으로서, 응답스펙트럼법, 응답이력해석(=시간이력해석)법 등으로 분류 ∙등가정적 해석방법(equivalent static force analysis) : 지진하중을 등가의 정적하중으로 변환한 후 정적설계 법과 동일한 방법을 적용하여 구조물의 내진안정성을 평가하는 방법 ∙응답변위 해석방법(response displacement analysis) : 지진 시 발생하는 지반변위에 의한 지진토압과 지중 구조물과 주변지반 관계에서의 경계조건을 각각 모델링하여 구조물의 내진 안정성을 정적으로 계산하는 방법

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 42KDS 11 50 25(2021,05.12) : 기초 내진 설계기준 4.4.1설계내진성능기준4.1.1기초구조물의 내진등급 (1) 기초구조물의 내진등급은 기본적으로 KDS 17 10 00 (4.1.1)의 시설물의 내진등급을 따른다. (2) KDS 17 10 00 (4.1.1)의 내진등급 이외 특수한 경우에는 관할기관과 협의하여 등급을 조정한다. 4.1.2 내진성능수준 및 설계지반운동 수준 (1) 기초의 내진성능수준은 기본적으로 KDS 17 10 00 (4.1.2)의 시설물의 내진성능수준을 따른다 (2) 기초의 설계지반운동 수준은 KDS 17 10 00 (4.1.3)을 따른다. 4.1.3 내진성능목표 (1) 기초의 내진성능목표는 기본적으로 KDS 17 10 00 (4.1.4)의 시설물의 내진성능목표를 따른다 (2) 기초 및 지반 구조물의 내진성능수준은 기능수행수준 및 붕괴방지수준에 따라 설계할 수 있다. 4.2 기초구조물의 설계거동한계 4.2.1 기능수행수준에 따른 설계거동한계 (1) 비탈면이나 옹벽 구조물은 부분적인 항복과 소성변형을 허용할 수 있으나, 주변 구조물 및 부속 시설들 은 탄성 또는 탄성에 준하는 거동을 허용할 수 있으므로 기초 내진 설계 시 유의하여야 한다. (2) 얕은 기초 및 깊은 기초는 지진 시 그 주변 지반의 소성거동은 허용할 수 있으나, 기초구조물 자체와 모든 상부 구조물 및 부속 시설이 탄성 또는 탄성에 준하는 거동을 허용한다. 4.2.2 붕괴방지수준에 따른 설계거동한계 (1) 비탈면이나 옹벽 구조물의 구조적 손상은 경미한 수준으로 허용하며 이로 인한 주변 구조물 및 부속 시설들의 소성거동은 허용하지만, 취성파괴 또는 좌굴이 발생하지 않도록 기초 내진 설계 시 유의하여 야 한다. (2) 얕은 기초 및 깊은 기초 지진하중 작용 시 소성거동을 허용할 수 있으나, 이로 인하여 기초구조물 자체 와 상부 구조물에는 취성파괴 또는 좌굴이 발생하지 않아야 한다. (3) 기초구조물과 그 주변의 지반에는 과다한 변형이 발생하지 않아야 하며, 지반의 액상화로 인하여 상부 구조물에 중대한 결함이 발생하지 않아야 한다. 4.3 설계 지반운동 결정 (1) 구조물 기초의 설계지반운동을 결정하는 데 고려할 사항은 KDS 17 10 00 (4.2.1.3)을 따른다. (2) 토사지반에 중요도가 높은 구조물을 설계하는 경우, 지반특성 평가와 지반응답해석을 수행하여 해당부 지에 적합한 설계 지반운동을 결정한다. (3) 지역에 따른 설계지반운동의 세기는 KDS 17 10 00 (4.2.1.1)을 따른다. ① 지진구역 및 지진구역계수(Z, 재현주기 500년 기준)는 KDS 17 10 00 (표 4.2-1, 표 4.2-2)를 따른다. ② 평균재현주기별 위험도계수(I)는 KDS 17 10 00 (표 4.2-3)을 따른다. (4) 설계 지반운동 결정을 위한 지반분류는 KDS 17 10 00 (4.2.1.2)를 따른다. (5) 암반 및 토사지반에서 설계지반운동의 가속도 표준설계응답스펙트럼은 KDS 17 10 00 (4.2.1.4)를 따른다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 43KDS 11 50 25(2021,05.12) : 기초 내진 설계기준 4.4 액상화 평가 (1) 액상화 평가 방법은 KDS 17 10 00 (4.7)을 따른다. 4.5 기초구조물의 내진설계 (1) 기초구조물에 대한 내진설계는 등가정적 해석방법, 응답변위 해석방법과 동적 해석방법 등을 사용한다. (2) 기초에 대한 내진설계는 기초 구조체의 최대응력, 기초지반의 최대반력, 상부구조의 최대변위 그리고 기초의 전도, 활동 및 지지력 등을 검토한다. (3) 기초 내진 설계 시 하중은 구조물의 자중 및 지진하중(상재하중에 의한 관성력, 지진에 의한 동수압 및 토압 등)을 고려하여 결정한다. 또한 액상화 지반의 측방유동에 대한 영향을 하중으로 반영하는 경우 지진하중의 영향은 동시에 고려할 필요가 없다. (4) 얕은 기초의 등가정적해석은 다음과 같은 기본사항을 만족하여야 한다. ① 기초에 작용하는 등가정적하중은 기초지반과 상부구조물의 응답특성을 고려하여 결정한다. ② 얕은 기초는 지지력, 전도, 활동에 대하여 안전하여야 하고, 변형 및 침하량이 허용치 이하 이어야 한다 ③ 액상화 영향을 고려하여 기초 및 지반의 안정성을 평가한다. (5) 말뚝기초의 등가정적해석은 다음과 같은 기본사항을 만족하여야 한다. ① 등가정적해석에서는 기초지반과 상부구조물의 특성을 고려하여 지진하중을 말뚝머리에 작용하는 등가 정적하중으로 환산한 후 정적 해석을 수행한다. ② 무리말뚝 기초의 경우 무리말뚝 해석을 통하여 구조물의 하중을 각 단일말뚝에 분배하고, 가장 큰 하 중을 받는 단일 말뚝에 대하여 등가정적해석을 수행한다. ③ 말뚝기초 주변지반에 대하여 액상화 가능성, 말뚝머리의 횡방향 변위 및 침하, 말뚝 본체의 파괴가능성 등을 검토한다. ④ 액상화 가능성이 있는 토층에서는 액상화 영향을 고려하여 말뚝기초의 안정성을 분석하여야 하고, 액 상화 토층에서 말뚝의 주면마찰력은 무시할 수 있으며, 액상화 토층 상부의 비액상화층에 의한 부주면 마찰력은 고려하여야 한다. (6) 지반과 상부구조물의 불확실한 응답특성들을 고려하여 말뚝의 내진설계에서는 일반 설계에서의 요구조 건 이외에 다음의 요구조건을 만족시켜야 한다. ① 말뚝의 내진설계에서는 극한지지력 개념을 사용하며 설계지진하중에 대하여 충분한 지지력을 확보하여 야 한다. ② 말뚝은 말뚝 캡에 적절히 연결하여야 한다. ③ 콘크리트로 채운 말뚝에 특별한 정착장치를 설치하지 않는 경우에는 말뚝으로 인발력이 전달될 수 있 도록 충분한 길이의 철근을 매립하여 정착하여야 한다. ④ 속채움이 없는 강관말뚝, 나무말뚝, 강말뚝은 말뚝 허용지지력의 10% 이상의 인발력이 전달될 수 있도 록 정착하여야 한다. ⑤ 말뚝과 말뚝 캡을 연결하는 보강철근은 일체로 결합하며 하중전달이 용이하도록 철근을 말뚝 캡까지 연장한다. ⑥ 말뚝의 내진설계에서는 기둥이 지표면 위에서 휨모멘트에 의하여 항복하기 이전에 말뚝이 지표면 아래 에서 파괴되지 않도록 하여야 한다. (7) 지중 벽체 구조물과 같이 지반변위가 지배적인 기초구조물에 대해서는 응답변위 해석방법을 적용한다. (8) 기초구조물에 대한 동적해석이 필요한 경우에는 기초와 지반의 상호작용을 고려하여 응답스펙트럼법, 응답이력해석법 등을 사용할 수 있다. (9) 기초구조물에 대한 동적해석에서는 현장시험과 실내시험으로부터 구한 지반의 특성치를 적용하여 해석 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 443.3.2 내진설계 일반(KDS 17 10 00, 2018.12.31.) 다음은 내진설계 일발에 대한 공통 코드이며, 직접기초와 말뚝기초 모두 내진설계 공통 코드를 따라야 한다. KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 1.1.1일반사항목적(1)이기준은 지진으로 인한 재해로부터 국민의 생명과 재산 및 기간시설을 보호하는 것을 목적으로 한다. (2) 이 기준은 제(1)항의 목적을 이루기 위하여 체계적인 내진성능기준을 제시하고, 시설물의 내진설계기준 에서 이를 만족시키기 위한 내진설계의 기본적인 요건과 고려사항을 제시한다. 1.2 (1)적용범위이기준은 지진·화산재해대책법 시행령 제10조제1항에 규정된 시설물 중, 건설산업기본법 제2조제4호에 서 정하고 있는 건설공사의 내진설계에 적용한다. (2) 시설물의 특수성 등으로 인하여 필요한 경우 이 기준 내용에도 불구하고 관계기관과 협의하여 해당 시 설물의 내진설계기준에서 별도의 기준을 정할 수 있다. (3) 제(1)항에 해당되지 않는 경우라도 필요하다면 이 기준을 적용할 수 있다. 1.3 참고 기준 1.3.1 관련 ∙지진·화산재해대책법∙지진·화산재해대책법∙건설산업기본법법규 시행령 1.3.2 관련 ∙지진가속도계측기기준 설치 및 운영기준(행정안전부)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 45KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.4.1설계내진성능기준4.1.1내진등급(1)시설물의내진등급은 중요도에 따라서 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급으로 분류한다. (2) 내진특등급은 지진 시 매우 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 매우 큰 영향을 줄 수 있는 시설의 등급을 의미한다. (3) 내진Ⅰ등급은 지진 시 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 큰 영향을 줄 수 있는 시 설의 등급을 의미한다. (4) 내진Ⅱ등급은 지진 시 재난이 크지 않거나, 기능이 마비되어도 사회적으로 영향이 크지 않은 시설의 등 급을 의미한다. (5) 시설물의 구체적인 내진등급 분류 기준은 4.3의 기본개념에 따라 해당 시설물의 내진설계기준에서 정의 4.1.2한다.내진성능수준(1)시설물의내진성능수준은 기능수행수준, 즉시복구수준, 장기복구/인명보호수준과 붕괴방지수준으로 분류 하며, 시설물의 중요도에 따라 요구되는 내진성능수준을 만족하도록 설계하여야 한다. (2) 기능수행수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 발생한 손상이 경미하여 그 구조물이나 시 설물의 기능이 유지될 수 있는 성능수준이다. (3) 즉시복구수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 발생한 손상이 크지 않아 단기간 내에 즉 시 복구되어 원래의 기능이 회복될 수 있는 성능수준이다. (4) 장기복구/인명보호수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 큰 손상이 발생할 수 있지만 장기 간의 복구를 통하여 기능 회복이 가능하거나, 시설물에 상주하는 인원 또는 시설물을 이용하는 인원에 인명손실이 발생하지 않는 성능수준이다. (5) 붕괴방지수준은 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 매우 큰 손상이 발생할 수는 있지만 구조 물이나 시설물의 붕괴로 인한 대규모 피해를 방지하고, 인명 피해를 최소화하는 성능수준이다. (6) 각 시설물의 특성을 고려한 내진성능수준의 구체적인 정의는 해당 시설물의 내진설계기준에서 규정한다. 4.1.3 설계지반운동 수준 (1) 설계지반운동 수준은 다음과 같이 분류한다. ① 평균재현주기 50년 지진지반운동 (5년 내 초과확률 10%) ② 평균재현주기 100년 지진지반운동 (10년 내 초과확률 10%) ③ 평균재현주기 200년 지진지반운동 (20년 내 초과확률 10%) ④ 평균재현주기 500년 지진지반운동 (50년 내 초과확률 10%) ⑤ 평균재현주기 1,000년 지진지반운동 (100년 내 초과확률 10%) ⑥ 평균재현주기 2,400년 지진지반운동 (250년 내 초과확률 10%) ⑦ 평균재현주기 4,800년 지진지반운동 (500년 내 초과확률 10%)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 46KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.1.4 내진성능목표 (1) 내진성능목표는 평균재현주기를 갖는 설계지진과 요구되는 내진성능수준의 조합으로 정의한다. (2) 내진등급별로 시설물은 표 4.1-1에 규정한 최소 내진성능목표를 만족하도록 설계한다. (3) 시설물의 내진등급에 따라 기능수행수준, 즉시복구수준, 장기복구/인명보호수준, 붕괴방지수준 중에서 두 개 이상의 내진성능수준을 선택하여 적용할 수 있다. (4) 시설물별로 보다 강화된 내진성능목표가 필요한 경우에는 표 4.1-1에 규정된 최소 내진성능목표 이상으 로 설계하여야 한다. 진지계설 평균재현주기내진성능수준 기능수행 즉시복구 장기복구/인명보호 붕괴방지 50년 4,800년내진특등급2,400년내진특등급1,000년내진특등급내진I등급500년내진특등급내진I등급내진II등급200년내진특등급내진I등급내진II등급100년내진I등급내진II등급내진II등급 표 4.1-1 최소 내진성능목표

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 47KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.24.2.1지진재해지반운동4.2.1.1지진구역 및 지진위험도 (1) 지진구역은 표 4.2-1과 같다. 지진구역 행정구역 Ⅰ 시 서울, 인천, 대전, 부산, 대구, 울산, 광주, 세종 도경기, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남, 강원 남부1 Ⅱ도강원 북부2, 제주 1 강원 남부(군, 시) : 영월, 정선, 삼척, 강릉, 동해, 원주, 태백 2 강원 북부(군, 시) : 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천, 속초 표 4.2-1 지진구역 (2) 지진구역계수 는 표 4.2-2와 같다. 지진구역 Ⅰ Ⅱ 지진구역계수,  0.11 0.07 표 4.2-2 지진구역계수 (평균재현주기 500년에 해당) (3) 평균재현주기별 위험도계수 는 표 4.2-3과 같다. 평균재현주기 (년) 50 100 200 500 1,000 2,400 4,800 위험도계수,  0.40 0.57 0.73 1 1.4 2.0 2.6 표 4.2-3 위험도계수 (4) 특정 부지에 대해 지진위험도(지진재해도)를 정밀하게 평가하고자 할 경우에는 행정안전부장관이 정한 국 가지진위험지도를 내진설계에 활용할 수 있다. (5) 부지고유의 설계지진을 합리적으로 정의하는 경우 이를 사용할 수 있으며, 구체적인 검증 방법과 절차는 시설물 내진설계기준에서 정할 수 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 48KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.2.1.2 지반의 분류 (1) 국지적인 토질조건, 지질조건과 지표 및 지하 지형이 지반운동에 미치는 영향을 고려하기 위하여 지반 을 표 4.2-4에서와 같이  ,  ,  ,  ,  ,  의 6종으로 분류한다. 다만, 기반암은 전단파속도가 760m/s 이상인 지층으로 정의한다. 지반종류 지반종류의 호칭 분류기준 기반암 깊이, H (m) 토층평균전단파속도,    (m/s)  암반 지반 1 미만  얕고 단단한 지반 1∼20 이하 260 이상  얕고 연약한 지반260 미만  깊고 단단한 지반 20 초과 180 이상  깊고 연약한 지반180 미만  부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반 표 4.2-4 지반의 분류 (2) 토층의 평균전단파속도(    )는 탄성파시험 결과가 있을 경우 이를 우선적으로 적용한다. 이때, 탄성 파시험은 시추조사를 바탕으로 가장 불리한 시추공에서 수행하는 것을 원칙으로 한다. (3) 기반암 깊이와 무관하게 토층평균전단파속도가 120m/s 이하인 지반은  지반으로 분류한다. (4) 지반종류  은 부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반으로 다음과 같다. ① 액상화가 일어날 수 있는 흙, 예민비가 8 이상인 점토, 붕괴될 정도로 결합력이 약한 붕괴성 흙과 같이 지진하중 작용 시 잠재적인 파괴나 붕괴에 취약한 지반 ② 이탄 또는 유기성이 매우 높은 점토지반(지층의 두께 > 3m) ③ 매우 높은 소성을 띤 점토지반(지층의 두께 > 7m이고, 소성지수 > 75) ④ 층이 매우 두껍고 연약하거나 중간 정도로 단단한 점토(지층의 두께 > 36m) ⑤ 기반암이 깊이 50m를 초과하여 존재하는 지반 4.2.1.3 설계지반운동의 정의와 고려 사항 (1) 설계지반운동은 구조물이 건설되기 전에 부지 정지작업이 완료된 지면에서 지반운동으로 정의한다. (2) 국가지진위험지도의 값은 유효수평지반가속도( )이다. (3) 설계지반운동의 특성은 흔들림의 세기, 진동수성분 및 지속시간으로 정의한다. (4) 설계지반운동은 통계학적으로 독립인 수평 2축운동과 수직운동으로 정의한다. (5) 수직운동은 수평 2축운동과 별도로 정의한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 49KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.2.1.3 설계지반운동의 정의와 고려 사항 (1) 설계지반운동은 구조물이 건설되기 전에 부지 정지작업이 완료된 지면에서 지반운동으로 정의한다. (2) 국가지진위험지도의 값은 유효수평지반가속도( )이다. (3) 설계지반운동의 특성은 흔들림의 세기, 진동수성분 및 지속시간으로 정의한다. (4) 설계지반운동은 통계학적으로 독립인 수평 2축운동과 수직운동으로 정의한다. (5) 수직운동은 수평 2축운동과 별도로 정의한다. 4.2.1.4 설계지반운동의 특성 표현 (1) 설계지반운동의 세기 및 진동수성분은 기본적으로 응답스펙트럼으로 표현한다. (2) 암반지반(  지반) 설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 다음과 같다. ① 5% 감쇠비에 대한 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 그림 4.2-1 및 표 4.2-5로 정의 되며, 각 주기영역에 대한 설계스펙트럼가속도(  )는 표 4.2-6과 같다. 그림 4.2-1 가속도표준설계응답스펙트럼(암반지반) 가) 구분   (단주기스펙트럼증폭계수) 전이주기(sec)    수 평 2.8 0.06 0.3 3 표 4.2-5 가속도표준설계응답스펙트럼 전이주기 주기( , sec) ≤ ≤   ≤ ≤   ≤ ≤   ≤  설계스펙트럼가속도(  , g)     ×         ×      ×  표 4.2-6 주기영역별 설계스펙트럼가속도(  )

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 50KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 ② 5% 감쇠비에 대한 수직설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 ①에 있는 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼과 동일한 형상을 가지며, 최대 유효수평지반가속도에 대한 최대 유효수직 지반가속도의 비는 0.77이다. ③ 수평 및 수직 설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼의 감쇠비(  , %단위)에 따른 스펙트럼 형상 은 표 4.2-7에 제시한 감쇠보정계수 를 표준설계응답스펙트럼에 곱해서 구할 수 있다. 단, 감쇠비 가 0.5%보다 작은 경우에는 적용하지 않으며 해당 구조물의 경우 응답이력해석(=시간이력해석)을 권 장한다. 주기(, sec)   ≤ ≤   ≤   모든 감쇠비에 대해서 1.0   일 때, 1.0   일 때,          그 사이는 직선보간          표 4.2-7 감쇠보정계수( )

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 51KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 (3) 토사지반(  ~  지반) 설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 다음과 같다. ① 5% 감쇠비에 대한 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 그림 4.2-2로 정의한다. 그림 4.2-2 가속도표준설계응답스펙트럼(토사지반) ② 유효수평지반가속도( )에 따른 단주기지반증폭계수(  )와 장주기지반증폭계수(  )는 표 4.2-8을 이용 하여 결정한다. 유효수평지반가속도( )의 값이 중간 값에 해당할 경우 직선보간하여 결정한다. 지반종류 단주기지반증폭계수,  장주기지반증폭계수,  S ≤ 0.1 S = 0.2 S = 0.3 S ≤ 0.1 S = 0.2 S = 0.3  1.4 1.4 1.3 1.5 1.4 1.3  1.71.51.31.71.61.5  1.61.41.22.22.01.8  1.81.31.33.02.72.4 표 4.2-8 지반증폭계수(  및  ) ③ 감쇠비에 따른 스펙트럼 형상은 해당 토사지반에 적합한 가속도시간이력을 이용하여 공학적으로 적절 한 분석과정을 통해 결정할 수 있다. ④ 5% 감쇠비에 대한 수직설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 ①에 있는 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼과 동일한 형상을 가지며, 최대 유효수평지반가속도에 대한 최대 유효수 직지반가속도의 비는 공학적 판단으로 결정할 수 있다. (4) 그림 4.2-1 및 그림 4.2-2에서 유효수평지반가속도( )는 지진하중을 산정하기 위한 지반운동수준으로 국가지진위험지도 또는 행정구역에 따라 결정한다. 다만, 국가지진위험지도를 이용하여 결정하는 경우, 행정구역에 따라 결정한 값의 80% 보다 작지 않아야 한다. (5) 행정구역에 의한 방법으로 평균재현주기에 따른 유효수평지반가속도( )를 결정할 때는 식(4.2-1)과 같이 지진구역계수( )에 각 평균재현주기의 위험도계수( )를 곱하여 결정한다.    ×  (4.2-1)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 52KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 (6) 시설물이 설치될 부지의 특성, 시설물의 구조특성과 설계법을 고려하여 작성된 설계응답스펙트럼이 있 는 경우 전문가 그룹의 검증을 거쳐 사용할 수 있다. (7) 파워스펙트럼 ① 설계지반운동의 파워스펙트럼은 (2) 및 (3)항에서 규정한 표준설계응답스펙트럼과 일관성을 유지하여야 한다. (8) 설계지반운동 시간이력 ① 지반 가속도, 속도, 변위 중 하나 이상의 시간이력으로 지반운동을 표현할 수 있다. ② 3차원 해석이 필요할 때 지반운동은 동시에 작용하는 3개의 성분으로 구성하여야 한다. ③ 설계지반운동 시간이력은 기반암에 대해 작성된 시간이력을 사용하여 지반응답해석을 통해 결정한다. ④ 설계지반운동 시간이력은 (9)항에 기술된 실지진기록을 활용한 지반운동 시간이력 또는 (10)항에 기술 된 인공합성 지반운동 시간이력을 사용할 수 있다. (9) 실지진기록 활용 지반운동 시간이력 ① 실지진 기록은 국내여건과 유사한 판 내부 지역에서 계측된 기록을 선정한다. 이때, 관측소 하부지반이  지반 혹은 이에 준하는 보통암 지반에서 계측된 지진기록이어야 하며, 고려하는 설계지진과 유사 한 규모의 기록을 선정하여야 한다. ② 선정된 지진기록은  지반의 수평설계지반운동의 표준설계응답스펙트럼에 맞추어 수정 적용한다. 수 정 시, 원본파형의 왜곡을 최소화하기 위해 기존파형의 응답스펙트럼을 설계응답스펙트럼에 맞추어 보 정(스펙트럼보정)할 수 있다. 이때, 설계 대상구조물의 탁월주기를 주 대상으로 보정할 수 있다. ③ 입력 지진기록 최대지반가속도의 크기가 중요한 경우, 상기 절차로 보정된 지진기록에 대하여 최대지 반가속도를 보정할 수 있다. (10) 인공합성 지반운동 시간이력 ①  지반의 표준설계응답스펙트럼에 부합되도록 인공적으로 합성하여 생성한다. ② 지반운동의 장주기 성분이 구조물의 거동에 미치는 영향이 중요하다고 판단될 경우에는 지진원의 특성 과 국지적인 영향을 고려하여 시간이력을 생성하여야 한다. ③ 시간이력의 절단진동수는 최소 50Hz 이상이어야 한다. ④ 인공합성 지반운동의 지속시간은 지진의 규모와 특성, 전파경로 및 부지의 국지적인 조건이 미치는 영 향을 고려하여야 하며, 지진규모에 따른 구간선형 포락함수의 형상과 지속시간은 그림 4.2-3 및 표 4.2-9와 같다. 이 때 강진동 지속시간(  )의 한쪽 파워스펙트럼밀도는 식(4.2-2)와 같이 구할 수 있다.         (4.2-2) 여기서,   는 강진동 지속시간 구간에 해당되는 가속도시간이력의 푸리에진폭이다. 그림 4.2-3 가속도시간이력의 구간선형 포락함수

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 53KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 표 4.2-9 가속도시간이력 구간선형 포락함수에 대한 지진규모별 지속시간(단위: 초) 지진규모 상승시간 (   ) 강진동 지속시간 (   ) 하강시간 (   ) 7.0 이상-7.5 미만 2 12.5 13.5 6.5 이상-7.0 미만1.5 9 10.5 6.0 이상-6.5 미만1 7 9 5.5 이상-6.0 미만1 5.5 8.0 5.0 이상-5.5 미만15 7.5 ⑤ 그림 4.2-3의 포락함수가 적용되지 않은 경우 강진동 지속시간(   )은 가속도시간이력의 누적에너지가 5%에서 75%에 도달하는 구간으로 정의된다. 누적에너지는 식(4.2-3)과 같이 정의된다.          (4.2-3)여기서,   는 지반가속도시간이력이다. ⑥ 다수의 인공합성가속도 시간이력으로부터 계산된 5% 감쇠비 응답스펙트럼의 평균은 전체 주기 영역 에서 표준설계응답스펙트럼의 90% 보다 작아서는 안 된다. ⑦ 다수의 인공합성가속도 시간이력으로부터 계산된 5% 감쇠비 응답스펙트럼의 평균은 0.04초에서 10초 사이의 주기영역에서 표준설계응답스펙트럼의 130% 보다 커서는 안 된다. ⑧ 어떤 두 개의 가속도시간이력 간의 상관계수는 0.16을 초과할 수 없다. (11) 지반운동의 공간적 변화 특성 고려 ① 해석 시 지반운동의 공간적 변화 특성이 응답에 큰 영향을 주는 경우에는 이를 반영하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 54KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.3.5 내진성능목표 (1) 4.1.4(3)에 따라 두 개 이상의 내진성능수준을 선택할 수 있다. (2) 구체적인 내진성능수준은 시설물 내진설계기준에서 정의한다. (3) 즉시복구수준 및 장기복구/인명보호수준은 구조물의 붕괴까지 연성거동능력 또는 붕괴까지 충분한 여유 가 전제되어야 하며 그렇지 않은 경우 붕괴방지수준을 선택한다. 4.3.6 내진설계 방법 및 절차 4.3.6.1 설계거동한계 (1) 시설물에 부여된 내진성능수준을 신뢰성 있게 확보하기 위하여 구조시스템 또는 구성요소(구성부재)별 설계거동한계를 설정한다. (2) 설계거동한계는 내진성능수준별로 정량적 또는 정성적으로 구체화 하여야 하며 기술적 구현이 가능하 도록 공학적 의미가 부여되어야 한다. (3) 해당 시설물의 내진설계기준이 아닌 다른 시설물의 내진설계기준을 인용하는 경우 설계거동한계가 적 절한지 검토하여야 한다. 4.3.6.2 내진설계 방법 (1) 구체적인 절차에 따라 신뢰성 있게 보수적으로 요구 내진성능수준을 확보할 수 있는 설계법 또는 내진 성능검증법 등이 제시되어야 한다. (2) 신뢰성이 입증된 설계법을 따르거나 정밀해석 또는 실험 등을 통해서 객관적으로 입증된 설계법을 적 용하여야 한다. (3) 소성거동을 허용하는 경우, 소요연성도 확보를 위한 구조시스템 및 내진상세 등이 제시되어야 한다. (4) 성능기반 내진설계는 4.4에 따른다. 4.3.7(1)4.3.7.1지진해석지진해석모델설계지반운동①지진해석을위한 설계지반운동은 4.2.1에 따른다. ② 수평2축 운동을 기본으로 하고, 필요에 따라 수직운동의 영향을 반영한다. ③ 국지적인 토질 조건과 지질, 지형조건이 지반운동에 미치는 영향을 반영한다. ④  지반 상에 구조물이 설치되는 경우에는 적절한 부지특성 평가기법을 적용하여 해당부지에 적합한 설계지반운동을 결정하여야 한다. (2) 하중에 대한 고려사항 ① 지진하중은 구조물에 영향이 큰 다른 하중과 조합하여 사용하며, 구체적인 하중조합은 시설물 내진설 계기준에서 규정한다. ② 지진응답해석 시에는 필요에 따라 토압, 유체압 등의 영향도 반영한다. (3) 해석모델에 대한 고려사항 ① 해석모델은 지진거동특성이 반영되도록 모델화한다. ② 구조특성, 재료특성, 지반의 저항특성 등에 따라 모델화한다. ③ 부재의 모델링은 역학적 특성과 이력특성을 고려한다. ④ 부재 연결부의 역학적 특성이 반영되도록 모델화한다. ⑤ 감쇠특성은 시설물을 구성하는 부재 등을 고려하여 적절히 부여한다. ⑥ 해석모델의 불확실성을 고려하여 지진응답이 보수적으로 산정되도록 모델화한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 55KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.3.7.2 해석방법 (1) 시설물의 지진거동특성, 요구 내진성능수준 등을 고려하여 적합한 지진해석법을 적용하여야 한다. (2) 상세해석이 필요한 경우, 발주자가 인정하는 검증된 정밀 해석법을 사용하여 해석한다. (3) 지반(또는 유체)-구조물(또는 시설물) 상호작용의 영향을 무시할 수 없는 경우 이를 고려하여야 한다. 4.5 지진 보호 장치 4.5.1(1)4.5.1.1지진격리장치일반사항지진격리(면진)장치는 수직방향으로 강성이 크지만 수평방향으로 유연한 거동을 하여, 상부구조에 작용 하는 수평방향의 지진하중을 저감시키는 장치로서, 수직방향 지반운동의 지진격리효과는 고려하지 않는 다. 지진격리장치는 다음과 같은 필수요건을 만족하여야 한다. ① 지진격리장치는 역학적 거동이 명확한 범위에서 사용하여야 한다. ② 지진 시의 반복적인 횡변위와 상하진동에 대하여 안정적으로 거동하여야 한다. ③ 설계지진변위 범위에서 항상 복원력을 유지하여야 한다. ④ 과도한 지진변위 발생을 억제하기 위한 감쇠 능력을 보유하여야 한다. (2) 지진격리장치와 이를 적용한 구조물의 해석 및 설계를 위해서는 구조물의 사용기간 동안 지진격리장치 의 물리적 특성의 열화, 오염, 환경노출, 재하속도, 온도 등에 의해서 발생하는 지진격리장치 재료상수의 변동성을 반영하여야 한다. (3) 지진격리장치는 열화, 크리프, 피로, 주변 온도, 습기 등 지진격리장치의 성능을 저하시킬 수 있는 환경 적 요인에 대해서도 대비하여야 한다. (4) 지진격리 구조물은 설계풍하중에 대하여 사용성에 유해한 변위가 발생하지 않아야 한다. (5) 지진격리장치는 구조물의 자중을 지지하는 다른 구조요소들과 동등한 수준의 내화성능을 확보하여야 한다. (6) 지진격리장치는 수평방향으로 최대 설계변위가 발생하였을 때에도 수직하중에 대한 안정성 및 수평복 원력을 보유하여야 한다. (7) 구조물 전체에 작용하는 수평하중에 의한 전도모멘트에 대해서 지진격리장치는 안전하여야 한다. (8) 지진 격리층에서 작용하는 지진력이 상부구조 바닥에 고르게 분포하도록 지진격리 상부층은 충분한 강 성을 확보하여야 한다. (9) 지진 격리층을 통과하여 이어지는 설비와 요소는 최대 설계변위에 대해서도 그 기능을 유지하여야 한다. 4.5.1.2 지진격리장치의 해석방법 (1) 지진격리장치의 해석모델에 적용되는 변수는 성능시험과 사용기간 동안의 물리적 특성에 대한 변동성 을 고려한 값을 적용하여야 한다. (2) 지진격리 구조물의 해석에는 지진격리장치의 비선형성을 반영한 해석법을 사용하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 56KDS 17 10 00(2018,12.31) : 내진설계 일반 4.7(1)액상화기초 및 지반은 액상화의 피해를 입지 않도록 액상화 발생 가능성을 검토한다. (2) 설계지진 규모는 지진구역 I, II 모두 규모 6.5를 적용한다. (3) 액상화평가는 구조물 내진등급에 관계없이 예비평가와 본평가의 2단계로 구분하여 수행한다. (4) 예비평가는 지반 조건을 고려하여 액상화평가 생략 여부를 결정한다. (5) 본평가에서 액상화 발생 가능성은 대상 현장에서 액상화를 유발시키는 진동저항전단응력비를 지진에 의해 발생되는 진동전단응력비로 나눈 안전율로 평가한다. (6) 진동전단응력비는 구조물의 내진등급을 고려하여 부지응답해석을 수행하여 결정하고, 진동저항전단응력 비는 현장시험 결과( 값,  값,  값 등)를 이용하여 결정한다. (7) 본평가에서 액상화에 대한 안전율은 1.0을 적용한다. 안전율이 1.0 미만인 경우 액상화에 따른 기초 및 지반 안전성을 평가하고, 1.0 이상인 경우에는 액상화에 대해 안전한 것으로 판정한다. (8) 액상화에 따른 기초 및 지반 안전성 평가는 시설물의 유형, 기초의 형식, 지반의 특성을 고려한다. (9) 액상화로 인해 시설물의 성능수준이 만족되지 못할 경우에는 대책공법을 적용한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 573.3.3 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00, 2018.12.31.) 다음은 시설물편의 건축물 내진설계기준 코드이며, 건축물에 대한 상세를 다음을 따른다. KDS 41 17 00(2018,12.31) : 건축물 내진설계기준 14. 지하구조물의 내진설계 14.1 일반사항 이 절에서 내진설계 대상으로 정하는 지하구조물은 건축물로 분류된 구조물(단독 지하주차장, 지하역사, 지 하도 상가 등)과 건축물의 지상층과 연결되어 있는 지하구조물(공동주택의 지하주차장 등)이다. 14.2 지하구조물의 중요도 지하구조물의 중요도는 용도 및 규모에 따라 KDS 41 10 05 건축구조기준 총칙의 3. 건축물의 중요도 분류 를 따른다. 다만, 지하층이 있는 건축물에서 지하층이 지상층에 비하여 넓은 평면을 가지는 경우, 지상층으 로부터 전달되는 하중을 부담하는 영역 및 주요한 횡력(토압, 수압 등)을 지지하는 부재는 지상층의 중요도 를 따르며, 그 외 부분의 중요도는 지하층의 용도에 따라서 중요도계수를 다르게 적용할 수 있다. 14.314.3.1지진력저항시스템지상구조물의지진력저항시스템지하구조와지상구조로구성된건축물에서 지상구조물의 지진력저항시스템은 지상구조물의 구조형식에 따 라 표 6.2-1을 적용한다. 단, 표 6.2-1의 높이제한규정 적용 시 지하구조물의 높이는 산입하지 않는다. 14.3.2 지하구조물의 지진력저항시스템 지하구조물은 콘크리트외벽으로 둘러싸여 있어서 큰 횡강성과 작은 연성능력을 가지고 있으므로 지하구조 물 자체의 관성력에 의하여 발생하는 지진하중 산정 시 설계계수는 지상구조물의 설계계수와 별도로 표 6.2-1의 10에 따라 반응수정계수(   ), 시스템초과강도계수(     ), 변위증폭계수(     )를 적용한 14.3.3다. 지하구조물의 연성상세 지상구조와 연결되어 지상구조로부터 지진하중이 전달되는 지하구조물의 영역은 지상구조로부터 전달되는 지진하중을 전달할 수 있도록 안전하게 설계되어야 하며, 지상구조와 연결되는 부위는 지상구조와 동일한 연성등급의 상세를 사용하여 설계한다. 다만, 부재의 강도가 초과강도계수를 고려한 특별지진하중보다 큰 경우에는 연성상세를 사용할 필요는 없다. 14.4 지진하중과 하중조합 14.4.1 지진하중 (1) 지하구조물의 관성력에 의한 지진하중은 지상구조물과 동일한 방법으로 14.2의 중요도계수와 14.3.2의 설계계수를 적용하여 계산한다. (2) 지진토압의 계산은 14.5에 따른다. 지진토압과 지진토압계수 산정 시 기본설계지진은 3.지진구역 및 지 진구역계수에서 정의하는 2400년 재현주기 유효지반가속도( )의 2/3값을 적용한다. 설계지진토압은 구 해진 지진토압에 14.2의 중요도계수와 14.3.2의 반응수정계수를 적용하여 산정한다. 14.4.2하중조합은하중조합KDS 41 10 15 건축구조기준 설계하중의 1.5 하중조합을 따른다. 단, 정적토압의 하중계수는  의 1.6 대신에 1.0을 사용한다. 지진하중 는 지상구조물의 관성력에 의한 지진하중, 지하구조물의 관성력 에 의한 지진하중, 설계지진토압(토사의 관성력에 의해 지하구조물에 작용하는 하중)을 포함한다. 14.4.3 정적토압과 설계지진토압의 조합 하중조합 시 지하구조물의 한쪽 면에 정적토압과 설계지진토압의 합력이 작용하고 다른 쪽 면에는 토압이 0인 경우와 두 면 모두에 합력이 작용하는 경우 모두를 고려해야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 58KDS 41 17 00(2018,12.31) : 건축물 내진설계기준 14.5 지진토압의 계산 14.5.1 지진토압산정의 기준면 지진토압은 지표면으로부터 기반암(지층의 전단파속도,    m/s 이상)사이 토사의 운동을 고려하여 14.5.2에 따라 계산한다. 기반암은 지하구조물에 지진토압을 유발하지 않는 것으로 가정한다. 14.5.2 지진토압의 계산 (1) 일반적으로 지하구조물에 대한 지진해석 및 내진설계를 위한 지진토압은 응답변위법, 시간이력해석법을 이용하여 계산할 수 있다. (2) 지표면으로부터 기반암까지 토사의 깊이가 15 m 이내이고, 지표면으로부터 지하구조물 기초의 저면까 지의 깊이가 토사 깊이의 2/3 이하인 경우 지진토압은 (1)에서 기술된 두 가지 방법 이외에 추가로 등 가정적법을 적용하여 구할 수 있다. 등가정적법에 의한 지진토압은 지표면에서 지하구조물 저면까지 깊 이가 증가함에 따라 선형으로 증가하는 토압분포를 가지며 식 (14.5-1)~식 (14.5-3)으로 구한다.       (14.5-1)     ×  (14.5-2)    ×  ×   (14.5-3) 여기서,   등가정적법에 의한 지하구조물의 지하외벽에 작용하는 지진토압의 합력   지하외벽과 접하는 토사지반의 평균 단위중량   지표면에서 지하외벽의 저면까지의 깊이   지진토압계수   해당지반 지표면에서의 최대유효지반가속도   3장에서 정하는 유효지반가속도   표 4.2-1의 단주기 지반증폭계수 14.6 지하구조를 고려한 지진해석 및 내진설계 방법 (1) 지진하중과 설계지진토압에 대하여 지상구조와 지하구조가 안전하도록 설계해야 한다. (2) 원칙적으로 구조물의 해석모델은 지상구조와 지하구조를 포함하고 기초면 하부가 고정된 해석모델을 사용 한다. 부재력을 구하기 위한 해석모델에서 지표면으로부터 기반암 사이 토사에 접하는 지하구조의 측면에 어떠한 수평방향 구속조건도 적용하지 않아야 하나, 기반암에 접하는 지하구조의 측면에는 수평방향 구속 조건을 적용할 수 있다. 지상구조의 지진하중과 주기를 계산하기 위한 해석모델에서는 지반에 의한 지하구 조 측면의 구속효과를 고려해야 한다. (3) 지하구조의 강성이 지상구조의 강성보다 매우 큰 경우, 지상구조와 지하구조를 분리하여 해석할 수 있다. 이때, 지상구조의 해석모델은 지표면에서 고정조건을 사용할 수 있다. 지하구조의 해석모델은 기초하부가 고정된 해석모델을 사용하며, 지상구조로부터 전달된 하중, 지하구조의 지진하중, 지진토압, 정적토압을 고 려해야 한다. (4) 말뚝기초를 포함한 모든 기초는 기초판저면의 밑면전단력이 지반에 안전하게 전달되도록 설계되어야 하며, 기초저면과 지반이 밀착되도록 시공되어야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 59KDS 41 17 00(2018,12.31) : 건축물 내진설계기준 (5) 지하구조물과 지반을 함께 모델링할 경우 지하구조물 측면의 토사와 기반암 상부에서 기초하부까지의 토사를 해석모델에 포함해야 한다. (6) 지하구조에 대한 근사적인 설계방법으로, 설계지진토압을 포함하는 모든 횡하중을 횡하중에 평행한 외 벽이지지하도록 설계할 수 있다. (7) 지하외벽은 직각방향으로 재하되는 설계지진토압에 대해서 안전하도록 설계해야 한다. 다만, 해당영역 의 손상이 중력하중과 횡하중에 대한 구조물 전체의 안전성과 인명피해에 영향을 주지 않는다면, 해당 벽체영역 의 국부적인 파괴를 허용할 수 있다. 7.2.9 지반－구조물 상호작용 기초 하부는 고정단으로 가정 하거나 또는 기초 하부지반의 강성을 고려하여 구조해석을 수행할 수 있다. 지하층이 있는 구조에 대하여 지상구조물의 지진하중 계산을 위해 주기를 산정하는 경우에는 지하층 벽체 에 인접한 지반의 강성을 고려하거나 지표면에서 고정된 지상구조만을 고려해야 한다. 지진토압을 고려하 는 지진해석과 내진설계는 14.6을 따른다. 7.3.37.3.3.1응답스펙트럼해석법모드특성고유주기,모드형상벡터, 질량참여계수, 모드질량 등과 같은 건축물의 진동모드특성은 횡력저항시스템의 질 량 및 탄성강성에 의하여 밑면이 고정된 것으로 가정 하여 공인된 해석방법으로 구하여야 한다. 해석에 포 함되는 모드개수는 직교하는 각 방향에 대하여 질량참여율이 90% 이상이 되도록 결정한다. 7.3.3.2 모드밑면전단력  차 모드에 의한 밑면전단력  은 다음 식으로 구한다.     (7.3-1)                      (7.3-2) 여기서,  ：식 (7.3-3)에 의하여 결정되는  차 모드 지진응답계수  ： 차 모드 유효중량  ： 차 모드벡터의  층 성분   ：유효건물중량  중  층의 유효중량으로 는 모든 고정하중 및 다음의 하중을 포함한다. ① 창고로 쓰이는 공간에서는 활하중의 최소 25%(공용 차고와 개방된 주차장 건물의 경우에는 활하중은 포함시킬 필요가 없음) ②바닥하중에 칸막이벽하중이 포함될 경우에는 칸막이의 실제중량과 0.5kN/m2 중 큰 값 ③ 영구설비의 총 하중 ④적설하중이 1.5kN/m2가 넘는 평지붕의 경우에는, 평지붕적설하중의 20% ⑤ 옥상정원이나 이와 유사한 곳에서 조경과 이에 관련된 재료의 무게

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 60KDS 41 17 00(2018,12.31) : 건축물 내진설계기준  차 모드 지진응답계수  은 식 (7.3-3)에 따라 결정한다.        (7.3-3) 여기서,  ：표 2.2-1에 따라 결정되는 중요도계수  ：설계스펙트럼 또는 대지특성에 맞는 응답스펙트럼에 따라 결정되는 모드별 주기  에 대응 하는 모드 설계스펙트럼가속도 ：표 6.2-1에 의한 반응수정계수 단, 각 방향별 1차 모드를 제외한 주기가 0.3초 미만인 고차모드의 지진응답계수  은 식 (7.3-4)로도 구 할 수 있다.                  (7.3-4) 여기서,  ：표 2.2-1에 따라 결정되는 중요도계수  ：표 6.2-1에 의한 반응수정계수 ：4.2에 의한 단주기 설계스펙트럼가속도  ： 차 모드의 진동주기

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 61KDS 41 17 00(2018,12.31) : 건축물 내진설계기준 7.3.4(1)7.3.4.1시간이력해석설계지진파시간이력해석은 지반조건에 상응하는 지반운동기록을 최소한 3개 이상 이용하여 수행한다. 3개의 지반 운동을 이용하여 해석할 경우에는 최대응답을 사용하여 설계해야 하며, 7개 이상의 지반운동을 이용하 여 해석할 경우에는 평균응답을 사용하여 설계할 수 있다. (2) 3차원해석을 수행하는 경우 각 지반운동은 평면상에서 서로 직교하는 2방향의 쌍으로 구성되며, 2방향 의 성분이 대상 구조물의 평면상에 교대로 2회 해석되어야 한다. 개별 지반운동의 성분별로 5% 감쇠비 의 응답스펙트럼을 작성하고, 주기별로 제곱합제곱근(SRSS)을 취하여 제곱합제곱근 스펙트럼을 산정하 며, 이 제곱합제곱근 스펙트럼들의 평균값이 설계대상 구조물 기본진동주기의 0.2배부터 1.5배 사이에 해당되는 주기에 대해서 지반운동기록의 조성 및 생성방법에 따라 다음의 최소응답스펙트럼 가속도 이 상 되도록 해야 한다. 지반운동의 크기를 조정하는 경우에는 직교하는 2성분에 대해서 동일한 배율을 적용하여야 한다. ① 4.1.1에서 정의된 지반조건에 해당하는 지진관측소에서 계측된 지반운동기록의 진폭을 조정하여 사용 하는 경우에 최소응답스펙트럼 가속도는 설계응답스펙트럼의 1.3배의 90%로 정한다. ② 4.1.1에서 정의된 지반조건에 해당하는 지진관측소에서 계측된 지반운동기록의 주파수 성분을 조정하 여 설계응답스펙트럼에 맞게 생성한 경우에 최소응답스펙트럼 가속도는 설계응답스펙트럼의 1.3배의 110%로 정한다. ③ 설계대상 구조물이 위치한 지반의 조건이 고려된 부지응답해석을 통해 지진동을 산정할 경우 최소응답 스펙트럼 가속도는 설계응답스펙트럼의 1.3배의 80%로 정한다. 다만, 부지응답해석으로 구해진 지진파 의 평균스펙트럼의 최댓값이 설계대상 구조물 기본진동주기의 0.2배부터 1.5배 사이에 해당되는 구간 밖에 위치할 경우 최소응답스펙트럼 가속도는 설계응답스펙트럼의 1.3배의 90%로 정한다. 부지응답해 석을 위한 입력 지진파는 4.1.1에서 정의하는  지반조건에서 계측된 지반운동기록을 사용하되 그 제 곱합제곱근 스펙트럼들의 평균값은  지반의 설계응답스펙트럼의 1.3배와 비교하여 가속도 일정구간 에서는 80% 이상, 그 외 구간에서는 100% 이상이어야 한다. (3) 2차원 해석을 수행하는 경우에는 개별 지반운동에 대해 작성된 5% 감쇠비 응답스펙트럼의 평균값이 해석을 수행하는 방향의 구조물 고유주기의 0.2배부터 1.5배 사이에 해당되는 주기에 대해서 지반운동 기록의 조성 및 생성방법에 따라 7.3.4.1(2)의 ①, ②, ③에 부합하도록 조정한다. 단, 설계응답스펙트럼 의 1.3배 대신에 1.0배를 적용한다. 7.3.4.2 층전단력,선형시간이력해석층전도모멘트, 부재력 등 설계 값은 시간이력해석에 의한 결과에 중요도 계수를 곱하고 반응수 정계수로 나누어 구한다. 이렇게 구한 설계 값들은 7.3.3.5의 규정에 따라 조정하여야 한다. 7.3.4.3 비선형시간이력해석 부재의 비탄성 능력 및 특성은 중요도계수를 고려하여 실험이나 충분한 해석결과에 부합하도록 모델링해야 한다. 응답은  에 의하여 감소시키지 않는다. 최대 비탄성변위 응답은 8.2.3을 만족하여야 한다. 더불어 개별 부재의 강도 및 변형 능력 만족 여부도 함께 검토해야 한다. 7.3.4.4 지반효과의 고려 지반운동의 영향을 직접적으로 고려하기 위하여 구조물 인접지반을 포함하여 해석을 수행할 수 있다. 기반 암 상부에 위치한 지반을 모델링하여야 하며, 되도록 넓은 면적의 지반을 모델링하여 구조물로부터 멀리 떨어진 지반의 운동이 구조물과 인접지반의 상호작용에 의하여 영향을 받지 않도록 한다. 기반암의 특성을 가진 지진파를 이용하여 기반암의 지진입력에 대하여 해석을 수행한다. 이 때 기반암의 특성을 가진 입력 지진파의 선정은 7.3.4.1(2)③을 따른다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 623.4 국가기준코드 및 해설(KDS) - 지반공통코드 3.4.1 얕은 기초 설계기준(KDS 11 50 05, 2021.05.12.) 얕은 기초에 대한 공통 설계기준은 직접기초 설계 시 반드시 지켜야 항목위주로 정하여 시설물편에 서의 중복되는 것을 가급적 피하였다. 다음 기초의 공통코드 변경 시에는 건축기초 코드 내용과도 상 호 검토가 되어야 할 것으로 보인다. 현재는 기존의 틀에서 한계평형해석에 대한 내용이 하부구조 편 으로 이동되고 건축기초에 내용이 완벽하게 반영이 되어 있다고 보기는 어렵다. KDS 11 50 05(2021,05.12) : 얕은 기초 설계기준(일반설계법) 1.6(1)검토사항얕은기초 설계는 다음 사항을 검토하여 결정한다. ① 기초지반이 전단파괴에 대하여 안전하도록 한다. ② 과도한 침하나 부등침하가 발생하지 않도록 한다. ③ 기초가 경사진 지반에 설치될 경우 기초하중에 의한 비탈면 활동 및 지지력의 감소가 발생하지 않도록 한다. ④ 인접한 구조물에 침하, 균열, 손상 등이 발생하지 않아야 한다. 1.7 작용하중의 구분 (1) 기초구조물에 작용하는 하중은 그 지속시간에 따라 지속하중과 일시하중으로 구분한다. (2) 지속하중은 구조물 자중, 지속적으로 작용하는 토압 및 수압(침투압 포함) 등을 포함하고, 일시하중은 변화가 가능한 토압, 수압, 빙압 등을 포함한다. (3) 지하수위 변화를 포함하여 시공 중 또는 공용 중에 발생, 변화하는 하중은 지속시간에 따라 지속하중 또는 일시하중으로 구분한다. 1.8 지지력 및 침하량 계산 시 고려사항 (1) 기초의 지지력 및 침하량 계산 시, 기초구조물 상부에 작용하는 연직하중, 기초구조물의 자중, 기초구조 물 바닥면에 작용하는 수압, 수평하중, 측벽의 수동토압 및 수압 등을 고려한다. (2) 기초의 측면저항은 기초의 측면과 흙 사이에 작용하는 마찰에 의한 저항을 말하며, 얕은 기초 근입깊이 (  )와 최소폭( )의 비가 1.0 미만(      )인 경우, 측면저항이 기초 저면의 지지력에 비해 작기 때문에 측면저항을 고려하지 않는다. (3) 대형 안벽 및 방파제 등의 구조물에서는 반복하중에 의한 잔류변위가 누적될 수 있으므로 침하에 대한 검토를 하여야 한다. (4) 지하수위의 결정에 신중을 기하여야 하며, 연안과 하천 및 해수면 수위의 변화에 민감한 지역에서는 특 히 기후변화에 의한 지하수위 변동을 고려하여야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 63KDS 11 50 05(2021,05.12) : 얕은 기초 설계기준(일반설계법) 1.9 기초의 안정성 평가 항목 (1) 기초의 안정성 평가를 위해서는 기초지반의 전단파괴, 기초 및 구조물의 침하·전도·활동, 비탈면 파괴 (overall stability) 및 기초 본체의 안정성에 대하여 검토하여야 하며, 각 검토항목과 구조물에 따라 규정 된 허용기준을 만족하여야 한다. (2) 기초의 폭, 근입깊이, 지반의 전단강도, 하중의 경사, 편심, 지하수위 등을 고려하여 지반의 전단파괴에 대한 안정성을 검토한다. (3) 기초지반에 과도한 침하나 부등침하가 발생하여 구조물이 손상되지 않도록 침하에 대한 안정성을 확보 한다. 특히, 응력전이, 불균등한 지층상태, 불균질한 지반상태, 불규칙한 기초형상, 부적절한 근입깊이, 편심 또는 경사하중 등에 의한 영향을 검토한다. (4) 기초에 가해진 하중에 의하여 기초와 구조물이 전도되지 않도록 안정성을 확보한다. (5) 기초의 바닥에서 활동이 일어나지 않도록 안정성을 확보한다. 활동에 대한 안전성 검토 시 지반의 수동 저항이 발현될 것으로 판단될 경우에는 이를 반영할 수 있다. 다만 수동저항이 발휘되기 위해서는 주동 변위의 2~20배의 변위가 발생하여야 하므로 수동저항을 전부 보는 것에 주의가 요구된다. 한편으로 기 초바닥에 근접하여 연약지층이 있을 경우에는 연약층을 따라 활동면의 발생 가능성을 검토한다. (6) 기초 본체의 설계는 콘크리트구조설계기준에서 정하는 바를 따른다. (7) 기초를 경사진 지반에 계획할 경우에는 작용하중과 지반의 특성을 고려하여 비탈면 파괴 가능성에 대 하여도 검토하여야 하며, 경사진 지반침하량 산정 시 탄성침하공식만으로는 불충분하므로 수치해석 등 을 통해 보완하여 검토한다. (8) 기초지반이 다층구조인 경우의 지지력에 대한 안정 검토는 원호활동해석에 의하는 것을 표준으로 한다. 이 경우에 있어서 안전율은 지반의 특성 등에 따른 적절한 수치를 적용한다. (9) 매립지반에 설치하는 기초는 특별히 주의하여야 하는데, 기초 하부의 접지압력은 가급적 균등하게 분포 하도록 설계하고, 접지압력의 분포는 흙 또는 암, 그리고 구조물의 특성에 따라 달라지며, 토질역학 및 암석역학적 원리들과 일치하여야 한다. 4.2 침하량 산정 4.2.1 얕은 기초 침하량 (1) 얕은 기초 침하량은 즉시침하량, 일차압밀침하량, 이차압축침하량을 합한 것을 말하며, 기초하중에 의해 발생된 지중응력의 증가량이 초기응력에 비해 상대적으로 작지 않은 영향깊이 내 지반을 대상으로 침하 량을 계산하고, 쌓기층에 놓이는 구조물은 쌓기층 자체의 장기침하량(creep 침하)을 고려하여야 한다. (2) 계획하는 구조물의 얕은 기초로 인한 인접한 기존구조물에서의 침하, 전달하중 및 시공 중 지하수위 변 화 등에 의한 영향을 고려하여야 한다. 4.2.2 지중응력 증가량 (1) 기초에 작용하는 하중에 의해 지반 내에 발생되는 지중응력의 증가량은 지반이 균질하고 등방성인 탄 성체라고 가정하고, 기초형상과 하중의 분포형태에 따라 제시된 계산식(Boussinesq 식 등)을 적용하여 구한다. 그러나 이 경우 다음과 같은 사항에 주의하여야 한다. ① 지반이 선형 탄성적으로 변형되는 하중범위 내에서는 비교적 잘 적용될 수 있으나, 파괴직전 하중에서 는 계산결과가 실제 값과 많은 오차를 보일 수 있다. ② 층상지반 또는 서로 인접한 지층의 강도가 큰 차이를 나타내는 경우, 계산결과가 실제와 상이할 수 있 으므로 지층의 성상을 고려하여 지중응력의 증가량을 구한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 64KDS 11 50 05(2021,05.12) : 얕은 기초 설계기준(일반설계법) 4.2.3 즉시침하량 (1) 기초하중에 의한 지반의 즉시침하량은 기초의 강성과 형상 및 지반의 특성을 고려하여 다음과 같이 산 정한다. ① 지반을 단위면적의 흙기둥으로 간주하고 탄성이론으로 기초의 즉시침하를 계산한다. ② 평판재하시험을 실시하여 구한 재하판의 하중-침하량 관계로부터 지층의 구성과 지반의 종류를 고려하 여 실제 기초의 침하량을 추정한다. 평판재하시험의 결과 값은 크기효과 등의 원인으로 인해 지층전체 의 변형특성을 대표할 수 없으므로 유의하여 사용한다. ③ 공내재하시험(프레셔미터시험) 결과로부터 기초의 침하량을 검토할 수 있으며, 다른 종류의 현장시험이 어려운 모래, 자갈, 풍화토, 풍화암 등에 적용할 수 있다. 4.2.4 일차압밀침하 (1) 일차압밀침하량은 지반의 압축특성, 유효응력변화, 지반의 투수성, 경계조건 등을 고려하여 계산하며, 압 밀층이 두꺼울 경우에는 지반을 여러 개의 수평지층으로 나누고, 각 층에 대해 기초하중에 의한 응력증 가량을 적용하여 다음과 같이 침하량을 산정한다. ① 일차압밀에 의한 최종 침하량은 압밀시험을 실시해서 구한 압축지수나 체적변화계수 등을 적용하여 계 산하며, 정규압밀 상태와 과압밀 상태로 구분하여 계산한다. ② 일차압밀이 종료되기 전 압밀진행정도(압밀도)에 따른 압밀침하속도는 시간-침하량 관계로부터 구한다. 4.2.5 이차압축침하량 (1) 이차압축침하량은 일차압밀침하 완료 후의 시간-침하량 관계 곡선의 기울기를 적용하여 계산한다. 4.2.6 허용침하량 (1) 허용침하량은 균등침하, 부등침하, 각 변위(경사도) 등으로 규정할 수 있으며, 구조물의 종류, 형태, 기능 에 따라 별도로 정한다. 별도의 기준이 없는 경우에는 국제적으로 통용되는 기준을 준용할 수 있다. 4.2.7 침하량 검토 (1) 사용하중상태에서 침하속도 및 침하량이 예측 값과 부합되는지를 판단하고 대책이 요구되는 경우, 구조 물 준공 후 일정기간동안 침하를 관측한다. 5.5.1전면기초일반사항(1)전면기초는 여러 개의 기둥들을 지지하는 커다란 콘크리트 슬래브이며, 근입깊이는 건물 외측을 기준으 로 하고 합력의 작용위치는 각각 기둥들의 위치와 작용 하중의 크기에 따라 결정한다. 5.2 전면기초의 허용지지력 (1) 전면기초의 허용지지력은 상부구조-기초판-지반의 상대적 거동을 고려하여 강성법, 연성법, 혼합법, 수 치해석법 등으로 구할 수 있으며, 계산방법의 선택과 그 결과의 활용은 설계자의 판단에 따른다. 전면 기초는 하부지반에 국부적으로 존재하는 연약지층 등의 특성보다는 지반의 전체적인 특성을 적용하여 침하를 계산하여야 하며, 전체침하와 부등침하가 과도하게 발생하지 않아야 한다. 5.3 전면기초의 침하 (1) 전면기초의 침하는 지반과 상부구조물의 강성에 따라서 기둥의 위치별로 다르게 발생할 수 있으며, 이 로 인해 상부구조물 및 기초판에 손상이 발생하는지 여부를 검토한다. 5.4 말뚝지지 전면기초 (1) 말뚝지지 전면기초(piled raft foundation)는 전면기초와 말뚝기초가 복합적으로 상부구조물을 지지하는 기초형식으로서 전면기초-지반-말뚝의 상호작용을 고려하여 설계하여야 하고, 말뚝체 및 말뚝머리 접합 부 등의 관련 부분에 대한 설계요구조건을 동시에 만족하여야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 653.4.2 깊은 기초(KDS 11 50 15, 2021.05.12.) 깊은 기초에 대한 공통 설계기준은 다음과 같으며, 건축에서 많이 사용되고 있는 소구경(micro pile) 등의 내용이 없어 마이크로 파일의 건축분야에서 부실 되게 설계되는 경우가 많이 발생하고 있다. 이 부분은 건축분야의 내용이 반영되도록 보완이 필요할 것으로 판단된다. KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 1.6(1)검토사항기초의 지지력은 작용하중에 대해 구조물별로 정해진 안전율을 확보하여야 한다. (2) 기초의 변위는 상부구조물에 유해한 영향을 주지 않아야 하며, 축방향 및 횡방향 변위에 대해서도 검토 하여야 한다. (3) 기초의 설계는 안정성 외에 경제성, 시공성, 환경영향 등을 검토하여야 한다. (4) 기초의 설계는 그 시공방법(타입공법, 매입공법, 현장타설공법)을 고려하여 검토하여야 한다. 4.4.1설계말뚝기초(1)이기준은 각종 토목구조물과 건축구조물에 사용되는 말뚝기초의 설계에 적용되며, 이 기준의 1.6을 검 토하여 결정하여야 한다. 4.1.1 말뚝의 축방향 지지력과 변위 4.1.1.1 말뚝기초의 축방향 허용지지력과 허용변위 (1) 말뚝기초의 축방향 허용지지력은 말뚝본체의 허용압축하중과 지반의 허용지지력 중 작은 값으로 한다. (2) 말뚝기초의 축방향 허용변위는 상부 구조물의 허용변위량 이내로 한다. 4.1.1.2 말뚝본체의 허용압축하중 (1) 강말뚝 ① 강말뚝 본체의 허용압축하중은 강재의 허용압축응력에 본체의 유효단면적을 곱한 값에 세장비(말뚝 지 름에 대한 길이의 비) 및 말뚝이음에 의한 지지하중 감소를 고려하여 결정한다. ② 강말뚝 본체의 유효단면적은 구조물 사용기간 중의 부식을 공제한 값으로 하되, 부식을 공제할 때에는 육상말뚝과 해상말뚝으로 구분하여 고려한다. ③ 지하수에 의해 부식이 우려되는 경우에는 강재 부식 방지공을 검토하고, 이 조건을 고려하여 강말뚝 본체의 허용압축하중을 결정한다. (2) 기성 콘크리트말뚝 ① RC(Reinforced Concrete)말뚝 본체의 허용압축하중은 콘크리트의 허용압축응력에 콘크리트의 단면적을 곱한 값에 세장비 및 말뚝이음에 의한 지지하중 감소를 고려하여 결정한다. ② PC(Prestressed Concrete)말뚝 및 PHC(Pretensioned spun High strength Concrete)말뚝 본체의 허용압 축하중은 콘크리트의 허용압축응력에 콘크리트의 단면적을 곱한 값에 프리스트레싱의 영향을 고려하 고, 세장비 및 말뚝이음에 의한 지지하중 감소를 고려하여 결정한다. ③ 지하수에 의해 부식이 우려되는 경우에는 부식 방지공을 검토하여야 하며, 이 조건을 고려하여 말뚝 본체의 허용압축하중을 결정한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 66KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 4.1.1.3 지반의 축방향 허용압축지지력 (1) 외말뚝 조건에서 지반의 축방향 허용압축지지력은 축방향 극한압축지지력을 소정의 안전율로 나눈 값 으로 한다. (2) 안전율은 축방향 극한압축지지력을 산정하는 방법의 신뢰도에 따라 적용한다. (3) 말뚝의 축방향 압축지지력은 다음과 같이 결정한다. ① 구조물의 중요도가 높거나 대규모 공사에서는 시험시공말뚝을 설치하여 압축재하시험으로부터 지반의 축방향 허용압축지지력을 확인하며, 하중전이특성을 고려한 말뚝의 하중지지거동을 파악하여 허용압축 지지력을 평가하는 데 이용한다. ② 공사 규모가 작거나 제반 여건상 시험시공말뚝 설치와 압축재하시험이 곤란한 경우에는 지반조사와 토 질시험 결과를 이용한 정역학적 지지력공식을 이용하거나, 표준관입시험, 정적관입시험, 공내재하시험 등과 같은 원위치시험 결과를 이용한 경험식에 의하여 축방향 극한압축지지력을 계산할 수 있다. ③ 경험식에 의한 축방향 압축지지력 산정방법은 신뢰도가 낮기 때문에 공사 초기에 실제 말뚝을 대상으 로 압축재하시험을 실시하여 축방향 허용압축지지력을 확인하여야 한다. (4) 항타공법으로 말뚝을 시공하는 경우에는 파동이론분석을 실시하여 항타장비 선정, 항타시공 관입성 및 지반의 축방향 극한압축지지력 등을 검토하되, 시험시공말뚝 설치 시 동적거동측정을 실시하여 이를 확 인한다. (5) 말뚝의 지지력은 시공의 영향이 크므로 본말뚝 시공 전에 시험시공말뚝을 설치하고 그 결과를 검토 하여 설계심도, 말뚝길이, 시공방법 등의 적정성을 확인하여 결정한다. (6) 암반에 근입된 대구경 현장타설말뚝에서 선단 소켓부가 인위적으로 거칠게 시공된 경우에는 굴착공벽 의 거칠기를 평가하고 이를 고려하여 주면마찰력을 산정할 수 있다. 4.1.1.4 재하시험에 의한 축방향 허용압축지지력 결정 (1) 말뚝기초의 압축재하시험은 고정하중을 적재하거나 지반앵커의 인발저항력 또는 반력말뚝의 마찰력을 이용한 압축 정재하시험, 말뚝본체에 미리 설치된 가압잭(또는 가압셀)을 이용한 양방향재하시험, 동적 하중을 재하하는 동재하시험 방법 등이 있으며 다음 사항을 고려하여 실시한다. ① 말뚝의 압축지지력은 지반조건에 따라 말뚝을 시공한 후 경과한 시간에 따라 변화하므로 이에 대한 확 인이 필요한 경우 동일한 말뚝에 대하여 시공 후 일정한 시간이 경과한 조건에서 압축재하시험을 실시 한다. ② 동재하시험은 실시 기술자의 자질에 따라 그 신뢰도가 영향을 받으므로 이러한 문제를 해결할 수 있도 록 계획되어야 하며, 필요한 경우 동일한 말뚝에 대해 수행된 정재하시험 결과와 비교 평가하는 등 동 재하시험 결과의 신뢰도를 확인하는 절차를 거치도록 한다. (2) 재하시험에 의한 허용압축지지력은 항복하중의 1/2 및 극한하중의 1/3 중 작은 값으로 하고, 재하시험 을 하지 않는 경우에는 지지력 산정식에 의해 구해지는 극한지지력의 1/3 중에서 가장 작은 값으로 한 다. (3) (2)항에 의한 안전율 적용은 비경제적인 경우도 있으므로 지반조건, 시공의 정밀도, 말뚝거동의 특성 및 말뚝재하시험 수량 등을 고려하여 적절한 폭으로 안전율을 낮출 수 있으며, 이 경우에도 극한지지력에 대하여 2보다 낮은 안전율은 적용하지 않는다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 67KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 4.1.1.5 항타공식에 의한 축방향 허용압축지지력의 결정 (1) 항타공식을 사용한 압축지지력 추정은 사용 해머의 효율에 크게 영향을 받으므로 동재하시험으로 해머 의 효율을 주기적으로 실측한 값을 반영한다. (2) 항타공식 계산결과는 항타 시의 말뚝의 압축지지력이므로 시간경과효과를 추가로 고려한다. (3) 항타공식에 의한 압축지지력 추정 방식은 간편하지만 신뢰도가 낮으므로 동재하시험으로 얻은 실측 해 머효율과 시간경과효과를 고려하는 경우에도 항타공식 계산 결과는 시공관리 목적으로만 사용한다. 4.1.1.6 무리말뚝의 축방향 압축지지력 (1) 무리말뚝의 축방향 압축지지력은 외말뚝의 축방향 압축지지력에 말뚝 및 지반조건에 따라 적합한 무리 말뚝 효과를 고려하여 산정하며, 이를 위하여 탄성해석, 탄소성해석 등에 의한 무리말뚝해석을 실시할 수 있다. 4.1.1.7 말뚝의 부주면마찰력 (1) 말뚝의 부주면마찰력은 말뚝과 지반의 상대적인 침하거동에 따라 발생하는 하향력으로서 말뚝기초의 지지력과 침하에 영향을 미치며, 다음과 같은 경우에 고려해야 한다. ① 기초지반에 점토, 실트 또는 유기질토와 같은 압축성 지반이 분포하는 경우 ② 말뚝기초와 인접하여 쌓기가 예상되거나, 최근에 쌓기가 실시된 경우 ③ 기초지반의 지하수위가 저하되는 경우 ④ 느슨한 사질토에 액상화가 예상되는 경우 (2) 부주면마찰력의 크기는 중립면의 위치, 침하지반의 특성, 말뚝재료의 특성을 고려하여 산정한다. (3) 무리말뚝에 대해서는 무리말뚝 효과를 고려한 부주면마찰력을 적용할 수 있다. (4) 부주면마찰력이 발생하는 지반조건에서는 선단지지력의 크기, 주면마찰력의 크기 및 분포를 판단할 수 있는 하중전이시험이 포함된 압축재하시험을 실시하여 축방향 허용압축지지력을 결정할 수 있다. (5) 부주면마찰력이 큰 경우에는 부주면마찰력 감소방법을 적용할 수 있다. (6) 액상화에 의해 발생된 말뚝 부주면마찰력은 다른 하중조합에 포함하여 고려해야 하며, 액상화로 인한 말뚝의 부주면마찰력은 압밀침하에 의한 말뚝 부주면마찰력과 조합하지 않는다. (7) 일시적으로 작용하는 하중(지진하중, 풍하중, 빙하중, 충돌하중, 제동하중 등)으로 인해 말뚝 부주면마찰 력이 감소되는 것을 말뚝기초 설계에 고려한다면, 이들 하중과 동일한 하중을 말뚝 부주면마찰력에서 감소시켜야 한다. (8) 말뚝의 부주면마찰력과 활하중 또는 일시적으로 작용하는 하중은 동시에 조합하여 고려하지 않는다. 4.1.1.8 말뚝의 축방향 허용인발저항력 (1) 외말뚝의 허용인발저항력은 지반의 축방향 허용인발저항력에 말뚝의 무게를 더한 값과 말뚝본체의 허 용인발하중 중 작은 값으로 한다. (2) 지반의 축방향 허용인발저항력은 인발재하시험을 실시하여 결정한다. (3) 인발재하시험 결과를 얻을 수 없는 경우에는 압축재하시험 결과로부터 얻어진 극한압축주면마찰력으로 부터 허용인발저항력을 추정할 수 있다. (4) 무리말뚝의 허용인발저항력에 대해서는 무리말뚝의 영향을 고려한다. 4.1.1.9 말뚝기초의 침하 (1) 침하에 의한 구조물의 안정성을 판정할 때에는 외말뚝의 침하량, 무리말뚝의 침하량, 부주면마찰력에 의한 외말뚝의 침하량, 부주면마찰력에 의한 무리말뚝의 침하량 및 부등침하량 등을 고려하여야 한다. (2) 허용침하량은 상부구조물의 구조형식, 사용재료, 용도, 중요성 및 침하의 시간적 특성 등에 의해 정한다 (3) 외말뚝의 침하량은 압축 정재하시험을 실시하여 판정하는 것이 가장 바람직하며, 압축 정재하시험 결과 를 얻을 수 없는 경우에는 침하량 산정 공식이나 해석적 기법을 이용하여 추정한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 68KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 4.1.2 말뚝의 횡방향 허용지지력 4.1.2.1 말뚝의 횡방향 지지력 (1) 말뚝의 횡방향 지지력은 말뚝에 발생하는 휨응력이 말뚝재료의 허용휨응력 이내가 되는 값이며, 말뚝머 리의 횡방향 변위량이 상부구조에서 정해지는 허용변위량을 넘어서지 않는 조건을 만족시키는 가장 큰 값으로 한다. 4.1.2.2 외말뚝 (1) 외말뚝의 횡방향 허용지지력은 횡방향재하시험을 실시하여 결정한다. (2) 횡방향재하시험을 실시할 수 없는 경우에는 탄성보 방법 및 극한 평형법과 같은 해석적 방법 또는 프 레셔미터 결과를 이용한 방법으로 횡방향 허용지지력을 추정한다. (3) 말뚝의 횡방향재하시험을 실시하더라도 실제 구조물의 하중조건과 다른 경우에는 시험결과와 실제 하 중조건을 검토하여 적합한 방법(자료에 의한 경험적 방법)으로 해석한다. (4) 경사말뚝과 연직말뚝으로 이루어진 구조물 기초에 작용하는 수평력은 모두 경사말뚝에 의해서 지지되 는 것으로 할 수 있으며, 이 경우 경사말뚝에 작용하는 수평력은 각 경사말뚝의 축방향 지지력에 의해 서만 저항하는 것으로 설계할 수 있다. 4.1.2.3 무리말뚝 (1) 무리말뚝의 횡방향 허용지지력은 말뚝중심 간격에 따른 영향을 고려한다. (2) 무리말뚝 효과에 대해서는 무리말뚝의 횡방향재하시험을 실시하여 확인한다. (3) 무리말뚝의 횡방향재하시험을 실시할 수 없는 경우에는 해석적 방법으로 추정한다. 4.1.2.4 횡방향 허용지지력 저감 (1) 주기적으로나 장기적으로 횡방향 하중을 받는 조건에서의 횡방향 허용지지력은 정적인 하중조건으로 결정된 횡방향 허용지지력에 횡방향 지반반력계수 등을 감소시켜 결정한다. 4.1.2.5 횡방향 지반반력계수 (1) 말뚝기초의 설계에 이용되는 횡방향 지반반력계수는 말뚝의 횡방향재하시험을 통한 하중-변위량 곡선에 서 역산하여 구하며, 지반조사 및 토질시험 결과를 이용하여 추정할 수 있다. 4.1.3 말뚝의 스프링정수 4.1.3.1 말뚝의 축방향 스프링정수 (1) 외말뚝의 축방향 스프링정수는 압축재하시험을 통한 하중-침하량 곡선으로부터 결정하며, 기존의 압축 재하시험에 기초한 추정식, 토질시험 및 현장시험의 결과를 이용하여 추정할 수 있다. 4.1.3.2 말뚝의 축직각방향 스프링정수 (1) 외말뚝의 축직각방향 스프링정수는 횡방향 지반반력계수를 이용하여 탄성지반 위의 보이론을 기초로 산정한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 69KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초 설계기준(일반설계법) 4.1.4 말뚝재료의 허용응력 4.1.4.1 나무말뚝 (1) 나무말뚝의 허용압축응력은 소나무, 낙엽송, 미송의 경우 5 MPa, 기타 수종의 경우는 상시 습윤 상태에 서의 허용압축응력과 5 MPa 중 작은 값을 택하며, 허용압축하중은 나무말뚝의 최소단면에 대해 산정한 4.1.4.2다. 기성콘크리트말뚝 (1) 기성콘크리트말뚝의 장기 허용압축응력은 콘크리트 설계기준강도의 최대 1/4까지를 적용할 수 있으며, 단기 허용압축응력은 장기 허용압축응력의 1.5배로 한다. (2) 콘크리트의 설계기준강도는 35 MPa 이상으로 하고 허용하중은 말뚝의 최소단면으로 결정한다. 4.1.4.3 현장타설 콘크리트 말뚝 (1) 현장타설 콘크리트 말뚝의 장기 허용압축응력은 시공 시의 상황에 따라 다음과 같이 정한다. ① 말뚝본체의 전부 또는 일부의 콘크리트가 물 또는 흙탕물 중에 타설될 경우는 콘크리트 설계기준강도 의 20% 이하 ② 말뚝본체 콘크리트 타설을 위한 굴착구멍에 물 또는 흙탕물이 없는 상태에서 콘크리트가 타설될 경우 또는 수중타설콘크리트에 대한 조치가 있는 경우는 콘크리트 설계기준강도의 25% 또는 8.5 MPa 이하 4.1.4.4 강말뚝 (1) 강말뚝의 장기 허용압축응력은 일반적으로 부식부분을 제외한 단면에 대해 재료의 항복응력과 국부좌 굴응력을 고려하여 결정한다. (2) 강말뚝의 부식은 말뚝이 설치되는 지역조건 및 환경조건에 따라 결정한다. (3) 단기 허용압축응력은 장기 허용압축응력의 1.5배로 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 70KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 4.1.5 말뚝기초 설계 4.1.5.1 설계 시 고려사항 (1) 말뚝에 작용하는 압축, 인장, 전단, 휨응력이 모두 허용응력 범위 안에 있어야 한다. (2) 말뚝과 기초 푸팅의 연결부, 말뚝의 이음부 등은 확실하게 시공할 수 있도록 설계한다. (3) 말뚝의 부식, 풍화, 화학적 침해 등에 대하여 적합한 대책을 강구한다. (4) 침식, 세굴 또는 인접지반의 굴착, 지하수 변동 등에 대한 검토와 대책을 수립한다. (5) 말뚝을 소요 지지층까지 관입시킬 수 있는 공법을 선정한다. (6) 시공 시 발생할 수 있는 소음, 진동 등은 환경기준을 만족하여야 한다. (7) 지반의 액상화 가능성에 대하여 검토한다. (8) 말뚝종류 선정, 시공 장비 선택, 시공법 선정, 지지층 선정, 시멘트풀 보강 여부, 무리말뚝 시공으로 인 한 말뚝 솟아오름 가능성 등에 대하여 검토한다. 4.1.5.2 말뚝간격과 말뚝배열 (1) 말뚝의 배열은 연직하중 작용점에 대하여 가능한 한 대칭을 이루며 각 말뚝의 하중 분담률이 큰 차이 가 나지 않도록 한다. (2) 말뚝중심 간격은 최소한 말뚝지름의 2.5배 이상, 기초측면과 말뚝중심 간의 거리는 최소 말뚝지름의 1.25배 이상으로 한다. 4.1.5.3 말뚝기초의 반력 (1) 말뚝기초의 연직하중은 말뚝에 의해서만 지지되는 것으로 간주하며 기초 푸팅의 지지효과는 무시한다. 다만, 기초 푸팅의 지지효과에 대하여 충분히 신뢰할 수 있는 경우에는 이를 고려한다. (2) 말뚝기초의 횡방향 하중은 말뚝에 의해서 지지되는 것으로 하되, 다만 기초의 깊이가 깊고 뒤채움이 잘 다져져서 횡방향 하중을 분담할 수 있다고 판단될 때에는 기초 측면의 횡방향 지지력을 고려할 수 있다. (3) 기초에 큰 횡방향 하중이 작용할 때에는 경사말뚝을 배치하여 횡방향 하중을 분담하게 할 수 있다. 4.1.5.4 말뚝기초의 설계절차 (1) 말뚝기초의 설계는 다음의 절차를 거쳐 수행한다. ① 예비설계 ② 검증시험(proof test) ③ 예비설계의 보완 (2) 검증시험이란 해당공사에서 말뚝의 시공방법 설정, 말뚝지지력의 평가, 말뚝의 길이 결정, 말뚝의 하중 지지거동의 확인 등을 위하여 실시하는 시험을 말한다. (3) 설계단계에서 시험시공말뚝을 이용한 시험이 곤란할 경우에는 시공초기에 설계확인 및 본시공 관리기 준의 설정을 위하여 재하시험을 계획한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 71KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 4.1.5.5 말뚝재하시험 (1) 말뚝재하시험으로는 압축재하시험, 인발재하시험, 횡방향재하시험 등이 있으며, 압축재하시험은 정재하 시험을 원칙으로 하되 시험목적, 공사의 규모와 중요도, 실시수량, 현장여건 등 실시조건을 고려하여 동 재하시험을 선택적으로 적용할 수 있다. (2) 말뚝재하시험은 아래의 사항들을 고려하여 목적에 맞도록 계획한다. ① 관련시험규정 ② 지지력 ③ 변위량 ④ 건전도 ⑤ 시공방법과 장비의 적합성 ⑥ 시간경과에 따른 말뚝지지력 변화 ⑦ 부주면마찰력 ⑧ 하중전이 특성 ⑨ 시험횟수와 방법 ⑩ 시험실시 시기 ⑪ 시험 및 결과분석 요원의 신뢰도 (3) 압축재하시험을 동재하시험방법으로 적용할 경우 시공 장비의 성능 확인, 장비의 적합성 판정, 지반조 건 확인, 말뚝의 건전도 판정, 지지력 확인 등을 목적으로 실시하여야 하며, 4.1.1.4(1) ① 및 ②를 고려 하여 말뚝지지력의 시간경과효과 및 시험품질을 검증할 수 있다. (4) 압축재하시험의 최소 실시수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 전체 말뚝 수량의 1% 이상(말뚝이 100개 미만인 경우에도 최소 1개)을 실시하되, 시설물별 기준에서 별도의 실시수량을 정하고 있는 경우 해당 기준을 따른다. (5) 지형 및 지반조건, 시공 장비, 말뚝종류 등 제반 시공조건이 변경될 때는 시험횟수를 추가하도록 시방서 에 명시하여야 하며, 구조물의 종류와 특성, 중요도 등을 고려하여 발주처와 협의하여 실시수량을 별도 로 정할 수 있다. 4.1.5.6 특수한 조건에 있는 말뚝기초의 설계 (1) 다음에 나타난 바와 같이 특수한 조건에 있는 말뚝기초를 설계할 때는 지반의 성질, 하중 조건, 말뚝기 초 전체의 안전성 등에 대해 종합적으로 검토하여야 한다. ① 확대기초 근입부의 연직저항 또는 횡저항을 고려한 말뚝기초 ② 지반면 위에 돌출된 말뚝본체에 횡하중이 작용되는 말뚝기초 ③ 동일한 확대기초에 길이가 현저히 다른 말뚝이 있는 말뚝기초 ④ 비탈면 위에 설치되는 말뚝기초 ⑤ 횡방향 변위량을 특별히 제한하지 않는 말뚝기초 ⑥ 세굴을 고려하여야 하는 말뚝기초 ⑦ 단일 현장타설말뚝 기초 ⑧ 단층파쇄대에 설치되는 말뚝기초 ⑨ 연약지반이 매우 깊은 곳에 설치되는 말뚝기초 ⑩ 저진동 및 저소음 공법으로 설치되는 매입말뚝 기초 4.1.5.7 말뚝과 확대기초의 결합부 (1) 말뚝과 확대기초의 결합방식은 강결합과 힌지결합 등이 있으며, 구조물의 특성에 따라 각각 규정된 방 법으로 선정하되 결합부에 생기는 모든 응력들에 대해 안전하도록 설계하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 72KDS 11 50 15(2021,05.12) : 깊은 기초(일반설계법) 4.2.4.2.1케이슨기초적용범위(1)이기준은 케이슨기초의 설계에 적용한다. (2) 케이슨기초는 상부구조물의 하중과 토압 및 수압뿐만 아니라 시공 중에 받게 되는 모든 하중조건과 유 속에 대하여 안전하도록 설계한다. 4.2.2 지반의 허용지지력 4.2.2.1 케이슨 기초지반의 허용연직지지력 (1) 케이슨 기초지반의 허용연직지지력은 지반조사 및 시험결과를 이용하여 정역학적 공식에 의해 구하거 나, 시추조사 결과와 평판재하시험 결과를 반영하고 기초 폭에 의한 크기효과도 고려하여 결정한다. 4.2.2.2 케이슨기초 저면 지반의 허용연직지지력 (1) 케이슨기초 저면 지반의 허용연직지지력은 KDS 24 14 50 (4.5.2(4))의 관련 기준에 따른다. 4.2.2.3 케이슨기초 전면 지반의 허용수평지지력 (1) 케이슨기초 전면 지반의 허용수평지지력은 KDS 24 14 50 (4.5.2(4))의 관련 기준에 따른다. 4.2.3 지반반력 및 침하량 4.2.3.1 일반사항 (1) 지반반력은 케이슨기초를 강체로 하여 산출한다. (2) 지반변위량의 계산은 지반조사나 토질시험의 결과를 검토하여 이루어져야 한다. 지반변위량의 계산 시 사질토의 경우는 탄성변위량을 구하고, 점성토의 경우는 탄성변위량과 압밀침하량을 구하여야 한다. 4.2.3.2 고려사항 (1) 케이슨 기초지반의 연직지반반력은 케이슨을 통하여 지반에 전달되는 모든 연직하중을 케이슨의 저면 적으로 나눈 값으로 한다. (2) 케이슨의 주면마찰력은 일반적으로 고려하지 않는다. 그러나 주면마찰력이 분명하게 발생할 것으로 판 단될 때는 그 영향을 고려한다. (3) 연직하중에 의한 케이슨 상단의 총 침하량은 케이슨 본체의 탄성변위량과 케이슨 기초지반의 침하량을 합한 값으로 한다. 4.2.3.3 탄성변위량 (1) 기초에 작용하는 하중에 의한 지반반력 및 탄성변위량은 지반탄성계수나 지반반력계수를 사용하여 산 (1)4.2.3.4정한다.압밀침하량압밀침하량은기초 바닥면 아래에 압밀을 일으킬 수 있는 점성토층이 존재하는 경우에 산출한다. (2) 압밀침하량은 기초에 작용하는 하중에 의한 지반 내의 유효수직응력의 증가분에 대해서 선행압밀응력 의 크기를 고려하여 구한다. (3) 압밀침하량의 계산에 있어서 깊이 증가에 따른 유효수직응력의 증가분 감소와 지반 압축성의 변화를 고려하기 위하여 전체 점성토층을 다수의 얇은 층으로 분할(일반적으로 1,500㎜~3,000㎜두께의 층으 로 분할함)하며, 전체 점성토층의 압밀침하량은 분할한 각 층에 대하여 산정한 압밀침하량을 모두 합한 것이다. (4) 이외에 압밀침하량은 유한요소해석 등의 적절한 수치해석적 방법을 통해 산정할 수 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 733.5 국가기준코드 및 해설(KDS 14 20) - 콘크리트 공통 건축물 말뚝기초에서 가장 많이 지켜지지 않는 부분이 무근콘크리트 말뚝이다. 토목구조물의 경우 사용자를 최우선으로 하지만 건축물의 경우는 법적으로 사용자를 우선으로 정해졌어도 현실에서는 시행자 중심의 설계가 되어 땅속에 있는 말뚝은 값싼 무근 콘크리트 말뚝을 사용한다. 콘크리트 구조기준에는 다음과 같이 무근 콘크리트 말뚝을 내진설계시 적용을 하지 않도록 정하고 있다.특히, PHC말뚝을 프리스트레스 콘크리트라 무근이 아니라고 주장하는 분들도 있고, 프리스트레스를 주기위한 강선이 철근이라고 주장하는 분들도 있다. 기준에서는 휨과 축력이 동시에 받는 철근콘크리 트 부재에 적용하는 부재에 강도설계법을 적용하도록 하고 있다. 철근 콘크리트 구조기준에 최소철근 비, 부착성, 피복 두께 등을 고려하면, 일반 PHC말뚝은 무근 콘크리트에 속한다. KDS 14 20 60(프리스트레스트 콘크리트 설계기준) 4.4.6설계압축부재 설계 4.6.1 설계 원칙 (1) 철근의 배치 유무에 관계없이 축력 또는 휨모멘트와 축력을 동시에 받는 프리스트레스트콘크리트 부재 는 철근콘크리트 부재에 적용하는 이 설계기준의 강도설계법에 따라 설계하여야 한다. (2) 압축부재를 설계할 때 프리스트레스, 크리프, 건조수축과 온도변화에 대한 영향을 고려하여야 한다. KDS 14 20 64(구조용 무근콘크리트 설계기준 4.4.7설계내진설계와 무근콘트리트 (1) 강진지역에 속하거나 또는 높은 지진위험도가 요구되는 지역에 해당하는 구조물은 다음을 제외하고 구 조용 무근콘크리트를 사용한 기초요소를 가질 수 없다. ① 높이는 3층 이하이며 전단연결재로 연결된 벽체로 건설된 단 세대 또는 두 세대형 독립가옥의 경우에 는 벽체를 지지하는 기초 또는 독립기둥 및 주각을 지지하는 독립기초에 구조안전성 확인 후 길이방향 철근이 없는 무근콘크리트 기초를 사용할 수 있다. ② ① 이외의 모든 구조물에 대하여 현장치기 철근콘크리트 벽체 또는 보강 조적조 벽체를 지지하는 기초 에 무근콘크리트 기초를 사용할 수 있다. 다만, 이러한 경우에는 최소한 2개의 철근이 길이방향으로 연 속적으로 배치되어야 한다. 철근은  이상을 사용하여야 하며 철근의 단면적은 기초단면적의 0.2% 이상이어야 한다. 앞에서 정한 건축법 시행령에 따라, 말뚝기초의 경우 구조부재로써 축력, 모멘트, 전단력에 의하여 구조내력에 대한 안정성을 검토 하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 743.6 국가기준코드 해설(KDS 41 20) - 건축물 기초 구조 코드 건축물 기초 구조 설계기준(KDS 41 20 00, 2019.03.14.)는 어느 학회에서도 관심이 없는 코드 중에 하나이다. 건축구조는 이 부분을 토질 및 기초 분야로 생각하고 이 부분을 거의 보지 않는다. 당연히, 토질 및 기초 분야에서도 공통코드에 있는 기초 코드는 자주 보지만, 이 부분은 건축코드로 생각하고 관심이 없다. 따라서 이 부분은 (사)대한건축학회의 건축지반 전문가 그룹에서 다루는 것을 원칙으로 하는 것이 바람직하다고 판단된다. KBC기준에서도 이 부분은 동일하게 있었다. 그때에도 똑같이 있었 지만 설계자가 이 부분을 보는 경우가 드물다. 대부분 지반코드나, 교량 하부편을 그대로 가져오는 일 이 많았으며, 여기에서도 건축물 시설물에 적합하도록 하는 기준으로 정리되어 있지 않다. 건축에서 필 요 없다고 생각한 것들이 일부 삭제되는 정도이다. 여하간 현재는 기준으로 정해져 있기 때문에, 건축물 설계자는 기초 설계 시 이 부분을 준수해야 한다. 특히, 건축물 설계기준 코드 KDS 41 20으로 되어 있어, 법령을 어기게 되는 것이다. 따라서 이 부분은 향후에는 대한건축학회의 “건축지반”분야의 전문가 위원회 등을 신설하여 관리가 필요하다. 3.6.1 일반사항 및 용어 KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 1.1.1일반사항적용범위(1)이기준은 건축구조물의 기초, 지하벽, 옹벽 및 흙막이 등에 적용한다. (2) 특별한 조사⋅연구에 의하여 설계할 때에는 이 기준은 적용하지 않을 수 있다. 그 경우에는 그 근거를 명시하여야한다. (3) 이 기준은 허용응력설계법을 기준으로 지반 및 말뚝의 안전성을 검토하도록 규정하였으나, 항복지지력 이나 극한지지력을 사용할 경우에는 성능에 기반을 둔 강도설계나 한계상태설계도 가능하다. 1.2기초구조는목적 상부구조의 하중을 안전하게 지반에 전달하도록 응력과 변형을 검토하여야 한다. 1.3 용어의 정의 강재말뚝: 강관말뚝 또는 H형강말뚝 기성말뚝: 공장에서 미리 제작된 콘크리트말뚝 기초: 기초판과 지정 등을 뜻하며, 상부구조에 대응하여 부를 때는 기초구조라고하기도 한다. 나무말뚝: 생나무로 다듬어 만든 말뚝 독립기초: 기둥으로부터의 축력을 독립으로 지반 또는 지정에 전달토록 하는 기초 마찰말뚝: 지지력의 대부분을 주면의 마찰로 지지하는 말뚝 말뚝: 기초판으로부터의 하중을 지반에 전달하도록 하기 위하여 기초판 아래의 지반 중에 만들어진 기둥 모양의 지정지반에 전달하도록 하는 형식의 기초 말뚝전면복합기초: 병용기초 중 직접기초와 말뚝기초가 복합적으로 상부구조를 지지하는 기초형식 병용기초 : 서로 다른 기초를 병용한 기초형식의 총칭 말뚝의 극한지지력: 말뚝이 지지할 수 있는 최대의 수직방향 하중 말뚝의 허용지내력: 말뚝의 허용지지력 내에서 침하 또는 부등침하가 허용한도 내로 될 수 있게 하는 하중 말뚝의 허용지지력: 말뚝의 극한지지력을 안전율로 나눈 값 매입말뚝: 기성말뚝의 전장을 굴착한 지반 속에 매입한 말뚝

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 75KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 복합기초: 2개 또는 그 이상의 기둥으로부터의 응력을 하나의 기초판을 통해 지반 또는 지정에 전달토록 하는 기초 부마찰력: 지지층에 근입된 말뚝의 주위 지반이 침하하는 경우 말뚝 주면에 하향으로 작용하는 마찰력 분사현상: 모래층에서 수압차로 인하여 모래입자가 부풀어 오르는 현상. 보일링 사운딩: 로드에 연결한 저항체를 지반 중에 삽입하여 관입, 회전 및 인발 등에 대한 저항으로부터 지반의 성상을 조사하는 방법 성능설계법: 건축구조물 등을 설정한 외력에 대해 사용한계상태, 손상한계상태, 극한한계상태에서의 소요성 능을 만족하도록 설계하는 방법 슬라임: 지반을 천공할 때 공벽 또는 공저에 모인 흙의 찌꺼기 액상화현상: 물에 포화된 느슨한 모래가 진동, 충격 등에 의하여 간극수압이 급격히 상승하기 때문에 전단 저항을 잃어버리는 현상 연성(軟性)옹벽: 옹벽 전면이 여러 개의 콘크리트 판, 블록, 돌망태, 자연석등의 형태로 구성되어 있고 배면 에는 인장력이 강한 보강재(Geogrid, Strap 등)로 저항하거나 자중에 의하여 토압에 저항하 며 각각의 구성 요소가 횡 토압에 대하여 독립된 변형 거동을 하는 옹벽구조 온통기초: 상부구조의 광범위한 면적 내의 응력을 단일 기초판으로 연결하여 지반 또는 지정에 전달하도록 하는 기초 원위치시험: 대상 현장의 위치에서 지표 또는 보링공 등을 이용하여 지반의 특성을 직접 조사하는 시험 융기현상: 연약한 점성토 지반에서 땅파기 외측의 흙의 중량으로 인하여 땅파기 된 저면이 부풀어 오르는 현상. 히빙 이음말뚝: 2개 이상의 동종말뚝을 이음한 말뚝 접지압: 직접기초에 따른 기초판 또는 말뚝기초에서 선단과 지반 간에 작용하는 압력 줄기초, 연속기초: 벽 또는 일련의 기둥으로부터의 응력을 띠모양으로 하여 지반 또는 지정에 전달토록 하 는 기초 지반의 개량: 지반의 지지력 증대 또는 침하의 억제에 필요한 토질의 개선을 목적으로 흙다짐, 탈수 및 환 토 등으로 공학적 능력을 개선시키는 것 지반의 극한지지력: 구조물을 지지할 수 있는 지반의 최대저항력 지반의 허용지지력: 지반의 극한지지력을 안전율로 나눈 값 지정: 기초판을 지지하기 위하여 그보다 하부에 제공되는 자갈, 잡석 및 말뚝 등의 부분 지지말뚝: 연약한 지층을 관통하여 굳은 지반이나 암층까지 도달시켜 지지력의 대부분을 말뚝 선단의 저항 으로 지지하는 말뚝 직접기초: 기둥이나 벽체의 밑면을 기초판으로 확대하여 상부구조의 하중을 지반에 직접 전달하는 기초형 식으로서 기초판 저면지반의 전단저항력으로 하중을 지지한다. 일반적으로 기초판의 두께가 기초 판의 폭보다 크지 않으며 독립기초, 줄기초, 복합기초, 온통기초 등이 있다. 측압: 수평방향으로 작용하는 토압과 수압 케이슨: 지반을 굴삭하면서 중공대형의 구조물을 지지층까지 침하시켜 만든 기초형식구조물의 지하부분을 지상에서 구축한 다음 이것을 지지층까지 침하시켰을 경우의 지하부분 타입말뚝: 기성말뚝의 전장을 지반 중에 타입 또는 압입한 말뚝 허용지내력: 지반의 허용지지력 내에서 침하 또는 부등침하가 허용한도 내로 될 수 있게 하는 하중 현장타설콘크리트말뚝: 지반에 구멍을 미리 뚫어놓고 콘크리트를 현장에서 타설하여 조성하는 말뚝 흙막이구조물: 땅파기에 있어 지반의 붕괴 및 주변의 침하, 위험 등을 방지하기 위하여 설치하는 구조물 흙파기: 구조물의 기초 또는 지하 부분을 구축하기 위하여 행하는 지반의 굴삭

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 76KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 2. 조사 및 계획 2.12.1.1조사일반사항기초의설계에 필요한 자료를 얻기 위한 지반조사는 예비조사와 본조사로 나누어 실시한다. 2.1.2 예비조사 (1) 예비조사는 기초의 형식을 구상하고, 본조사의 계획을 세우기 위하여 시행하는 것으로서, 대지 내의 개 략적인 지반구성, 층을 구성하는 토질의 단단함과 연함 및 지하수의 위치 등을 파악하는 것이다. (2) 예비조사는 기초의 지반조사 자료의 수집, 지형에 따른 지반개황의 판단 및 부근 건축구조물 등의 기초 에 관한 제조사를 시행하는 것으로 이것이 불충분하다고 생각될 때에는 대지조건에 따라 천공조사, 표 준관입시험, 샘플링, 물리탐사, 시굴 등을 적절히 실시하는 것이다. 2.1.3본조사는본조사기초의 설계 및 시공에 필요한 제반 자료를 얻기 위하여 시행하는 것으로 천공조사 및 기타 방법 에 따라 대지 내의 지반구성과 기초의 지지력, 침하(沈下) 및 시공에 영향을 미치는 범위 내의 지반의 여러 성질과 지하수의 상태를 조사하는 것이다. 본조사에서의 조사범위 및 조사항목은 다음에 따른다. (1) 조사간격, 조사지점 및 조사 깊이는 예비조사에서 추정되는 지반상황과 건축구조물 등의 규모, 종류에 따라 정하는 것으로 한다. (2) 지반의 상황에 따라서 적절한 원위치시험과 토질시험을 하고, 지지력 및 침하량의 계산과 기초공사의 시공에 필요한 지반의 성질을 구하는 것으로 한다. 2.1.4토질시험,조사방법표준관입시험, 샘플링, 원위치시험 및 지하수에 관한 조사는 다음과 같이 한다. (1) 토질시험, 샘플링의 방법은 한국산업규격(KS)에 따른다. (2) 평판재하시험의 재하판은 지름 300 mm를 표준으로 하고, 최대 재하하중은 지반의 극한지지력 또는 예 상되는 설계하중의 3배로 한다. 재하는 5단계 이상으로 나누어 시행하고 각 하중 단계에 있어서 침하가 정지되었다고 인정된 상태에서 하중을 증가한다. (3) 말뚝재하시험은 KDS 41 10 10(10)에 따르고, 말뚝의 재하시험에서 최대하중은 원칙적으로 말뚝의 극한 지지력 또는 예상되는 설계하중의 3배로 한다. (4) 말뚝박기시험에 있어서는 말뚝박기기계를 적절히 선택하고 필요한 깊이에서 매회의 관입량과 리바운드 량을 측정하는 것을 원칙으로 한다. (5) 지하수에 관한 조사는 각 지층별로 수위 및 투수계수를 측정한다. 2.22.2.1계획계획의 기본 (1) 건축구조물 등의 기초는 상부구조에 대한 구조적인 성능을 충분히 파악하여 구조물 전체의 균형을 고 려한 기초를 계획하여야 한다. (2) 기초구조의 성능은 상부구조의 안전성 및 사용성을 확보할 수 있도록 계획하여야 한다. 2.2.2 지반조사계획 (1) 기초설계에 필요한 지반정보를 얻기 위하여 건설이 예정된 부지조건 및 구조물의 조건을 고려한 지반 조사를 계획하여야 한다. (2) 기초구조의 성능을 만족할 수 있는 다음의 검토항목을 선정하고 효과적인 지반조사계획을 세워야 한다. ① 지지력 및 침하 ② 지반의 동적특성 ③ 수압 및 액상화

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 77KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 2.2.3 지반의 안전성 (1) 지반조사 또는 현장답사 등에 근거하여 지반의 특징을 정확히 파악하여야 한다. (2) 다음의 사항에 대해 사전에 평가 및 검토를 하거나 필요에 따라서 지반개량 등의 대책공법을 검토하여 야 한다. ① 지반침하에 따른 영향 ② 경사지에서의 부지를 포함한 사면의 붕괴나 변형의 가능성 ③ 지진 시 액상화 발생의 가능성 2.2.4 지지지반의 선정 기초는 양호한 지반에 지지하는 것을 원칙으로 한다. 2.2.5 기초형식의 선정 (1) 구조성능, 시공성, 경제성 등을 검토하여 합리적으로 기초형식을 선정하여야 한다. (2) 기초는 상부구조의 규모, 형상, 구조, 강성 등을 함께 고려해야하고, 대지의 상황 및 지반의 조건에 적합 하며, 유해한 장해가 생기지 않아야 한다. (3) 기초형식 선정 시 부지 주변에 미치는 영향을 충분히 고려하여야하며, 또한 장래 인접대지에 건설되는 구조물과 그 시공에 따른 영향까지도 함께 고려하는 것이 바람직하다. (4) 동일 구조물의 기초에서는 가능한 한 이종형식기초의 병용을 피하여야 한다. 2.2.6기초는2.2.6.1지반침하침하예측과도한침하, 기울어짐 등이 일어나지 않도록 검토하여야한다. 따라서 기존의 지반관련 자료나 지반 조사결과를 검토하여 지반침하의 유무, 크기, 발생가능성 등을 예측하여야 한다. 2.2.6.2 침하대책 수립 (1) 예상되는 지반침하에 대하여 구조물은 안전성과 사용성을 확보하여야한다. (2) 지반침하가 구조물에 손상을 야기할 가능성이 있는 경우 다음 중 하나의 대책을 세워야 한다. ① 지반침하에 따라 발생되는 응력에 대해 기초가 충분한 강도를 가지도록 한다. ② 지반침하에 따라 기초도 변형하도록 한다. ③ 지반침하의 진행에 따라 침하량을 조절하는 장치를 기초구조에 사용한다. 2.2.7 경사지반 (1) 건축부지의 경사면 특히 구조물의 공사과정에서 생길 수 있는 사면은 반드시 안정성을 확보하여야 한다. (2) 기초형식은 구조물의 규모, 형상, 구조를 고려하여 선정하되 특히 경사지반 특유의 지형과 지반의 상황 에 적합하도록 하여야 한다. (3) 기초를 설계할 때 경사지반 특유의 작용하중과 지형 및 지반의 상황에 유의하여야 하고, 지반의 지지력 과 말뚝의 수평저항 등은 사면의 영향을 고려하여 평가하여야 한다. 2.2.8 지반개량 (1) 연약지반에 구조물을 세우는 경우 시공과정이나 후에 여러 가지 문제가 발생하므로 연약지반의 공학적 조사와 더불어 개량공법 등의 대책을 수립하여야 한다. (2) 개량공법을 선정할 때는 각 공법의 타당성을 충분히 검토하여 지반의 특성 및 주위상황에 적합한 공법 을 선정하여야 한다. 2.2.9 지반의 액상화 (1) 포화모래지반 등 액상화 발생 가능성이 높은 지반 위에 놓이는 기초는 액상화의 피해를 입지 않도록 액상화 발생 가능성을 검토하여야 한다. (2) 액상화 발생 가능성이 있는 지반에 대해서는 KDS 41 17 00에서 정의한 설계지진 규모 및 지반가속도 를 사용하여 내진등급에 따라 현장시험결과를 이용하여 액상화를 평가하여야 한다. 액상화평가결과 대책이 필한 지반의 경우 지반개량공법 등을 적용하여 액상화 저항능력을 증대시

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 783.6.2 설계(지지력 및 침하) 건축분야에서 사용하는 용어와 지반분의 토질 및 기초 전문가의 용어가 이 부분에서 혼용되는 경우 가 있다. 건축분야에서는 허용지지력이란 용어를 잘 사용하지 않는다. 대부분 침하의 범위가 포함된 허 용지내력이란 용어를 적용한다. 지반의 지지력이 충분하더라도 건축물의 기준에서 침하가 건축물의 기 능에 따라 허용 침하가 포함된 허용지내력이 사용된다. 그런데, 지반공학공식에 나오는 침하는 기본침하가 25mm로 되어 있다. 따라서 지반공학자가 제시 하는 허용지내력에는 근본적으로 25mm의 침하가 되어야 그 지반이 그 하중에서 허용지지력을 버티고 있다고 하는 것이다. 이 부분이 간과되다 보니, 기둥으로 떨어지는 독립기초로 설계하는 경우, 하중이 다른 경우 기둥마다 침하가 다르게 계산될 수 있다. 결국, 건축구조에서는 그것에 해당하는 독립기초형 식의 상부건물을 구조계산 하여야 한다. 다음은 직접기초 시 지반의 허용지내력을 법령 별표에서 제시해주기도 하는데, 여기서, 자갈, 모래 지반에서는 침하가 발생한다고 보면 된다. 건축구조 전문가는 당연히 상부 구조물이 기초에 접하는 기 둥의 경계조건이 침하가 0이라고 하였다면, 이것에 대한 설계를 반영하여야 한다. ■ 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 [별표 8] <개정 2021. 8. 27.> 지반의 허용지내력(제18조 관련) (단위 : kN/㎡) 지반 장기응력에허용지내력대한 단기응력에허용지내력대한 경암반 화강암·석록암·편마암·안산암 등의 화성암 및 굳은 역암 등의 암반 4000 각각 의력)에작용하는장기응력(연속적으로힘에의한변형대한허용지내력값1.5배로한다.연암반 판암·편암 등의 수성암의 암반2000 혈암·토단반 등의 모래모래자갈과자갈300암반1000모래와의혼합물200섞인점토또는롬토150또는점토100

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 79KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.1설계기초지반의 지지력 및 침하 4.1.1 기본방침 (1) 기초는 상부구조를 안전하게 지지하고, 유해한 침하 및 경사 등을 일으키지 않도록 하여야 한다. (2) 기초는 접지압이 지반의 허용지지력을 초과하지 않아야하며, 또한 기초의 침하가 허용침하량 이내이고, 가능하면 균등해야 한다. (3) 기초형식은 지반조사결과에 따라 달라지며, 직접기초에서는 기초저면의 크기와 형상, 그리고 말뚝기초 에서는 그 제원, 개수, 배치 등을 결정하여야 한다. 4.1.2 지반의 허용지지력 (1) 지반의 허용지지력은 식 (4.1-1)로 산정한다. 허용지지력：     ⋅⋅   ⋅  ⋅ ⋅     ⋅ ⋅   (4.1-1) 여기서,  ：허용지지력(kN/m2)  ：기초저면 하부지반의 점착력(kN/m2)   ：기초저면 하부지반의 단위체적중량(kN/m3)   ：기초저면 상부지반의 단위체적중량(kN/m3) (  ,   ：지하수위 위치를 고려하여 단위체적중량 값을 환산한다.)  ,  ：표 4.1-1에 표시한 형상계수  ,  ,  ：표 4.1-2에 표시한 지지력계수 내부마찰각  의 함수  ：기초에 근접한 최저지반에서 기초저면까지의 깊이(m), 인접 대지에서 흙파기를 시행할 경우가 예상될 때에는 그 영향을 고려하여야한다.  ：기초저면의 최소폭(m), 원형일 때에는 지름

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 80KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 (2) 지반의 허용지지력은 평판재하시험을 할 경우 재하시험의 최대접지압 을 근거로 하여 지지력계수 ⋅  또는   ⋅  를 식 (4.1-2)와 식 (4.1-3)에 따라 산출한 후 기초의 치수효과와 근입효과를 고 려하여 식 (4.1-1)로 산정할 수 있다. 다만, 이때에는 지반의 성층상태에 주의하여야 하며, 암반층의 경 우 현장재하시험 및 경험적인 방법으로 허용지지력을 산정할 수도 있다. 점토지반의 경우： ⋅  ＝     (4.1-2) 사질지반의 경우：   ⋅  ＝     ⋅  (4.1-3) 여기서,   ,   ：시험에 사용한 재하판의 형상계수로서 (표 4.1-1)  ,  를 사용할 수 있다.   ：재하판의 폭(m) 기초저면의 형상연속정방형장방형원형   0.51.0 0.41.3 1.0+0.3   0.5-0.1   0.31.3  : 장방형 기초의 단변길이  : 장방형 기초의 장변길이 표 4.1-1 형상계수

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 81KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.1.3 침하량의 산정 4.1.3.1 지중응력 기초의 연직하중에 따라 생기는 지중응력의 연직방향성분은 식 (4.1-4)에 따라 산정하며, 등분포하중에 따 른 응력증분은 별도 식으로 정한다.    ⋅  ⋅    (4.1-4) 여기서,   ：지중의 임의 점에서의 연직응력증분(kN/m2)  ：지표면에 작용하는 연직집중하중(kN)  ：지표면에서 임의의 점까지의 깊이(m)  ：하중의 작용점에서 임의의 점까지의 거리(m) 4.1.3.2 압밀침하량압밀침하량산정은 식 (4.1-5)에 따른다. 단, 압축지수 , 압밀계수 를 알 수 있는 경우 침하량을 별도 식으로 산정할 수 있다.            ⋅ (4.1-5) 여기서,  ：침하량(m)  ：침하량을 산정하는 점에서 연직하방으로 측정한 깊이(m)   ：응력   에 대응하는 간극비   ：응력    (＝  ＋  )에 대응하는 간극비    ：건물시공 이전의 Z점에서 유효지중응력(kN/m2) ＝   ＋  ′       ：건물시공 이후의 Z점에서 유효지중응력(kN/m2) ＝       여기서,  ：지반의 습윤단위체적중량(kN/m3)  ′ ：지반의 수중단위체적중량(kN/m3)  ：지하수위(지표면에서 지하수위 상단까지의 깊이, m)  지표면에서 임의의 점까지의 깊이(m)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 82KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.1.3.3 즉시침하량은즉시침하량지반을 탄성체로 보고 탄성이론에 기초한 지반의 탄성계수와 포아송비를 적절히 설정하여 식 (4.1-6)에 따라 산정하거나, 평판재하시험의 하중과 침하량의 관계식 식 (4.1-7)를 이용하여 추정한다. (1) 탄성이론에 따른 계산          (4.1-6) 여기서,  ：즉시침하량(m)  ：기초저면의 형상과 강성에 따라 정해지는 계수, 표 4.1-3 참조  ：기초에 작용하는 단위면적당 하중(kN/m2)  ：기초의 단변길이(원형의 경우는 지름)(m)  ：기초의 장변길이(m)  ：지반의 탄성계수(kN/m2)  ：지반의 포아송비 기초저면 형상기초저면 상의 위치  원형(지름 ) 중앙1.00 장방형(  × )     중앙 10.02.545.02.104.01.963.01.782.51.682.01.521.51.361.12 표 4.1-3 침하계수  (유연한 기초의 경우) (2) 평판재하시험에 따른 추정    ⋅  ⋅   ⋅  (4.1-7) 여기서,  ：평판의 침하량(m)  ：기초의 침하량(m)  ：재하판의 침하계수, 표 4.1-3 참조  ：기초의 침하계수, 표 4.1-3 참조  ：재하판의 폭(m)  ：기초의 폭(m)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 83KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.1.4(1)4.1.4.1허용침하량부등침하허용침하량은 지반의 조건, 기초의 형식, 상부구조의 특성, 주위상황들을 고려하여 유해한 부등침하가 생기지 않도록 정하여야 한다. (2) 지반의 상황에 따라 과대한 침하를 피할 수 없을 때에는 적당한 개소에 신축조인트를 두거나 상부구조 의 강성을 크게 하여 유해한 부등침하가 생기지 않도록 하여야 한다. 4.1.4.2 기초의 증강 기초는 지반의 복잡성, 계산의 정도, 시공의 부실, 부식 또는 인접지에서의 영향 등을 고려하여 필요에 따 라 증강한다. 4.24.2.1기초하중하중일반건축구조물등의 기초설계용 하중은 다음에 따른다. (1) 지반의 지지력을 산정할 때는 KDS 41 10 15에서 규정한 값으로 한다. 다만, 실정에 따라 상부구조 또 는 말뚝에 접하여 지지력에 영향을 미치는 흙의 중량을 가산한다. (2) 침하량을 산정할 때, 구조물의 자중, 침하에 영향을 미치는 적재하중 및 흙의 중량을 가산한 값으로 한 다. 다만, 실정에 따라 흙막이에 따른 배토중량 또는 이것의 일부를 감할 수 있다. 4.2.2 토압⋅수압⋅접지압 지하구조부에서 흙과 접하는 벽에 대해서는 토압과 수압을, 기초판에 대해서는 상부에서 오는 하중에 대응 하는 접지압을 고려하여야 한다. 4.2.3 말뚝에말뚝작용력대하여상부구조에서 전달되는 하중 및 자중에 대응하는 축방향 압축력 또는 인발력이 작용하는 것 으로 보고 실정에 따라 상부구조에서 전달되는 수평력 또는 이의 일부를 횡력으로 고려하여야 한다. 또한 지반침하에 따른 부의 주면마찰력이 발생할 우려가 있을 때에는 이를 고려하여야 한다. 4.2.4 진동⋅반복하중 진동 또는 반복하중을 받는 기초의 설계는 상부구조의 사용상 지장이 없도록 하고 또한 주위에 미치는 영 향도 고려하여 하중을 결정해야 한다. 4.2.5 하중의 기초구조물의조합강도와 지반 및 말뚝의 지지력은 KDS 41 10 15(1.5)에 규정한 하중조합에 따라 적절하게 검 토하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 843.6.3 직접기초 건축분야에서 직접기초는 조금 복잡한 구조를 가진다. 공동주태의 경우 기초 영역이 엄청 크고, 더군 다나, 이것을 독립기초로 보기 어려울 정도로 바닥 슬라브의 기초를 강성이 크게 하여 독립 푸팅에만 하중이 작용된다고 보기도 어렵다. 그렇다고 이것을 강성이 커서 연성기초로 보기도 어렵다. 건축에서는 독립기초, 복합기초, 연속기초, 온통기초로 분류하여 접지압을 산정하도록 하고 있다. 건축 설계에서는 독립기초와 온통기초의 중간 정도 되는 설계방식이 의외로 많이 적용된다. 기둥에 작용되는 하중은 독립푸팅으로 지지력을 평가하지만, 바닥 슬라브는 이것과 상관없이 1m이상의 두께 가 크게 하여 이것이 온통기초인가 독립기초인가 고민스러울 정도가 많다. 건축구조입장에서는 그렇게 해도 바닥 슬라브에 균열이 발생하고 침하가 발생하여 문제가 발생하기 때문으로 생각된다. 직접기초를 적용하기 위해서는 기초 지반의 충분한 지내력이 확보되고, 접지압에 따른 침하 및 부등 침하에 안정하도록 하게 계획하는 것이 안정된 건물 설계라 판단된다. 특히 편심력이 있는 건물의 무게중심의 쏠림, 지진 등에 의한 하중의 편심에 대한 부등침하도 함께 고려하여 접지압을 산정하고, 각 조건에 따라 설계를 한다면 안정된 건물이 될 것이다. 현재까지는 건축구조계산서에 기초에 대한 계산이 누락되는 경우가 많아서, 평가 자체가 누락되는 경우가다음의많았다.기준은 토목기준도 아니고, 공통기준도 아닌 건축물 구조기준이며 건축물의 구조부재인 기초 에 대한 기준이다. 따라서 기준이 없어서 하지 않았다고 하는 데에는 한계가 있을 것으로 판단된다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 85KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.34.3.1직접기초기본사항4.3.1.1허용지내력허용지내력은4.1.2에 규정한 지반의 허용지지력 이하가 되도록 하며, 또한 4.1.3에 따라 산정한 침하량이 4.1.4의 허용침하량 이하가 되도록 정하여야 한다. 4.3.1.2 안전성⋅사용성⋅내구성 직접기초는 예상 최대하중에 대해서 상부구조가 파괴되거나 전도되지 않아야 하고, 일상적으로 작용하는 하중상태에서는 구조물의 사용성이나 내구성에 지장을 주는 과대한 침하나 변형이 발생되지 않도록 하여야 한다.4.3.1.3 직접기초의기초깊이저면은 온도변화에 의하여 기초지반의 동결 또는 체적변화를 일으키지 않으며, 또한 우수 등으 로 인하여 세굴 되지 않는 깊이에 두어야 한다. 4.3.1.4 비탈면과 직접기초의 이격 (1) 보강토옹벽 및 석축 등 연성옹벽의 배면에서 건축물 직접기초까지의 거리 및 연성옹벽 전면에서 건축 물까지의 이격거리는 상호 구조물의 안전에 영향을 주지 않는 범위까지 확보하여야 한다. (2) 비탈면의 상부 및 하부에서 건축물의 직접기초는 지반 및 구조물의 안전에 영향을 주지 않을 정도의 충분한 이격거리를 확보하여야 한다. 4.3.1.5 직접기초의내진설계내진설계를 할 때에는 기초에 대한 하중분포를 고려하여 기초 전체의 안정을 검토하고 특히 지 진으로 액상화가 예측되는 경우에는 적절한 대책을 강구해야 한다. 4.3.1.6 구조물의활동저항양측에서 지표면의 고저차가 있거나 지진 등으로 구조물에 수평력이 작용할 경우 바닥면의 마찰 저항, 근입된 부분의 수동저항 및 그 외 미끄럼방지 돌기에 따른 기초의 활동저항을 검토하여야 한다. 4.3.1.7 지반개량을지반개량실시하여 직접기초를 적용하는 경우에는 4.10에 따라야 한다. 4.3.1.8 직접기초의단면설계단면설계는 KDS 41 30 00(4.10)에 따라야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 86KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.3.2(1)4.3.2.1접지압독립기초독립기초기초판 저면의 도심에 수직하중의 합력이 작용할 때에는 접지압이 균등하게 분포된 것으로 가정하여 식 (4.3-1)로 산정할 수 있다.      ≤  (4.3-1) 여기서,   ：설계용접지압(kN/m2)  ：기초 자중을 포함한 기초판에 작용하는 수직하중(kN)  ：기초판의 저면적(m2)   ：허용지내력(kN/m2) (2) 편심하중을 받는 독립기초판의 접지압은 직선적으로 분포된다고 가정하여 식 (4.3-2)로 산정할 수 있다.    ⋅   ≤  (4.3-2) 여기서,   ：설계용접지압(kN/m2)  ：하중의 편심과 저면의 형상으로 정해지는 접지압계수  ：기초 자중을 포함한 기초판에 작용하는 수직하중(kN)  ：기초판의 저면적((m2)   ：허용지내력(kN/m2) 4.3.2.2 복합기초의복합기초접지압은 직선분포로 가정하고 하중의 편심을 고려하여 식 (4.3-3)으로 산정할 수 있다.    ⋅    ≤  (4.3-3) 여기서,   ：설계용접지압 (kN/m2)  ：하중의 편심과 저면의 형상으로 정해지는 접지압계수  ：기초 자중을 포함한 연직하중의 합 (kN)  ：기초판의 저면적 (m2)   ：허용지내력 (kN/m2)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 87KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.3.2.3 연속기초의연속기초접지압은 각 기둥의 지배면적 범위 안에서 균등하게 분포되는 것으로 가정하여 식 (4.3-4)로 산 정할 수 있다.       ≤  (4.3-4) 여기서,   ：설계용접지압 (kN/m2)  ：인접한 기둥까지 거리의 1/2 범위를 택한 각 기둥의 지배면적 (m2)  ：지배면적 안의 기초 자중을 포함한 각 기둥의 연직하중 (kN)   ：허용지내력 (kN/m2) 4.3.2.4 온통기초는온통기초그강성이 충분할 때 복합기초와 동일하게 취급할 수 있고 접지압은 식 (4.3-3)에 의하여 산정 할 수 있다. 4.3.2.5 강성 등의 고려 강성이 적거나 기둥 하중의 분포에 심한 차이가 있는 연속기초나 온통기초에 대해서는 접지압 분포를 고려 하여야 한다. 4.44.4.1말뚝기초기본사항(1)말뚝은시공 상 지장이 없고 신뢰할 만한 내력이 있는 것을 선택하여야 한다. (2) 말뚝의 허용내력은 4.4.3에 따른다. (3) 말뚝기초의 허용지지력은 말뚝의 지지력에 따른 것으로만 하고, 특별히 검토한 사항 이외는 기초판 저 면에 대한 지반의 지지력은 가산하지 않는 것으로 한다. (4) 말뚝기초의 설계에 있어서 하중의 편심에 대하여 검토하여야한다. 특히 1본의 말뚝에 따라 기둥을 지지 하는 경우는 기초보의 강성 및 내력을 증대시키는 등 주각의 고정에 대한 대책을 강구하여야 한다. (5) 충격력, 반복력, 횡력, 인발력 등을 받는 기초에 있어서는 말뚝기초에 대한 지반의 저항력 및 말뚝에 발 생하는 복합응력에 대하여 안전성을 검토하여야 한다. (6) 동일 구조물에서는 지지말뚝과 마찰말뚝을 혼용해서는 안 된다. 또한 타입말뚝, 매입말뚝 및 현장타설 콘크리트말뚝의 혼용, 재종이 다른 말뚝의 사용은 가능한 한 피해야 한다. (7) 말뚝의 최소간격은 4.4.10의 규정에 따른다. (8) 말뚝머리 부분, 이음부, 선단부는 충분히 응력을 전달할 수 있는 것으로 하여야 한다. 4.4.2 말뚝의 허용지지력 4.4.2.1 타입말뚝의타입말뚝허용지지력은 4.4.2.5에 따른 허용압축응력에 최소단면적을 곱한 값 이하, 재하시험을 할 경우에 는 항복하중의 1/2 및 극한하중 이하 값의 1/3 중 작은 값으로 하고, 재하시험을 하지 않는 경우는 지지력 산정식에 따라 구해지는 극한지지력의 1/3 중에서 가장 작은 값으로 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 883.6.4 말뚝기초 건축분야에서 말뚝기초설계기준은 다음과 같으며, 말뚝 설계에 대한 내용이며, 내용이 설계지준만으 로 말뚝 설계를 하기에는 부족한 부분이 있어 보인다. 말뚝 지지력에 대한 평가가 찾기 어려우며, 건축 에서는 말뚝지지력을 계산한다는 것을 몹시 두렵게 생각하는 것 같다. 건축계획 도면에는 말뚝길이와 설치 지지층을 표시하지 않고 있다. 그렇다면, 말뚝의 설계는 누가하는가, 현장에서 적당한 길이로 설 치하고 적당한 실험으로 실험하고 넘어가는 경우가 많다. 말뚝의 설계는 도면에 표시되어야 하며, 설계 시 말뚝길이를 명시하고, 지지층을 표시하여야 한다. 말뚝 시공하는 장비기술자는 풍화암, 연암을 구별한다. 구별하지 못한다 하더라도 배토되는 흙을 보고 알 수 있다. 따라서 말뚝설계의 표시가 다음과 같이 변경되어야 한다. -현재Fp= 1200kN, 시공 시 재하시험을 통하여 확인할 것. -올바른 표시 Fp = 1200kN, Qa= 1350kN, 말뚝길이 L = 15m, 선단지지말뚝 연암=0.5m Fp = 1200kN, Qa= 1350kN, 말뚝길이 L = 15m, 마찰-지지말뚝 마찰부=8m, 풍화암=2.0m 여기서, Qa 기초 안정계산서에서 산정된 지지력 KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.44.4.1말뚝기초기본사항(1)말뚝은시공 상 지장이 없고 신뢰할 만한 내력이 있는 것을 선택하여야 한다. (2) 말뚝의 허용내력은 4.4.3에 따른다. (3) 말뚝기초의 허용지지력은 말뚝의 지지력에 따른 것으로만 하고, 특별히 검토한 사항 이외는 기초판 저 면에 대한 지반의 지지력은 가산하지 않는 것으로 한다. (4) 말뚝기초의 설계에 있어서 하중의 편심에 대하여 검토하여야한다. 특히 1본의 말뚝에 따라 기둥을 지지 하는 경우는 기초보의 강성 및 내력을 증대시키는 등 주각의 고정에 대한 대책을 강구하여야 한다. (5) 충격력, 반복력, 횡력, 인발력 등을 받는 기초에 있어서는 말뚝기초에 대한 지반의 저항력 및 말뚝에 발 생하는 복합응력에 대하여 안전성을 검토하여야 한다. (6) 동일 구조물에서는 지지말뚝과 마찰말뚝을 혼용해서는 안 된다. 또한 타입말뚝, 매입말뚝 및 현장타설 콘크리트말뚝의 혼용, 재종이 다른 말뚝의 사용은 가능한 한 피해야 한다. (7) 말뚝의 최소간격은 4.4.10의 규정에 따른다. (8) 말뚝머리 부분, 이음부, 선단부는 충분히 응력을 전달할 수 있는 것으로 하여야 한다. 4.4.2 말뚝의 허용지지력 4.4.2.1 타입말뚝의타입말뚝허용지지력은 4.4.2.5에 따른 허용압축응력에 최소단면적을 곱한 값 이하, 재하시험을 할 경우에 는 항복하중의 1/2 및 극한하중 이하 값의 1/3 중 작은 값으로 하고, 재하시험을 하지 않는 경우는 지지력 산정식에 따라 구해지는 극한지지력의 1/3 중에서 가장 작은 값으로 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 89KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.2.2 매입말뚝 및 현장타설콘크리트말뚝 매입말뚝 및 현장타설콘크리트말뚝의 허용지지력은 4.4.2.5에 따른 허용압축응력에 최소단면적을 곱한 값 이하, 재하시험결과에 따른 항복하중의 1/2 및 극한하중의 1/3 중 가장 작은 값으로 한다. 다만, 현장타설 콘크리트말뚝에서 재하시험을 하지 않을 경우에는 지지력 산정식에 따라 구해지는 극한지지력의 1/3 이하 의 값으로 할 수 있다. 4.4.2.3 4.4.2.1에선단개방말뚝있어서선단개방말뚝의 허용지지력을 지지력 산정식에 따라 구할 경우에는 선단폐색효과를 고려 할 수 점성토4.4.2.4있다.마찰말뚝중의마찰말뚝에 대하여는 토질, 말뚝개수, 말뚝간격 및 길이에 따라 무리말뚝으로서 지지력을 검토 한다.4.4.2.5 말뚝재료의 허용응력 말뚝재료의 허용응력은 4.4.6에서 정하는 값으로 하고, 이음 및 세장비에 따른 저감은 4.4.7에 따른다. 4.4.2.6 지반침하의 고려 지반이 침하할 염려가 있는 지층을 관통하고 있는 지지말뚝의 허용지지력에 대해서는 유효한 방법에 따라 부마찰력을 저감하거나 또는 4.4.8에 따라 말뚝에 작용하는 부마찰력을 고려하는 것으로 한다. 4.4.3 말뚝의 허용내력 말뚝기초를 설계할 때 말뚝의 허용내력은 4.4.2에 규정하는 말뚝의 허용지지력 이하로 하며, 침하에 따라 상부구조에 유해한 영향을 주지 않아야 한다. 4.4.3.1 무리말뚝 (1) 다수의 말뚝에 의하여 지지되는 기초에 있어서 무리말뚝으로서의 지지력 및 침하를 검토하여 그 내력 을 정하여야한다. 이때 무리말뚝의 효율은 식 (4.4-1)로 산정할 수 있다.        (4.4-1) 여기서,  ：무리말뚝효율     ：무리말뚝의 극한지지력  ：외말뚝들의 지지력 합 (2) 최근 공동주택 수직증축 시 기존말뚝에 보강말뚝을 추가하는 경우에도 무리말뚝효과를 검토하여 파일 의 내력을 결정하여야 한다. 4.4.3.2 압밀침하의압밀침하우려가 있는 말뚝기초에 있어서 4.1.3.2에 따라 하부지반에 따른 압밀침하량을 검토하여 상부구 조에 유해한 침하가 발생할 우려가 없는가를 확인하여야 한다. 4.4.3.3 말뚝기초의 침하량 말뚝기초의 침하량 산정에 있어서 지지말뚝의 경우는 그의 선단면을, 마찰말뚝의 경우는 마찰반력의 합력 이 작용하는 면을 기초하중의 작용면으로 생각하며, 그 면내에서 하중은 균등하게 분포하는 것으로 볼 수 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 90KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.4 말뚝의 수평내력 (1) 수평력을 받는 말뚝에 대하여는 말뚝재료의 응력이 그 허용 값을 넘지 않도록 검토하고 또한 말뚝이 전 깊이에 걸쳐 회전 또는 횡이동과 같은 지반의 파괴에 대해서 충분히 안전한가를 확인하여야 한다. (2) 수평력을 받는 말뚝에 대하여는 그의 변위가 상부구조에 유해한 영향을 미치지 않는가를 확인하여야 한다. 4.4.5 말뚝의 허용인발저항력 4.4.5.1 허용인발저항력 말뚝에 인발력이 작용하는 경우의 허용인발저항력은 다음과 같이 정한다. (1) 단일말뚝의 허용인발저항력은 4.4.2.5의 허용인장응력에 최소단면적을 곱한 값 이하, 또한 다음 ① 또는 ②에서 정하는 값 이하로 한다. ① 인발시험을 할 경우는 극한하중의 1/3 또는 항복하중의 1/2 중 작은 값 ② 인발시험을 하지 않을 경우는 말뚝의 인발저항력 산정식에 따라 구해진 값 또는 재하시험에 따른 허용 인발저항력의 추정 값 중 작은 값 (2)무리말뚝에 인발력을 작용시킬 경우는 (1)에 정하는 값 외에 식 (4.4-2)의 값 이하로 한다.       ⋅     ⋅ ⋅   ⋅ (kN/개)(4.4-2) 여기서,   ：무리말뚝의 영향을 고려한 말뚝의 허용인발저항력(kN/개)  ：흙의 전단강도(kN/m2)  ：무리말뚝의 개수(개)  ：말뚝길이(m)  ：무리말뚝의 외측을 이은 면으로 둘러싸인 다각기둥의 단면적(m2)  ：무리말뚝의 하단면상에 작용하는 말뚝과 흙의 단위면적당의 중량으로 지하수위 이하의 부분에서는 부력을 고려한다.(kN/m2)   ：무리말뚝의 외측의 말뚝표면을 이은면으로 둘러싸인 다각기둥의 둘레길이(m) 4.4.5.2 말뚝이음의 인장강도 인발력을 받는 말뚝이음의 인장강도는 모재와 동등 이상의 값을 확보하여야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 91KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.6 말뚝재료의 허용응력 4.4.6.1 나무말뚝의나무말뚝허용압축응력은 소나무, 낙엽송, 미송에 있어서 5 MPa, 기타의 수종에 있어서는 KDS 41 33 02 에서 표시한 상시 습윤 상태에 있는 경우의 값과 5 MPa 중 작은 값을 택한다. 여기서 허용지지력은 나무 말뚝의 최소단면에 대해 구하는 것으로 한다. 4.4.6.2 기성콘크리트말뚝의기성콘크리트말뚝허용압축응력은 콘크리트설계기준강도의 최대 1/4까지를 말뚝재료의 허용압축응력으로 한다. 사용하는 콘크리트의 설계기준강도는 35 MPa 이상으로 하고 허용지지력은 말뚝의 최소단면에 대하 여 구하는 것으로 한다. 4.4.6.3 현장타설콘크리트말뚝 (1) 현장타설콘크리트말뚝의 최대 허용압축하중은 각 구성요소의 재료에 해당하는 허용압축응력을 각 구성 요소의 유효단면적에 곱한 각 요소의 허용압축하중을 합한 값으로 한다. (2) 콘크리트의 최대 허용압축응력은 표 4.4-1에 따른다. 단, 수중 또는 안정액 속에서 타설하여야 하는 경 우에는 콘크리트가 물 또는 안정액과 섞이지 않도록 트레미공법 등에 의해 소정의 콘크리트 품질이 확 보되어야 한다. 표의 케이싱 재료는 강재로 제한한다. 표 4.4-1 압축을 받는 콘크리트의 허용압축응력 조건최대허용응력 ① 영구케이싱이 없는 현장타설콘크리트    ② 강관 및 이외 영구케이싱 또는 암 내부의 현장 타설콘크리트    ③ 영구케이싱 내부의 현장타설콘크리트1)    주1) ③의 조건은 다음 사항을 모두 만족시키는 경우에 해당한다. 1. 케이싱의 단면적은 허용압축하중의 계산에 포함하지 않는다. 2. 케이싱은 주변 흙과 접촉되는 전체길이를 축회전 방식(mandrel)으로 설치되어야한다. 3. 케이싱의 두께는 1.75mm 이상으로 한다. 4. 케이싱의 단면은 콘크리트를 구속할 수 있도록 이음부가 없거나 이음부의 강도가 모재 이상이어야 한다. 5. 케이싱 강재의 설계기준항복강도는 콘크리트의 설계기준압축강도의 6배 이상이어야 한다. 6. 케이싱의 공칭직경은 406mm 이하이어야 한다. (3)현장타설말뚝의 보강재의 장기허용압축응력은 항복강도의 40% 이하로 한다. 4.4.6.4 강재말뚝의강재말뚝허용압축력은 일반의 경우 부식부분을 제외한 단면에 대해 재료의 항복응력과 국부좌굴응력을 고려하여 결정한다. 4.4.6.5 말뚝재료의허용인장응력허용인장응력은 4.4.6.1부터 4.4.6.4까지 기술한 단면에 대하여 구하는 것으로 한다. 4.4.6.6 허용전단응력 및 허용부착응력 휨 및 전단을 받는 콘크리트말뚝의 콘크리트 허용전단응력 및 콘크리트에 대한 철근의 허용부착응력은 말 뚝의 종별 및 시공조건에 따라 4.4.6.2, 4.4.6.3에 표시한 콘크리트의 허용압축응력에 대응하여 결정한다. 나무말뚝은 KDS 41 33 00, 강재말뚝은 KDS 41 31 00을 따른다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 92KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.7 말뚝재료의 허용응력 저감 이음말뚝 및 세장비가 큰 말뚝에 대해서는 4.4.6에 정한 말뚝재료의 허용압축응력을 다음과 같이 저감한다. 4.4.7.1 이음말뚝의 저감 이음말뚝에 있어서 이음의 종류와 개수에 따라 말뚝재료의 허용압축응력을 저감한다. 4.4.7.2 무타격 말뚝의 저감 타격력을 전혀 사용하지 않고 시공하는 말뚝의 이음에 대해서는 타입말뚝 이음저감률의 1/2을 택할 수 있다. 4.4.7.3 세장말뚝의 저감 말뚝의 세장비가 큰 말뚝에 있어서 그 말뚝의 재질, 단면의 형상, 지반상황 및 시공방법에 따라 다음 식으 로 산정되는  (%)에 해당하는 비율만큼 말뚝재료의 허용압축응력을 저감한다.      (4.4-3) 여기서,  ：세장비에 대한 저감률(%)   ：말뚝의 세장비  ：재료의 허용압축응력을 저감하지 않아도 되는 세장비의 한계 값(표 4.4-2) 말뚝 종류  세장비의 상한 값1) 현장타설콘크리트말뚝강관PHC말뚝RC말뚝PC말뚝말뚝 10085807060 1301101059080 주 1) 세장비에 따른 말뚝재료의 허용응력 감소를 감안하더라도 세장비의 상한 값 이상의 긴 말뚝은 설계하지 않는 것이 좋다. 표 4.4-2 세장비에 따른 허용응력 감소의 한계 값 4.4.7.4 세장이음말뚝의 저감 이음말뚝으로 세장비가  보다 큰 경우의 허용압축응력에 적용하는 저감률은 위의 각항에 따라 정해진 각 저감률의 합으로 한다. 4.4.8 말뚝에 작용하는 부마찰력 지반침하가 생기는 지역 및 그 가능성이 있는 지역으로 15 m 이상에 걸쳐 압밀층 및 그 영향을 받는 층을 관통하여 타설된 말뚝 설계에 있어서 일반하중에 대한 검토 외에 말뚝 주면에 하향으로 작용하는 부마찰력 에 대해 다음의 각항에 따라 말뚝내력의 안정성을 검토하여야 한다. 4.4.8.1 부마찰력의 검토 부마찰력 검토는 다음 식 (4.4-4) 및 식 (4.4-5)에 따른다.      ≤  (4.4-4)    ≤       (4.4-5)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 93KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 여기서,  ：말뚝머리에 작용하는 하중(kN)  ：부마찰력에 따라 중립점에 생기는 말뚝의 최대 축력(kN)  ：말뚝의 실단면적(m2)   ：말뚝재료의 허용응력(kN/m2)  ：말뚝선단의 극한지지력(kN)  ：중립점에서 하부 말뚝 주면의 마찰력에 따른 극한지지력(kN) 4.4.8.2 단일말뚝의단일말뚝 과 는 다음의 식 (4.4-6) 및 식 (4.4-7)에 따라 산정한다.   ⋅⋅   Ln ⋅ (4.4-6)   ⋅⋅ Ln⋅ (4.4-7) 여기서,  ：말뚝선단의 형상에 따른 계수  값은, 타입콘크리트말뚝이 개단선단으로 지름이 600 mm 이상：0.8 타입말뚝, 매입말뚝은 실정에 따라：1.0~0.6 기타：1.0으로 한다.  ：말뚝의 주장 (m)  ：말뚝주면의 부마찰응력 (kN/m2)  ：말뚝머리에서 중립점까지의 거리 (m)  ：말뚝의 전길이 (m) 4.4.8.3 무리말뚝의무리말뚝각말뚝에 작용하는 부마찰력은 말뚝상호간의 영향을 고려하여 단일말뚝의 을 저감하여 구한 다.  ＝   ⋅  (4.4-8) 여기서,   ：각 말뚝의 부담면적과  와의 비(     )  ：각 말뚝의 부담면적 (m2)  ：말뚝의 중심에서 이웃 말뚝의 중심간 거리를 반경으로 하는 원의 면적 (m2) 4.4.8.3무리말뚝의무리말뚝각 말뚝에 작용하는 부마찰력은 말뚝상호간의 영향을 고려하여 단일말뚝의 을 저감하여 구한다.  ＝   ⋅  (4.4-8) 여기서,   ：각 말뚝의 부담면적과  와의 비(     )  ：각 말뚝의 부담면적 (m2)  ：말뚝의 중심에서 이웃 말뚝의 중심간 거리를 반경으로 하는 원의 면적 (m2)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 94KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.9 말뚝의 침하 4.4.9.1 예상되는침하검토하중에 따른 말뚝의 침하량 및 부등침하량과 말뚝의 침하에 따라 발생하는 기초부재 또는 상부구 조의 응답 값이 설계용 한계 값에 이르지 않도록 검토하여야한다. 침하검토가 중요하지 않은 말뚝기초에서 는 말뚝하중이 설계용 한계 값인 극한지지력의 1/3 이하인 경우에 한해 침하검토를 생략할 수 있다. 4.4.9.2 지중응력 말뚝의 침하량은 말뚝머리에 작용한 하중이 말뚝본체에서 지반에 전달되어 생기는 지중응력을 산정하여 지 중응력의 증가에 따른 지반의 변형을 적분해서 평가한다. 4.4.9.3 말뚝기초가압밀침하일상적으로 작용하는 하중에 대해서 압밀침하가 발생할 우려가 있는 연약점성토층이나 중간모 래층에 지지된 경우에는 말뚝침하량을 즉시침하량과 압밀침하량의 합으로 한다. 4.4.9.4 단일말뚝의 침하량 단일말뚝의 침하량은 연직재하시험 또는 말뚝-지반계를 적절히 모델화한 침하해석에 따라 평가할 수 있다. 4.4.9.5 무리말뚝의 즉시침하량 무리말뚝의 즉시침하량은 간이계산법이나 상세계산법으로 산정할 수 있다. 4.4.9.6 기초의 변형각 및 경사각 기초의 변형각 및 경사각은 원칙적으로 상부구조의 강성을 고려한 해석에 따라 평가하여야 한다. 4.4.9.7 지진의 영향 지진 시 액상화 가능성이 있는 지반에 설치된 말뚝은 액상화 영향을 고려하여 침하량을 평가하여야한다. 또 지진 시 말뚝에 인발력이 작용하는 경우에는 기초의 변형이 인발력에 따른 말뚝의 부상에 따라 발생하기 때 문에 말뚝기초 전체에 대해 검토하여야 한다. 4.4.10 말뚝재료별 구조세칙 4.4.10.1 나무말뚝 (1) 나무말뚝은 갈라짐 등의 흠이 없는 생 통나무 껍질을 벗긴 것으로 말뚝머리에서 끝마구리까지 대체로 균일하게 지름이 변화하고 끝마구리의 지름이 120 mm 이상의 것을 사용한다. (2) 나무말뚝의 양단 중심점을 이은 직선은 말뚝 밖으로 나와서는 안 된다. (3) 나무말뚝은 항상 그 전장이 지하수위 아래에 있는 경우 또는 균해, 충해에 대한 적절한 조치에 따라 내 구성이 보증된 경우 이외에는 사용해서는 안 된다. (4) 나무말뚝을 타설할 때 그 중심 간격은 말뚝머리지름의 2.5배 이상 또한 600 mm 이상으로 한다. 4.4.10.2 기성콘크리트말뚝 (1) 기성콘크리트말뚝은 운반, 타입 또는 매입 등에 따라 균열 또는 파손이 생기지 않는 것이어야 한다. (2) 말뚝의 철근배치 및 피복두께는 원심력을 이용하여 제조한 말뚝의 경우는 KS F 4301, KS F 4303, KS F 4306에 따르는 것으로 하고, 기타 말뚝의 경우는 다음에 따른다. ① 주근은 6개 이상 또한 그 단면적의 합은 말뚝의 실단면적의 0.8 % 이상으로 하고, 띠철근 또는 나선철 근으로 상호 연결한다. ② 주근의 피복두께는 30 mm 이상으로 한다. (3) 기성콘크리트말뚝을 타설할 때 그 중심 간격은 말뚝머리지름의 2.5배 이상 또한 750 mm 이상으로 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 95KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.10.3 강재말뚝 (1) 강재말뚝은 운반, 타입 또는 매입 등에 대해 충분한 강도를 갖도록 그 단면을 정하고 필요에 따라 보 강재를 설치하여야 한다. (2) 강재는 부식에 대해 검토하고 필요하면 유효한 대책을 강구하여야 한다. (3) 강재말뚝을 타설할 때 그 중심 간격은 말뚝머리의 지름 또는 폭의 2.0배 이상(다만, 폐단강관 말뚝에 있어서 2.5배) 또한 750 mm 이상으로 한다. 4.4.10.4 타입말뚝 (1) 타입에 사용하는 기성말뚝은 나무말뚝, 기성콘크리트말뚝 및 강재말뚝의 각각에 대하여 4.4.10.1부터 4.4.10.3까지를 만족하는 것이어야 한다. (2) 타입말뚝의 사용에 있어서 타격에 따라 말뚝체를 손상함이 없이 소정의 관입조건이 얻어지기까지 타 입하여야 한다. 4.4.10.5 매입말뚝 (1) 매입말뚝에 사용하는 기성콘크리트말뚝 및 강재말뚝에 대하여는 각각 4.4.10.2 및 4.4.10.3을 만족하는 것으로 한다. (2) 매입말뚝의 저부는 지지층에 확실히 도달시키는 것으로 하고, 선단지지력이 유효하게 발휘되도록 조치 를 강구하여야 한다. (3) 매입말뚝을 배치할 때 그 중심 간격은 말뚝머리지름의 2.0배 이상으로 한다. 4.4.10.6 현장타설콘크리트말뚝 (1) 현장타설콘크리트말뚝의 시공에 있어서 공벽의 붕괴, 보링 및 굴착기기를 뺄 때의 흡인현상 등에 따라 지지층이 교란되지 않도록 충분한 고려를 하여야한다. 또한 공저의 슬라임에 대한 제거대책을 강구하여 야 한다. (2) 현장타설콘크리트말뚝의 단면적은 전길이에 걸쳐 각 부분의 설계단면적 이하이어서는 안 된다. (3) 현장타설콘크리트말뚝의 선단부는 지지층에 확실히 도달시켜야 한다. (4)현장타설콘크리트말뚝은 특별한 경우를 제외하고 주근은 4개 이상 또한 설계단면적의 0.25% 이상으로 하고 띠철근 또는 나선철근으로 보강하여야한다. 이 경우 철근의 피복두께는 60 mm 이상으로 한다. (5) 저부의 단면을 확대한 현장타설콘크리트말뚝의 측면경사가 수직면과 이루는 각은 30˚ 이하로 하고 전단 력에 대해 검토하여야 한다. (6) 현장타설콘크리트말뚝을 배치할 때 그 중심 간격은 말뚝머리 지름의 2.0배 이상 또한 말뚝머리 지름에 1,000 mm를 더한 값 이상으로 한다. (7) 케이싱이 없는 현장타설콘크리트말뚝의 설계균열모멘트( ⍉  )는 식 (4.4-9)에 따라 구할 수 있다. ⍉      ×  (4.4-9) 여기서,   콘크리트의 압축강도(MPa) 4.4.11 말뚝기초의 기초판 설계 (1) 말뚝기초에 있어서 말뚝의 반력을 기초판 저면에 작용하는 집중하중으로 보고 KDS 41 30 00의 규정에 따라 단면을 산정한다. (2) 기초판 주변으로부터 말뚝 중심까지의 최단거리는 말뚝지름의 1.25배 이상으로 한다. 다만, 말뚝머리에 작용하는 수평하중이 크지 않고 철근의 정착에 문제가 없는 경우의 기초판은 말뚝의 수직외면으로부터 최소 100 mm 이상 확장한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 963.6.5 건축물 말뚝기초 내진해석 및 상세 건축분야에서 말뚝기초의 내진설계를 하지 않고 있지만, 공통코드에서도 지진하중을 말뚝머리에 작 용하도록 하고 있으며, 말뚝기초의 내진상세에 대한 내용도 포함되어 있다. 이것은 KBC에서도 있던 것 이며, 그대로 가져온 것이다. 앞에서 설명하였듯이 FEMA, BSLJ(Building Standard Law of Japan)에서도 같은 것이 있기 때문에 이 미 건축에서도 이것을 해야 된다는 것은 인지하고 법령이나 기준에서는 모든 준비가 끝났다. KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.12 말뚝기초의 내진해석 (1) 말뚝기초의 내진해석에서는 기초지반과 상부구조물의 특성을 고려하여 지진하중을 말뚝머리에 작용하 는 등가정적하중으로 환산한 후 정적해석을 수행한다. (2) 무리말뚝의 경우 무리말뚝 해석을 통하여 구조물 의 하중을 각 단일말뚝에 분배하고, 이 때 가장 큰 하 중을 받는 단일말뚝에 대하여 등가정적해석을 수행한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 97KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.13 말뚝기초의 내진상세 (1) 내진설계범주 C 또는 D로 분류된 구조물에 사용하는 콘크리트 말뚝의 띠철근 및 나선철근은 KDS 41 30 00(4.3 및 4.18)에서 규정하고 있는 갈고리 상세에 따라 배근하여야한다. (2) 내진설계범주 C 또는 D로 분류된 구조물에 사용하는 말뚝의 이음부는 다음 중 작은 값에 견딜 수 있어 야 한다. ① 말뚝재료의 공칭강도 ② KDS 41 17 00(8.1.2.3)의 특별지진하중으로 부터 발생된 축력, 전단력, 모멘트 (3) 내진설계범주 C 또는 D로 분류된 구조물에서 프리텐션이 사용되지 않은 기성콘크리트말뚝의 종방향 주 철근비는 전체 길이에 대해 1 % 이상으로 하고, 횡방향철근은 직경 9.5 mm 이상의 폐쇄띠철근이나 나 선철근을 사용하여야한다. (4) 내진설계범주 C로 분류된 구조물의 현장타설말뚝에서 종방향 주철근은 4개 이상 또한 설계단면적의 0.25% 이상으로 하고, 말뚝머리로 부터 다음에 규정하는 최댓값의 구간에 배근하여야한다. ① 말뚝길이의 1/3 ② 말뚝최소직경의 3배 ③ 3.0m ④ 말뚝의 상단으로부터 식 (4.4-9)에 따라 계산한 설계균열모멘트가 KDS 41 10 15(1.5)의 하중조합을 반 영하여 산정한 소요휨강도를 초과하는 지점까지의 거리 (5) 현장타설말뚝의 횡방향철근은 직경 10 mm 이상의 폐쇄띠철근이나 나선철근을 사용하고, 간격은 말뚝 머리부터 말뚝직경의 3배의 구간에는 주철근직경의 8배와 150 mm중 작은 값 이하로 하고, 나머지 구 간의 간격은 주철근직경의 16배를 초과하지 않아야한다. (6) 내진설계범주 D로 분류된 구조물에 사용되는 현장타설말뚝의 종방향 주철근은 4개 이상 또한 설계단면 적의 0.5% 이상으로 하고, 말뚝머리로 부터 다음에 규정하는 최댓값의 구간에 배근하여야한다. ① 말뚝길이의 1/2 ② 말뚝최소직경의 3배 ③ 3.0 m ④ 말뚝의 상단으로부터 식 (4.4-9)에 따라 계산한 설계균열모멘트가 KDS 41 10 15(1.5)의 하중조합을 반 영하여 산정한 소요휨강도를 초과하는 지점까지의 거리 (7) 내진설계범주 D로 분류된 구조물에 사용하는 말뚝은 기초판과의 구속에 따른 인발력 및 휨모멘트에 의 해 발생되는 축력을 조합하여 설계하여야하며, 말뚝의 인장강도의 25 % 이상 발휘할 수 있도록 기초판 속으로 정착하여야한다. 또한 말뚝머리의 정착은 다음의 규정을 만족하여야 한다. ① 종방향 주철근 직경의 12배 ② 말뚝 최소직경의 1/2 ③ 305 mm (8) 내진설계범주 D로 분류된 구조물에 사용되는 현장타설말뚝의 종방향 주철근은 4개 이상 또한 설계단면 적의 0.5% 이상으로 하고, 말뚝머리로 부터 다음에 규정하는 최댓값의 구간에 배근하여야한다. ① 인발에 대한 정착은 다음 중 최솟값에 저항할 수 있어야한다. 가. 말뚝의 종방향 주철근의 공칭인장강도 나. 철골부재의 공칭인장강도 다. 말뚝과 지반 사이의 마찰력의 1.3배 ② 비틀림 저항에 대한 정착은 KDS 41 17 00(8.1.2.3.)의 특별지진하중에 의해 발생되는 축력, 전단력, 휨 모멘트를 저항하도록 설계하거나 또는 말뚝의 축력, 휨, 전단에 대한 공칭강도를 저항할 수 있어야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 3 장 관련 법령 및 변경된 구조기준 (사)대한건축학회해석- 983.6.6 병용기초와 말뚝전면복합기초 건축분야에서 적용이 잘되고 있지 않지만, 최근에 삼축 내진말뚝을 적용하여 말뚝 전면 복합기초를 적용한 병용기초가 있다. 향후에는 폭이 좁고 높은 건물에 지진 시 전도를 방지하는 목적으로도 말뚝 전면복합기초가 활용될 것으로 판단된다. KDS 41 20 00(2019,03.14) : 건축물 기초 구조 설계기준 4.54.5.1병용기초기본사항병용기초는각기 다른 2종류 이상의 기초형식을 병용하는 것으로 병용기초의 설계에 있어서 단독의 직접기 초 또는 말뚝기초보다 그 거동이 복잡하기 때문에 기초와 지반의 상호 조건을 신중하게 고려해서 설계하여 야 4.5.2한다.병용기초의 형식 및 설계조건 병용기초의 형식은 크게 이종기초 및 말뚝전면복합기초(Piled Raft Foundation)로 분류할 수 있으며, 다른 기초와 마찬가지로 지지력과 침하량에 대하여 검토해야 하고, 설계에서 요구하는 지지력 이상과 구조적인 안전을 확보할 수 있는 허용침하량을 확인하여야 한다. 4.5.3 이종기초 (1) 이종기초에는 여러 가지의 조합이 가능하지만 다음과 같은 기초형식의 조합에 적용한다. ① 직접기초와 말뚝기초 ② 기초슬래브의 형식 또는 지지층이 다른 직접기초 ③ 지지형식 또는 시공법이 다른 말뚝기초 및 지지층이 다른 말뚝기초 (2) 직접기초 부분 및 말뚝기초 부분은 각각 개별적으로 다음에 대하여 검토하여야 한다. ① 직접기초 부분 가. 기초지반의 지지력, 침하량(전체침하량 및 부등침하량), 활동저항을 4.3에 준해서 검토한다. 나. 각 하중조합에 따라 산정된 부재응력에 대해 기초판을 검토한다. ② 말뚝기초 부분 가. 각 하중조합에 따른 말뚝기초의 연직지지력 및 침하량, 인발저항력 및 인발량, 수평지지력 및 수평변 위량을 4.4에 준해서 검토한다. 나. 각 하중에 따라 말뚝체 및 이음부에 발생하는 응력에 대해 말뚝체의 단면을 설계한다. (3) 이종기초에 있어서는 개개의 기초에 대한 연직 및 수평방향의 지지특성과 변형특성을 정밀하게 평가하 고, 기초보를 포함한 상부구조와 기초구조와의 변위의 적합조건과 응력의 평형조건을 고려한 해석을 수 행하여야 한다. 또한 침하나 변형에 따라 상부구조에 유해한 장해가 생기지 않아야 하며, 부가응력에 대해서도 각 부재가 충분한 내력을 확보하고 있는지 확인하여야 한다. 4.5.4 말뚝전면복합기초 (1) 말뚝전면복합기초는 직접기초와 말뚝기초가 복합적으로 상부구조를 지지하는 기초형식으로서 직접기초 의 설계요구조건을 기본으로 하고, 말뚝체 및 말뚝머리 접합부 등의 관련 부분에 대한 설계요구조건을 동시에 만족하여야 한다. (2) 말뚝전면복합기초는 다음의 사항을 검토하여 안전성을 확인하여야 한다. ① 상부구조에 대하여 영향을 줄 수 있는 기초부재의 변형 및 변형각이 구조적인 안전성을 확보할 수 있 는 허용치 이내가 되도록 해야 한다. ② 기초부재에 작용하는 각 부재의 응력, 변형각, 균열폭 등에 대하여 검토하여야 한다. ③ 기초지반의 연직지지력, 침하량을 검토하고 전면기초판 하부 지반의 다짐도를 확인해야 한다. 또한 KDS 41 10 10(10)에 따라 시험을 실시하여 말뚝 및 기초지반의 안전성을 확인하여야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 99제 4 장 건축물 기초공법 선정 및 설계(건축, 지반) 4.1 건축물 기초 공법 선정 건축물의 기초 공법 선정에서는 토목분야와 다르게 건축주 또는 시행자의 의지가 반영된다. 토목 분 야의 공공구조물의 경우 안정성과 경제성이 모두 중요한 공법선정에 중요한 요소가 된다. 건축물의 기초 선정에는 안정성은 필수 요소이며, 경제성 보다는 시행자와 건축주의 의도에 따라 공법이 선전된다고 보아야 한다. 건축주의 의지가 안전율을 겨우 기준을 넘길 정도만 되도록 하는 의 지라면, 기초 선정에서 경제성이 중요한 요소가 되겠지만, 건축주의 의지가 튼튼한 건물의 기초를 원한다 면, 경제성은 중요하지 않다. 박물관, 데이터 센터, 진동에 민감한 작업 공간 등 다양한 요인에 의하여 기 초의 선정은 건축물에서는 건축계획자와 건축주의 의지에 따라 선정된다. 쇠를 좋아하지 않는 건축주 라면 충분히 안정성을 확보하면서 쇠의 재질이 들어가지 않는 공법을 적용할 것이고, 지진시 안정성을 확보를 원하는 건축주라면 튼튼한 내진말뚝으로 적용하게 될 것이다. 공공건물의 경우 예를 들면, 학교, 어린이 센터, 소방서, 호텔, 구청, 도청, 시청 등 공공시설물에서는 안전성이 충분히 반영되어야 하면서 경제적인 측면이 고려되어야 할 것이다. 기초의 선정에서 첫 번째 작업은 직접기초가 가능한 것인가를 판단하는 것이다. 직접기초의 경우 건물바닥슬라브가 지반에 직접 접하게 되어, 건축분야에서 사용되는 지정이라는 부분이 중요한 역할을 한다. 예를 들면, 바닥 슬라브의 계획된 부분의 지반이 허용지내력 이하인데, 2m내외의 하부에 암반이 있다고 하면 호박돌, 전석, 잡석, 모래 등으로 대체하여 기초를 보강할 수 있다. 토목 분야에서는 이러한 경우 쇄석치환, 잡석치환 등으로 명명되는 공법이 있지만, 건축에서는 지정이라는 용어가 쓰인다. 특히 이러한 경우 부등침하가 발생되지 않도록 관리하여야 한다. 한국에서는 오래전부터 집짓기 전에 기초를 다지는 지경다지기 문화가 있었다. 커다란 돌이나 무거운 나무를 줄로 잡아당겨 동다짐을 하는 방법이며, 마을에 집을 짓는 경우 마을 사람들이 보름 이상으로 다지는 일을 하였다. 최근에 주택을 지을 때, 백호우로 서너 번 다져서는 절대로 부등침하를 방지할 수 없다. 지경다지기를 할 수 없다면, 집의 무게만큼 흙을 파내어 하는 보상기초가 부등침하를 방지 할 수 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 100※ 참조 : https://www.kogl.or.kr/recommend/recommendDivView.do?recommendIdx=8584&division=img[그림4.1]무형문화재제9호철원상노리지경다지기 기초의 계획에서 기초를 계획하는 데는 현대 건축에서 새로운 접근이 필요하다. 예를 들면, 공동주 택인 대단지 아파트의 경우 과거에는 전혀 생각하지 못했던 구조이다. 특히 도심지에서는 지하구조를 지하주차장으로 활용하면서 상부 건축물을 지탱하고 있는 커다란 블록이 되어 거동한다. 이것을 과거의 방식으로 접근하여 설계한다면 과대한 설계가 될 수 있다. 지하구조가 암반위에 커 다란 구조로 지진하중을 버티도록 계획되어 있다면 이것은 거의 암반하고 비슷한 구조이며, 상부에 있는 개발 아파트는 기반위에 있는 것과 같이 거동될 것이다. 그런데 이것을 지반의 증폭계수, 즉 지표면 가속도에 따라 S3, S4로 설계한다면 엄청난 과대 설계 가 될 수 있다. 지하구조가 내진설계가 되고 기초까지 기반암에 일체화 되도록 하는 설계는 상부 아 파트를 기반암에 있는 것과 같이 거동하기 때문에 설계기준에서도 이런 경우 S1으로 하여도 된다고 하였다. 그러나 정확한 이해부족으로 기초와 지하구조는 지진 시 파괴되도록 계획하고 상부 구조물은 엄청난 과대설계를 하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 이제는 현대 건축에 맞는 건축계획이 되어야 하고, 건축물의 세부 구조특성과 함께 매스체로서의 형상 특성과 지반거동 특성을 반영한 전반적인 기초 계획과 기초공법 선정이 되어야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 101기초 공법의 선정은 구조계획이나 지반 공학적 접근에 앞서 건축계획에서 건물의 용도에 적합한 기초를 건축주 또는 건축물 기능에 따라 우선적으로 계획하여야 하고 그것에 따라 공학적인 계획이 되어야 한다. 기초 계획에서 건축학적 계획 없이 건물의 계획되면서 건물의 기능과 목적이 다르게 되는 경우가 많 게 된다. 박물관, 컴퓨터 데이터 센터 등은 지진 시 진동에 민감하여 건축물 계획함에 면진장치로 계획되 어야 하고, 이때도 말뚝기초 등이 적용되는 경우는 건축 계획학적으로 우선 기초에 대한 방향성을 건 축 계획 분야에서 정하여야 한다. 피사의 사탑은 “토질역학” 교과서 표지에 종종 나오는 건물 중에 하나인데, 이것이 토질 및 기초 공 학자가 실수를 하지 않도록 하기 위해서 보여주는 사진이다. 건물을 당초에 기울어지도록 지은 것이 아니고, 시간이 지나 점점 기울어져, 건물을 처음 사용 목적과 다르게 관광 상품이 된 건축물이다.[그림 4.2] 참고도서 토질역학 교과서 건축의 최고라고 하는 이탈리아에서도 기초에는 돈을 아끼려고 한 거 같다. 물론 몰라서 그런 것도 있 고, 알면서 설마 하는 마음에서 일부 말뚝의 길이를 감소시키거나, 기초예산을 줄여 상부건축물에 쓰거 나 이윤으로 남기는 일에서 시작될 수도 있다. 건축계획에서 기초에 대한 예산을 어떻게 확보하고 계획하는 것이 어찌 보면 가장 중요한 요소이기 도 하다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 102기초는 크게 직접기초와 말뚝기초로 구분될 수 있으며, 직접기초는 건물의 접지압이 지반(땅)의 허용 지내력 이하가 될 때 가능한 설계이며, 그 중요성이 높기 때문에 건축법령으로 제시하고 있다. 건축물의 접지압이 지반의 허용지내력 이상인 경우는 대부분 말뚝기초 또는 지정이라고 하는 치환공법이 적용된다.마야문명의 피라미드가 큰 지진에도 무너지지 않고 유지되는 데는 기초하부의 엄청난 호박돌기초 가 튼튼하게 버티고 있었기 때문일 수 있다. 이것이 이러한 기초가 있었다고 하는 것은 건축가 입장에 서는 큰 관심이 되지 못하고 있으나, 기초가 허술했던 그 주변의 건축물은 모두 사라지고 기초가 튼튼 했던 건축물만 모습을 유지하고 오랜 세월을 버텨 온 것으로 보인다. 건축 계획에서 기초의 중요함이 얼마나 중요한 것인지 건축주나 시행자를 만나는 건축계획자가 하지 않으면 기초는 영원히 건축에서 묻혀 버리고, 시간이 지나면서 그 건물도 또한 세월 속에 묻혀 버리게 될 것이다. 결국 건축가는 건축물과 함께 살아가는데, 건축물이 세월과 함께 사라진다면, 결국 건축가 는 세월 속에서 자본에 잠식되고 없어지지 않을까 생각된다. [그림 4.3] 마야문명의 쿠쿨칸 피라미드 최근의 도시건축에서 빠른 발전 속도로 공동주택(아파트)에서 수직 증축을 하려고 할 때, 결국 포기 하게 되는 것이 기초보강에서 답을 찾지 못하는 경우가 많다. 당초 계획에서 기초 계획이 잘되었다면, 수직 증축 시 어느 정도 수직 증축이 발생해도 감당할 수 있을 수 있지만, 기초에 투자하는 방식은 지 나치게 경제적으로 하기 때문에 결국은 그것에 손해는 건축을 사용하고 있는 소비자가 되고, 결국에는 그 건물은 수직 증축이 불가능하게 된다. 수직 증축에서 기준은 현재의 기준을 적용하게 된다면 건축에서 생각하고 있는 비용보다 크게 증가 할 것이고 무리한 설계는 지진발생 시 더 큰 피해로 발생될 것이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1034.2 직접기초의 설계 및 검토 4.2.1 직접 기초의 약식 검토 건축물 기초 내진설계시 필수 검토 항은 다음과 같다. - 지반의 지지력 - 지반의 침하 - 지반의 부등침하 - 지진 시 발생되는 전도, 활동 건축물의 기초는 크게 독립기초, 연속기초, 전면기초로 나누어서 검토할 수 있다. 국내에서는 전면기초와 독립기초가 병용기초, 말뚝과 직접기초가 병용된 복합기초(piled raft foundation)이 설계기준에 있다 건축법령에 제시한 지반의 지지력 조건은 다음과 같다. 매트기초의 경우 전문가의 지내력 평가가 없는 경우, ‘건축물의 구조기준 등에 관한 규칙’ 별표 8에서 제시하는 허용지내력 이내로 건축물 바닥기초 접지압이 작게 산정되어야 한다. 접지압 산정 시 기초 내 진설계에 의한 지진 시 편심에 의한 접지압을 산정하여야 한다. 표에서 자갈층인 경우 300kPa로 건축물이 1층에 평균 무게가 15kPa압력으로 가정한다면, 19층, 모래 섞 인 자갈층 12층, 모래 섞인 점토는 9층, 모래 점토는 6층 정도로 할 수 있다. 토사지반의 경우 불확실성이 크기 때문에 치환 자갈층 또는 쇄석층을 제외하고는 안전율을 상당히 높게 산정하여 설계한다. 따라서 약 식으로 검토하는 범위에 50%정도가 적당하다고 판단되며, 허용지내력 침하기준은 25mm로, 침하기준이 작은 경우는 더 낮추어야 한다. 암반의 경우, 연암 이상은 1000kPa로 절리와 파쇄대가 존재하지 않는 경우 60층 이상 가능하다. 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 [별표 8] <개정 2021. 08. 27.> [표 4.1] 지반의 허용지내력(제18조 관련) (단위 : kN/m2) 지반 장기응력에허용지내력대한 단기응력에허용지내력대한 경암반 화강암 석록암 편마암 안산암 등의 화성암 및 굳은 역암 등의 암반 4,000 각각 장기응력(연속적 으로 작용하는 힘에 의한 변형력)에 대한 허용지내력 값의 1.5 배로 한다. 연암반 판암·편암 등의 수성암의 암반2,000 혈암·토단반 등의 모래모래자갈과자갈300암반1,000모래와의혼합물200섞인점토또는롬토150또는점토100

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 104암반이라도 지층이 불균형적인 경우는 부등침하로 인한 문제가 발생될 수 있어, 고층의 경우 지반 전문가에 대한 평가를 받는 것이 합리적이다. 다음 그림은 건축학 개론에서 설명하고 있는 ‘지정’이라는 용어인데, 기초공학에서는 잘 사용되지 않는 단어이지만, 건축분야에서는 사용되는 단어이다. 그림 상으로 기초 바닥이 직접 흙에 접하는 경우 를 방지하거나, 압축성을 높이기 위함으로 추정된다. [그림 4.4] ‘지정’ 용어정리(건축학 개론, 이광노 외14, 문운당) 4.2.2 접지압의 산정 건축물 기초의 접지압의 산정은 기초 설계에서 가장 기본이 된다. 국가기준센테에서 제시한 건축물 기초 구조기준(KDS 41 20 00)에서 제시하고 있는 방법은 다음과 같다. KDS 41 20 00 : 건축물 기초구조 설계기준 4.3.2(1)4.3.2.1접지압독립기초독립기초기초판 저면의 도심에 수직하중의 합력이 작용할 때에는 접지압이 균등하게 분포된 것으로 가정하여 식 (4.3-1)로 산정할 수 있다.      ≤  (4.3-1) 여기서,   ：설계용접지압(kN/m2)  ：기초 자중을 포함한 기초판에 작용하는 수직하중(kN)  ：기초판의 저면적(m2)   ：허용지내력(kN/m2)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1052) 편심하중을 받는 독립기초판의 접지압은 직선적으로 분포된다고 가정하여 식 (4.3-2)로 산정할 수 있다    ⋅   ≤  (4.3-2) 여기서,   ：설계용접지압(kN/m2)  ：하중의 편심과 저면의 형상으로 정해지는 접지압계수  ：기초 자중을 포함한 기초판에 작용하는 수직하중(kN)  ：기초판의 저면적((m2)   ：허용지내력(kN/m2) 4.3.2.2 복합기초의복합기초접지압은 직선분포로 가정하고 하중의 편심을 고려하여 식 (4.3-3)으로 산정할 수 있다.    ⋅    ≤  (4.3-3) 여기서,   ：설계용접지압 (kN/m2)  ：하중의 편심과 저면의 형상으로 정해지는 접지압계수  ：기초 자중을 포함한 연직하중의 합 (kN)  ：기초판의 저면적 (m2)   ：허용지내력 (kN/m2) 4.3.2.3 연속기초의연속기초접지압은 각 기둥의 지배면적 범위 안에서 균등하게 분포되는 것으로 가정하여 식 (4.3-4)로 산 정할 수 있다.      ≤  (4.3-4) 여기서,   ：설계용접지압 (kN/m2)  ：인접한 기둥까지 거리의 1/2 범위를 택한 각 기둥의 지배면적 (m2)  ：지배면적 안의 기초 자중을 포함한 각 기둥의 연직하중 (kN)   ：허용지내력 (kN/m2) 4.3.2.4 온통기초는온통기초그강성이 충분할 때 복합기초와 동일하게 취급할 수 있고 접지압은 식 (4.3-3)에 의하여 산정 할 수 있다. 4.3.2.5 강성 등의 고려 강성이 적거나 기둥 하중의 분포에 심한 차이가 있는 연속기초나 온통기초에 대해서는 접지압 분포를 고려 하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 106설계기준에 명시된 방법으로 하는 경우, 편심이 있는 경우, 설계자가 복잡할 수 있다. 건축물에서 편심이 있는 경우는 풍하중과 지진하중이 작용되는 경우이다. 완벽한 독립기초로 설계되는 경우에 기둥의 모멘트로 인한 기초의 회전력이 발생되는 경우가 편심이 발생될 수 있다. 건축물 설계에서 독립기초 구분이 모호한 경우가 많이 발생한다. 온통기초와 독립기초가 혼합된 경우로 설계되는 경우가 많은데, 건축물에서는 특수한 조건이 아닌 이상은 직접기초에서 대부분 온통 기초에 속한다고 볼 수 있다. 복합기초로 구성되는 온통 기초이다. 다음 그림은 건축학 개론에서 표시 하고 있는 기초의 형식을 표시한 것이다. 그림에서 직접기초에는 독립기초와 복합기초가 있고, 바닥 전체가 기초로 하는 온통기초가 있다. [그림 4.5] 기초의 형식(건축학 개론, 이광노 외14, 문운당) 접지압의 계산은 크게 다음과 같이 구별하여 산정할 수 있다. ① 편심 없는 독립기초 ② 편심이 있는 독립기초 ③ 복합기초(편심력 항상 있음) ④ 연속기초 ⑤ 편심 없는 온통기초 ⑥ 편심이 있는 온통기초 ⑦ 보상기초(소규모 주택) ⑧ 치환기초 : 그림과 같이 기초바닥과 지지층 사이에 1~2m정도의 연약층이 있는 경우

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 107[그림 4.6] 직접기초 1) 편심 없는 독립기초     ≤ (4.3-1) 여기서,  ：설계용접지압(kN/m2)  ：기초 자중을 포함한 기초판에 작용하는 수직하중(kN)  ：기초판의 저면적(m2)  ：허용지내력(kN/m2) 건축물에서는 독립기초의 구조물의 경우가 찾기가 어렵다. 창고나 특수 시설물에서는 다음 그림과 같이 구조로 되는 경우, 수평력이 없는 조건에서의 기둥에 발생하는 힘이 축력만 작용되는 경우 적용 된다. 건축물에서는 독립기초와 복합기초 구별이 어려울 때가 많다. 바닥슬라브가 기초와 일체형 구조 슬라브인지 아닌지에 따라 독립기초와 복합기초로 분류 될 수 있다. 각 기둥에 작용되는 하중이 이웃 한 기초에 영향을 주게 된다면 복합기초이고, 독립적으로 움직이는 경우 독립기초이다. 특히, 독립기초 에서는 각각의 침하가 중요한 설계 요소이다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 108[그림 4.7] 기둥하부에 작용되는 독립기초 그림에서 건축물에 독립기초의 침하 허용 기준이 중요함을 보여주는 해석이다. 예를 들면, 독립기초 의 허용 침하를 10mm로 정한다면, 기초 바닥부를 고정으로 해석하는 것이 아니라, 변위 조정 해석을 수행하여 구조물 설계를 하여야 한다. 그렇지 않은 경우, 독립기초의 침하로 인하여 구조물에 균열이나 파괴가 될 수 있다. 건축에서 기초는 대부분 고정으로 해석을 수행하는데, 기초의 침하기준을 명시하고, 그 침하에 대한 건축물 설계 시 반영을 하여야 한다. 교량 설계에서는 이러한 방법을 적용하여 상판 침하기준을 보통 10mm가 침하되어도 손상되지 않도록 한다. [그림 4.8] 독립기초 침하 허용에 따른 구조 해석 사례

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 109편심이 없는 독립기초의 경우 건축물에서는 다음과 같다.  ：기둥에 작용되는 축력 또는 반력과 같다.  ：기초판의 바닥 면적과 같다. [그림 4.9] 편심이 없는 독립기초 구조 해석 사례 2) 편심이 있는 독립기초 건축물에 대한 독립기초의 경우 대부분은 편심이 작용된다. 풍하중과 지진하중으로 인하여 다음과 같이 건물에 편심력이 작용되기 때문이다. 건축물 설계에서 독립기초에서 지진하중과 풍하중을 고려하면서 기초와 기둥이 만나는 부분을 핀 (회전구속 자료조건)으로 하는 경우 다음 그림과 같이 모멘트가 바닥부에 발생하지 않는다. 그러나 기 초 도면에서는 철근이 기초와 일체화 되도록 하는 조건으로 되어 있다. 기둥에 전단력이 작용되는 것 은 풍하중과 지진력이 작용되어 수평력이 있다는 것을 의미하며, 고정 조건으로 할 때는 기둥에서는 축력과 모멘트, 전단력이 산정되어야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 110[그림 4.10] 편심이 있는 독립기초 구조 해석 사례 앞에서 계산한 결과에 대한 기초 도면이다. 이러한 경우, 기초와 접하는 부분이 강결로 되어 잘못된 결과를 보인 것이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 111[그림 4.11] 기둥 및 벽체 + 기초 다우얼배근 상세도 다음은 풍하중과 지진하중에 의한 수평하중이 산정될 것을 보이는 것이며, 지진하중의 경우 밑면 전단력이 건물 총 무게 4342.8kN의     을 곱하여 산정한 828.0kN이 산정되었다. 풍하중에 의한 수평력은     이다. 건물의 조건에 따라 다르지만 지진력은 건물하중의 10~20%범위이 고, 풍하중은 1~3%로 산정된다. 편심이 없는 경우는 지지력과 침하에 대하여만 검토하면 되는데, 편심이 있는 경우는 기초는 회전에 대한 전도와 수평력에 대한 활동에 대하여 안정을 포함되어야 한다. 기둥을 핀으로 모델할 수 있는 조건은 그림에서 표시한 것같이 되어 있는 부분이다. 콘크리트 기둥의 경우는 대부분 기초에서는 강결로 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. [그림 4.12] 기둥의 기초와 접합 조건에 따른 경계조건

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 112다음은 앞에서 설명한 구조물에 작용되는 지진력 계산된 계산서의 예이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 113 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 114여기에 적용된 수평하중은 하부지반이 N=5이하인 지진 시 액체처럼 거동하는 점토이다. 건물이 수 평으로 움직이려고 하는 828kN은 이 건물 하부에 연결되어 있는 말뚝에 전달되게 되어 있다. 이러한 지반에서 기초슬라브와 땅이 아무리 딱 붙게 한들 아무런 의미가 없다. 어떤 공학자가 그러한 해석을 했는지는 모르지만, 지진 초기에는 땅과 기초 바닥이 같이 움직일 수 있지만, 고유진동이 지반과 건물 이 다르기 때문에, 사이에는 분리, 활동, 기울어진 회전이 발생한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 115건축물 상부 구조해석에서 기초 기둥경계조건이 강결조건으로 되는 경우, 기초의 하중은 다음과 같 이 모식화 된다. [그림 4.13] 독립기초 건축물의 독립기초에서는 (수직력), (수평력), (회전력)에 대하여 안정이 되어야 한다.  (수직력) : 지지력, 침하에 대하여 안정  (수평력) : 활동  (회전력) : 부등침하, 기둥 각변위, 편심지지력 경계조건에서 기둥을 강결조건으로 하는 경우 기초와 기둥이 만나는 점의 회전은 0으로 되어 있다. 만약에 편심을 허용한다면, 건축물에서는 건물 전체의 구조시스템이 변경된다. 따라서 현실적으로 건 축물에서는 말뚝기초의 푸팅으로는 적용되지만 직접기초에서의 독립기초는 적용이 쉽지 않다. 암반 기초로 하여도 암반과 기초의 앵커링을 하지 않는 한 회전을 피할 수가 없다. 건축물은 따라서 대부 분, 온통기초 또는 복합기초로서 기초가 설계되는 이유이기도 하다. 공학적으로 해석하여 편심하중을 설계기준에서 정하는 방법으로 산정하기 위해서는 다음과 같은 방 법으로 산정할 수 있다. 편심하중을 받는 기초의 접지압은 하중조합계수를 고려하여 다음과 같이 산정하며, 우선 편심에 의 한 접지압계수를 산정한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 116➀ 약식법 :  ′   ′   ′   ′    ′       ′     ➁ 강도설계법 적용 시 :     ×    ×                   × ×       ′        ×       ⋅     ⋅ ×   ××   ×     [그림 4.14] 기초 접지압 산정방법

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 117활동에 대한 안정 검토는 다음과 같이 산정한다. 활동력 :  (기둥의 전단력과 같음) 활동저항력 :        ∙ tan   여기서,  : 수직하중  : 기초와 지반 마찰계수  : 감소계수(흙콘크리트 2/3)  : 내부 마찰각 활동에 대한 안정성 평가는 다음과 같이 한다.        [표 4.2] 활동에 대한 안정성 기준 콘크리트와 콘크리트 0.5 콘크리트와 암반 0.5 수중콘크리트(프리팩트콘크리트)와 암반 0.7 ~ 0.8 콘크리트와 사석 0.6 사석과 사석 0.8 목재와 목재 0.2(습) ~0.5(건) 마찰증대용 매트와 사석 0.75 건축물의 직접기초 활동이 될 확률은 경사지반을 제외하고는 낮으며, 전도와 회전은 지진발생시 문 제가 될 수 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 118[그림 4.15] 편심하중에 대한 보정 (구조물기초설계기준해설, (사)한국지반공학회, 2018.3)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1193) 온통기초 복합기초와 온통기초는 같은 공학적인 개념이다. 단지 복합기초는 기둥의 숫자가 2개 또는 3개 정도의 작고, 온통기초는 건물 전체의 무게를 하나의 복합기초로 보는 것이다. 단일 건물에 기초 영역이 2개나 3개 등으로 나누어져 기둥을 여러 개 가지고 있다면 복합기초로 볼 수 있다. 이러한 경우는 상부 건축 물 구조 시스템 설계에서 서로 다른 침하에 대한 검토가 필요할 수 있다. 온통기초에서 접지압은 건물의 무게와 편심력에 따라, 등분포를 하지 않는 경우가 대부분이다. 지진력과 풍하중이 아니어도 하중의 무게중심이 편심 되어 접지압 분포가 사다리꼴 분포를 하게 된다. 온통 기초에서 각 기둥에 하중의 합력인 총 하중과 하중의 위치는 슬라브가 강체로 가정할 때 간단 한 산술계산으로 계산이 된다. 상부구조물 모델에서 모든 기동의 경계조건은 대부분 핀(회전구속 자유) 또는 강결조건으로 해석을 한다. 즉, 건축물에서는 엄격하게 기초바닥의 침하를 허용하지 않는 조건으 로 설계를 한다. 참고로, 교량의 경우는 상판설계에서 조건에 다를 수 있지만, 10mm를 허용하는 조건 으로 설계한다. 따라서 교량 기초의 허용 침하는 교각과 교각의 상대침하를 10mm 이하로 결정한다. 앞에서 독립기초에서 설명한 것과 같이 각 기둥의 침하를 허용한다면, 상부 구조해석에서 각 기둥의 상대침하를 고려하여 상부 건축물 해석을 수행하여야 한다. 그렇지 않은 경우는 바닥슬라브는 침하가 없고 강성판으로 해석되고, 강성판이 되도록 설계한다. 그런 이유에서 건축 바닥판 두께는 지나칠 정 도로 두께가 두껍다. [그림 4.16] 기둥의 하중으로 전달되는 온통기초 모식도

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 120기초 슬라브에 작용되는 총 하중은 다음과 같으며, 건축물의 무게와 같다. 하중조합의 경우는 하중조 합 조건에 따라 다른 하중이 산정되기도 한다.           여기서,   : 총 하중  : 기둥 숫자   : 각 기둥의 하중 총 하중의 작용점은 다음과 같이 산정한다.             ,             여기서,   : 각 기둥의 x거리   : 각 기둥의 y거리   : 총 하중 작용점 x거리   : 총 하중 작용점 y거리

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 121앞의 그림의 값을 예로 들면 다음과 같다. [표 4.3] 활동에 대한 안정성 기준 번호  (kN)   ×  ×  1 10000222000020000 2 10000282000080000 3 1000021320000130000 4 1000021820000180000 5 1000011211000020000 6 1000011811000080000 7 100001113110000130000 8 100001118110000180000 9 1000020220000020000 10 1000020820000080000 11 100002013200000130000 12 100002018200000180000 13 1000028228000020000 14 1000028828000080000 15 100002813280000130000 16 100002818280000180000 17 100006.515.565000155000 18 100002410.5240000105000 sum 18000027450001900000 총 하중과 작용점은 다음과 같다.     kN          m       m

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 122기초에 작용하는 회전 모멘트는 다음과 같이 산정할 수 있다. 기초의 폭과 너비는 다음과 같고, 기초 의 중심은 중간점이 되며, 중간점에서 편심거리는 작용점에서 중심점을 뺀 값이다.   m,   m,     m,     m          m             m 건물에 작용하는 회전모멘트는 다음과 같이 산정할 수 있다.           kN-m            kN-m 이와 같이 기둥에 떨어지는 하중으로 기초 바닥에 작용되는 강성체로 가정된 기초의 회전력을 산정할 수 있으며, 이것을 이용하면 부등 침하와 최대접지압을 산정할 수 있다. 각점에서에서의 접지압은 다음과 같이 산정할 수 있다.       ±     ±                                                           여기서,  : 각 모서리에서의 접지압  : 기초 바닥 단면계수

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 123회전력으로 발생되는 접지압은 강체로 가정될 때 다음과 같다.              kPa             kPa               kPa                   kPa                     kPa                       =kPa                         kPa 기초 접지압 분포를 그림으로 표시하면 다음과 같다. [그림 4.17] 기초 접지압 분포

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 124지반의 허용지내력이 최대접지압 이상으로 계획을 하여야 한다. 접지압의 분포가 이렇게 되는 경우 부등 침하 가능성을 검토하여야 한다. 풍하중과 지진하중에 대하여는 지진력으로 발생되는 밑면 전단력을 건물의 중간점에 작용하여 적용 할 수 있다. 앞에서 산정한 기초 회전력과 지진 시 발생되는 건물의 회전력, 지진토압으로 발생되는 회전력을 산정하여 총 회전력을 산정하며 다음과 같다. [그림 4.18] 지진 시 건물에 작동하는 회전력 건축물에서 지진 시 발생되는 수평력은 그림과 같이 가장 좋지 않은 조건으로 가정할 수 있다. 지반 의 고유진동과 건물, 건물지하구조의 고유진동은 각자가 다를 수 있으며, 가장 위험한 조건은 지진토 압, 상부건물, 지하구조물이 동시에 같은 방향으로 이동하는 경우이다. 이러한 경우 건물의 회전력은 다음과 같다.     ∙     ∙     ∙       ∙     ∙    ∙  여기서,  ,   : x, y 축방향 건물 지진 시 회전력  : 상부 건축물 지진력 작용점  : 지하 구조물 지진력 작용점  : 지진토압 작용점

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 125 : 상부 건축물 지진력  : 지하 구조물 지진력  : 지진토압 건물의 회전력은 건축 구조계획서에서 찾을 수 있다. 구조계획서에 건물 높이는 66.5m이고, 지상1층에서 중간층까지 높이는 약 45m에 지진력 총합 8096.923kN이 작용될 때, 두 값을 이용하여 건물의 회전력을 산정하면 다음과 같다.         kN-m 프로그램에서 산정된 364,761kN-m와 값이 유사하다. 건축물의 회전모멘트가 산정된 후에는, 지진 시 건물의 전도 검토를 반드시 하여야 한다. 건물의 전도 는 특히, 오피스텔 건축물과 같이 폭이 좁고 높은 건물에서 쉽게 발생할 수 있다. 건물의 지진 시 발생

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 126되는 수평력이 건축물 무게의 10%로 볼 때, 건물의 높이와 건축물의 최소폭이 20%이하에서는 반드시 검토하고, 전도에 대한 보강도 필요하다. 20층 건물의 높이가 60m인데,

12m폭을 가지는 건축물은 지진 력에 의하여 전도가능성이 높다. 전도 안전율은 다음과 같다.        여기서,  : 저항 모멘트        : 건축물 총무게  : 건축물 기초 최소폭

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1274.2.3 지반의 허용 지내력의 공학적 산정 건축물에 대하여는 ‘건축물의 구조기준에 관한 규칙’ 별표8에 제시된 내용을 따르거나 국가기준 KDS 41 20 00(건축물 기초구조기준)에 제시된 방법을 이용하는 것이 합리적이다. KDS 코드에는 이론식에 의한 방법이 제시되어 있다. 그러나 이론식에 제시된 방법은 필요한 정수가 단 위중량, 내부마찰각, 점착력이며, 단일지층에 대한 식이라 현실적으로 적용하기가 어렵다. 제시된 식은 지 지력만을 표시하므로 침하량을 산정하여 허용침하량으로 나누어서 허용 지내력으로 재평가되어야 한다. 특히, 건축물은 무게가 많이 나가는 점과, 기초 폭이 이론식으로 적용하기에는 상대적으로 크다는 것 이다. 지반 공학 분야에서 적용되고 있는 지지력 식은 대부분, 계산되는 지층의 깊이가 기초폭보다 큰 경우로 유도된 공식이기 때문에 대부분 기초폭이 지층 깊이보다 깊은 건축물 기초에 적용하는 데는 적합하지 않다. 따라서 약식검토로 지반의 상태를 대표하는 표준관입시험( )을 이용한 값을 추정하는 방법을 적용 할 수 있다. 1) 지반의 허용지지력 가. 상시 지반의 허용지지력은 다음 식으로 산정한다. - 허용지지력：     ⋅⋅  ⋅⋅⋅  ⋅⋅  여기서,  ：허용지지력(kN/m2)  ：기초저면 하부지반의 점착력(kN/m2)  ：기초저면 하부지반의 단위체적중량(kN/m3)  ：기초저면 상부지반의 단위체적중량(kN/m3) (  ,  ：지하수위 위치를 고려하여 단위체적중량 값을 환산한다.)  ,  ：[표 4.4]에 표시한 형상계수  ,  ,   : [표 4.5]에 표시한 지지력계수 내부마찰각  의 함수  ：기초에 근접한 최저지반에서 기초저면까지의 깊이(m), 인접 대지에서 흙파기를 시행할 경우가 예상될 때에는 그 영향을 고려하여야 한다.  ：기초저면의 최소폭(m), 원형일 때에는 지름

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 128[표 4.4] 형상계수 기초저면의 형상 연속 정방형 장방형 원형   0.51.0 0.41.3 1.0+0.3  0.5-0.1  0.31.3 *  : 장방형 기초의 단변길이  : 장방형 기초의 장변길이 [표 4.5] 지지력계수        50°347.51153.2415.148°258.3780.1287.945°172.3297.5173.340°95.7100.481.335°57.842.441.430°37.219.722.525°25.19.712.720°17.75.07.415°12.92.54.410°9.61.22.75°7.30.51.60°5.70.01.0 (2)   , ∅   일 때 ➀ 특별한 시험값이 없고 값만 조사한 경우는 보수적으로     을 적용한다.      

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 129➁ 별도의 시험을 하지 않고  값만 있는 경우는   로 간주한다. 표에 없는 값은 다음 식을 이용하여 산정하여도 된다.    cos          tan        sin      tan     cot                     ××   × × ×    ×  ×        ××    ×    ××   ××             나. 지진 시 지진 시에 대한 기준은 명확하게 제시되어 있지 않으며, 지진 시 내부마찰각은 평상시보다 2도 작고, 유효 폭이 감소하는 식으로 응용하여 적용하면 다음과 같다.      °          ×              ××   × × ×    ×  ×        ××    ×    ××   ××              

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 130다. 상시 허용지지력식을 이용하는 경우는 침하에 대한 검토까지 하여야 한다. 허용침하 25mm를 기준으로 하여 표준관입시험 값을 이용하여 간략하게 하는 경우는 침하와 지지력을 동시에 검토하여 간략하게 검토할 수 있다.               (kPa)for ≤  ≤  and  ≥ 여기서,  : 허용지내력(kPa)  ,  : 에너지 효율을 고려한 값(0.75B 평균)  : 기초 폭  : 기초 깊이                             kPa 라. 지진 시 지진 시 허용지내력은 상시지내력의 1.5배를 적용한다. [표 4.6] 지반의 허용지내력(제18조 관련) (단위 : kN/m2) 지반 장기응력에허용지내력대한 단기응력에허용지내력대한 경암반 화강암 석록암 편마암 안산암 등의 화성암 및 굳은 역암 등의 암반 4,000 각각 장기응력(연속적 으로 작용하는 힘에 의한 변형력)에 대한 허용지내력 값의 1.5 배로 한다. 연암반 판암·편암 등의 수성암의 암반2,000 혈암·토단반 등의 자갈300암반1,000 자갈과 모래와의 혼합물200 모래 섞인 점토 또는 롬토 150 모래 또는 점토100 ※ 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 [별포 8] <개정 2009.12.31.> 이 방법은 간략하게 산정할 수 있으나. 부등침하에 대한 문제가 될 수 있는 구조물에서는 적용하기 어려우며, 실트질 지반에서는 적용을 금하고 사질지반에 적용하도록 되어 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1312) 침하 검토 가. 상시 침하는 즉시침하와 압밀침하에 대한 검토를 수행하여야 한다. 일반적으로 건축에서는 즉시침하와 압밀침하를 정확히 구별하지 못하여 건축물이 시공된 후 시간이 지난 다음 부등침하 또는 압밀침하로 건축물의 손상이 발생되는 경우가 있다. 건축물의 장기적인 안정을 위해서는 반드시 수행하여야 한다. 단순한 공학적인 용어로 정리하면 다음과 같다. - 즉시침하 : 전단변형 또는 탄성침하 - 압밀침하 : 압축변형 또는 수축침하 나. 즉시침하 즉시침하는 간단하게 다음 식으로 간략하게 산정할 수 있다. 다음 식은 하부 지층이 단일지층 또는 다층지반을 단일지층으로 가정하여 산정할 수 있기 때문에 설계에 직접 사용하기는 어려울 수 있으며, 예비검토로 사용할 수 있다.         여기서,  ：즉시침하량(m)  ：기초저면의 형상과 강성에 따라 정해지는 계수, 표 4.6 참조  ：기초에 작용하는 단위면적당 하중(kN/m222)  ：기초의 단변길이(원형의 경우는 지름)(m)  ：기초의 장변길이(m)  ：지반의 탄성계수(kN/m2)  ：지반의 포아송비

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 132[표 4.7] 침하계수  (유연한 기초의 경우) 기초저면 형상 기초저면 상의 위치  원형(지름 ) 중앙1.00 장방형 ×  ＝1 중앙 10.02.545.02.104.01.963.01.782.51.682.01.521.51.361.12 암반의 변형계수인  은 현장시험과 실내시험의 결과를 바탕으로 결정되어야 한다. 또는  은 암 질지수(RQD)로부터 계산된 암반의 불연속면의 빈도를 고려한 저항계수 와 일축압축시험으로부터 구 한 신선암의 탄성계수  를 곱하여 다음과 같이 구할 수 있다(Gardner, 1987).    여기서,       ≥  탄성계수 :   ,       ×                   ×         ∴  따라서   인 경우는 지지력은 안전하나, 지반의 즉시침하가 문제되므로   인 경우에는 5층 건축물을 세우는 데는 문제가 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 133[표 4.8] 미 해군성(1982)과 Bowles(1988) 이후에 수정된 다양한 흙에 대한 변형계수 흙의 종류 값의 전형적인 범위 포아송비   값을 이용한  의 산정 변형계수,   (MPa) 흙의 종류   (MPa) 중간정도부드럽고점성토:민감굳거나굳음매우굳음 50~1002.4~1515~50 (비배수)0.4~0.5 실트, 사질토질 실트, 약간의 점착력 혼합토 매우 가늘거나 중간정도의 사질토와 약간의 실트질 사질토 굵은 사질토와 약간의 자갈이 섞인 사질토 사질토질의 자갈과 자갈 0.4  0.7  1.0  1.1  실트황토 15~602~20 0.3~0.350.1~0.3 사질토질의 자갈과 자갈 1.1  가는조밀중간느슨사질토: 7.5~1010~2020~25 0.25  을 이용한  의 산정 부드럽고 민감한 점성토 중간정도 굳거나 굳은 점성토 매우 굳은 점성토 400  ~1000  1500  ~2400  3000  ~4000 사질토:느슨중간조밀 50~7525~5010~25 0.30~0.400.20~0.35 자갈:느슨중간조밀 100~20075~10025~75 0.2~0.350.3~0.4  을 이용한   의 산정 사질토질의 흙 4 

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 134다. 압밀침하 압밀침하량 산정은 다음 식에 따른다. 단, 압축지수 , 압밀계수 를 알 수 있는 경우 침하량을 별도 식으로 산정할 수 있다.           ⋅ 여기서,  ：침하량(m)  ：침하량을 산정하는 점에서 연직하방으로 측정한 깊이(m)  ：응력 에 대응하는 간극비  ：응력  (     )에 대응하는 간극비  ：건물시공 이전의  점에서 유효지중응력(kN/m2) ＝  ＋  ′     ：건물시공 이후의  점에서 유효지중응력(kN/m2) ＝   여기서,  ：지반의 습윤단위체적중량(kN/m3)  ′ ：지반의 수중단위체적중량(kN/m3)  ：지하수위(지표면에서 지하수위 상단까지의 깊이, m)  : 지표면에서 임의의 점까지의 깊이(m) 위 식에서      는 다음 식으로 산정된다.     ∙ Log z z   건축에 의한 지반 응력 증가되는 깊이   로 하면, 압밀침하는 다음과 같이 산정할 수 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 135        log     건축물기초를 압밀이 발생하는 지반에 설치하는 것은 아주 특수한 상황으로 그러한 경우는 지반의 압축지수 또는 하중에 대한 간극비 변화 시험을 수행하여 압밀침하를 산정한다. 그렇지 않은 경우, 압밀이 발생될 가능성이 높은 지반에서는 말뚝기초 또는 지반개량을 통하여 압밀 침하가 발생하지 않도록 하고 설계한다. 3) 지진 시 및 지층을 고려한 상세 침하 검토 지진 시 하중분포는 다음과 같으며, 이러한 경우는 단순식으로 침하량 산정이 불가능하다. 또한 지반 의 지층이 대부분 다층이어서 지층별 침하량이 다를 수 있다. [그림 4.19] 지진 시 건축물의 토압 이러한 경우 지중응력을 산정하여 침하량을 산정하는 방법을 적용한다. 건축구조 설계기준에서는 기초의 연직하중에 따라 생기는 지중응력의 연직방향성분은 다음 식에 따라 산정하도록 되어 있다.   ⋅ ⋅    여기서,  ：지중의 임의 점에서의 연직응력증분(kN/m2)  ：지표면에 작용하는 연직집중하중(kN)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 136 ：지표면에서 임의의 점까지의 깊이(m)  ：하중의 작용점에서 임의의 점까지의 거리(m) 위의 식을 이용하여 지진 시 발생되는 수직 증가 지진하중과 수평지진력에 의한 삼각형 하중의 지반 응력 증분을 다음과 같이 산정할 수 있다. [그림 4.20] 수직 증가 지진하중과 수평지진력에 의한 삼각형 하중             ⋅ ⋅               ⋅     ⋅    단, 연직하중이 (–)인 경우는 0으로 한다.  값은 기초를 적당한 개수로 나누어 산정한다.           이러한 경우 단순 산술식으로는 풀기가 어려우면 전산해석을 이용하여야 한다. - 지진하중에 의한 하중분포 산정 ➀ 지진 시 수직하중 및 접지압          ××   kN

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 137        kPa ➁ 수평 지진하중에 대한 접지압     ×     ×        min            × ×     kPa max           ≡  × ×     kPa                  바닥부의 응력 점하중을 다음과 같이 가정하여 프로그램을 이용하여 산정하면 다음과 같다. [표 4.9] 바닥부 응력 점하중 P_1_1 P_1_2 P_1_3 P_1_4 P_1_5 P_1_6 P_1_7 P_1_8 P_1_9 P_1_10 P_2_1 P_2_2 P_2_3 P_2_4 P_2_5 P_2_6 P_2_7 P_2_8 P_2_9 P_2_10 P_3_1 P_3_2 P_3_3 P_3_4 P_3_5 P_3_6 P_3_7 P_3_8 P_3_9 P_3_10 P_4_1 P_4_2 P_4_3 P_4_4 P_4_5 P_4_6 P_4_7 P_4_8 P_4_9 P_4_10 P_5_1 P_5_2 P_5_3 P_5_4 P_5_5 P_5_6 P_5_7 P_5_8 P_5_9 P_5_10 P_6_1 P_6_2 P_6_3 P_6_4 P_6_5P_6_6P_6_7P_6_8P_6_9P_6_10 P_7_1 P_7_2 P_7_3 P_7_4 P_7_5P_7_6P_7_7P_7_8P_7_9P_7_10 P_8_1 P_8_2 P_8_3 P_8_4 P_8_5P_8_6P_8_7P_8_8P_8_9P_8_10 P_9_1 P_9_2 P_9_3 P_9_4 P_9_5P_9_6P_9_7P_9_8P_9_9P_9_10 P_10_1 P_10_2 P_10_3 P_10_4 P_10_5P_10_6P_10_7P_10_8P_10_9P_10_10

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 138min                    mm max                      mm - 지진 시 부등침하는 다음과 같다.    max min          - 지진 시 건축물 최상단 움직이는 폭 : 건물의 높이가 18m인 경우      ×     - 만약 지층을 고려한 해석을 할 경우는 지중응력 증가식을 이용한다.                                         

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1394.2.4 낮은 지층에서 직접기초 적용 방법 1) 보강 공법 다음 그림과 같이 말뚝기초를 적용하기에는 지층 깊이가 작은 경우, 적용되는 공법에 대한 것으로, 쇄석치환, 팽이기초, 지반그라우팅, 삼축 내진말뚝을 적용할 수 있다. 이러한 공법들은 지지력 산정이 더더욱 명확하지 않아 설계자에 따라 다른 적용을 하게 되는데, 기본 원칙은 이런 경우 치환되는 경우가 많다. 그렇다고 6m이하의 말뚝을 적용하기도 적정하지 않은 경우가 많아서 설계자가 고민이 되는 경우가[그림많다.4.21] 직접기초 2) 쇄석치환 공법 설계 위 그림에서 연약층 깊이가 1m이내인 경우는 쇄석, 자갈 등으로 치환하는 공법이며, 이 경우는 쇄석 또는 자갈층의 확대 영역을 고려한 직접기초의 방법을 적용하여 설계한다. 자갈층의 지내력은 허용 지내력표(건축물 구조기준에 관한 규칙 별칙8)에서 제시한 값 300kPa을 적용할 수 있으며, 단 지지층 지반이 풍화암 이상인 경우이며, 그렇지 않은 경우는 다음 그림과 같이 지지력을 산정할 수 있다. 하부 지지층 지내력이 건물의 필요 지내력이상이면 자갈층 지내력이하인 경우에만 적용할 수 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 140건축물에서는 요구된 허용 지내력 기준을 다음과 같이 산정할 수 있다.         ×     여기서,  : 지지 지반의 허용지내력  : 건축물의 설계접지압  : 기지 지반에서의 수정 설계접지압  : 자갈층 치환에 의한 감소계수       ≤허용지지력의 공칭 값 여기서,  : 기초의 자중을 포함하지 않은 기초 작용하중  : 기초길이 [그림 4.22] 지지층 아래 연약한 층이 있는 경우 3) 팽이기초 설계 팽이기초의 경우 연약지반층이 모래층으로 치환하여 버리기에는 아까운 재료로 되어 있는 경우에 적용되는 공법으로, 국내에서 간간히 점토지반에서도 적용되는데, 팽이기초의 특성상 최소 실트질 모래, 모래, 자갈질 모래 지반에서 적합한 공법이다. 점토 층에서는 모래의 경우 압축(다짐, 밀도 증가)이 순간적으로 발생될 수 있으나, 점토 층에서는 지반이 단단해지는 시간이 1년에서 몇십 년이 발생하기 때문에, 장기적으로 팽이 기초를 이러한 연약지반에 적용하는 경우는 장기침하 가능성이 높다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 141따라서 모래 지반인 경우는 즉시 하중에 의하여 바로 밀도가 증가하고 다짐이 되기 때문에 팽이기초 적용이 가능하다. 특히, 설계 시 주의 사항은 계획한 기초의 높이가 건물의 무게로 침하가 되면서 다짐 이 되기 때문에, 팽이기초는 약간의 침하를 허용할 수 있는 건물에만 적용할 수 있다. 침하에 민감한 건물에는 적용하지 않는 것이 좋다. 적용지반이 모래지반이기 때문에 허용지내력표(건축물 구조기준에 관한 규칙 별칙8)에서 제시하는 200kPa이상의 접지압이 발생되는 지반에서는 적용하지 않는 것이 적합하고 계산은 쇄석치환 공법과 같은 방법을 적용하여 계산할 수 있다. 4) 지반 그라우팅 지반 그라우팅 공법은 연약지반이 치환공법을 적용하기에 다소 깊고, 말뚝을 적용하기에 깊이가 작은 지반에 적합하다. 예를 들면 건축물 기초 바닥에서 3m깊이에 암반이 존재하는데, 4m의 말뚝을 설치 하기에는 적합하지 않고, 3m를 토사로 치환하기에는 치환량이 많은 경우 다음과 같은 지반 그라우팅을 적용하여, 지반지지력을 증가시키는 공법이다. 치환율은 건물의 무게에 따라 면적비로 산정할 수 있다. [그림 4.23] 지반 그라우팅 공법

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1425) 삼축 내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초 삼축 내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초공법은 건축물의 접지압이 높고, 지반이 양호한 지반에서 지반그라우팅을 적용하기에는 지반이 경고하여 적용이 어려운 경우, 삼축 내진말뚝을 지지층에 지지하 도록 하여 건축물의 하중을 기초에 접하는 지지력에 다소 부족한 지지층과 삼축 내진말뚝으로 분산하 여 적용하는 말뚝지지 전면기초(piled raft foundation) 방법이다. [그림 4.24] 삼축 내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초공법

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 143특히 삼축 내진말뚝공법 지진 시 인발저항을 함께 적용되어 그림과 같이 건축물의 진동을 줄여, 건축 물 내진성능을 향상시킨다. [그림 4.25] 지진 시 건축물의 내진성능

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1444.3 대규모 단지의 기초 계획 및 검토 그림과 같이 공동주택과 같이 기반암 또는 기초 저부에 기반암과 기초 바닥부를 잡아주는 기초가 있다고 하면, 건물에 발생되는 진동은 기반암에 발생되는 진동과 거의 같거나, 지하구조 지진특성으로 증폭되거나 감쇠된 진동으로 상부 건축물에 진동이 올 것이다. 그림 4.25에서와 비슷하게 건축물은 기반암 진동으로 진동될 것이다.[그림 4.26] 대규모 단지의 지하구조 및 건물 구조 이러한 증폭에 의한 과대한 설계를 방지하기 위하여, 설계기준에서는 다음과 같이 제시하였다. 이러한 조건은 특히, 대단위 공동주택 아파트 주차장을 적용하는 경우 큰 효과가 보일 것으로 판단된다. KDS 41 17 00 : 2019 : 건축물 내진설계기준 4.2.4 지하구조의 영향을 고려한 지반증폭계수의 보정 지하구조물이 14장 지하구조물의 내진설계에 따라 지진토압에 대하여 안전하게 설계되어 있는 것으로 판단되는 경우, 기초저면 지반종류가  혹은  이고 지진토압과 지진하중이 기초저면의 지반에 직접 전달될 수 있도록 기 초저면이 지반에 견고히 정착되어 있다면, 지하구조강성에 대한 지표면 운동의 강도를 반영하여 지진 시 지반운동 에 의한 지표면의 변위와 지진토압에 의한 지하구조물의 변위의 비율에 따라 지상구조에 적용되는 지반증폭계수 를 조정할 수 있다. 이러한 현상은 다음 해석예에도 잘 나타나고 있다. 상부 건축물 해석 시 동별 해석을 수행하고, 동별 해석 시 입력 데이터에 지반 종류를 S4로 하여 상부건축물에서 발생될 수 있는 건물진동보다 크게 평가 되어 과대한 설계가 될 수 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 145[그림 4.27] 대규모 단지의 상축물 모델 예 [그림 4.28] 대규모 주택에서 모델에 적용된 입력 값 예(지반 증폭 S4로 적용)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 146다음 그림은 지반 증폭을 적용하는 조건에 대한 설명을 위한 그림이며, 지하층이 기반암에 있고, 지하 층은 토사에 있어 구조물이 없는 조건에서의 지반 증폭은 S4로 평가된다고 본다면, 교량과 같이 기초가 단일 기초이거나, 소형 주택에서 기초영향범위가 작은 경우는 당연히 건물의 진동에도 지반 증폭을 적용 하여야 한다. 그러나 대규모 주택에서는 지하구조가 지진토압에 저항하도록 설계되고, 기초저면이 그림과 같이 기반암과 같이 일체화 되도록 하는 장치가 있다고 하면, 지하벽체에 작용하는 지진토압을 산정할 때는 지반증폭S4를 적용하여 지진토압을 산정한다. 지하구조와 상부구조물은 기반암 진동에 주 영향을 받게 되므로, 지반증폭을 기반암 조건인 S1을 적용할 수 있다. 이것을 간단하게 정리하면 다음과 같다. 상부건축물 : 지진력 산정 시 지반 증폭 기반암 S1과 지하구조 증폭 또는 감쇠조건 지하구조물 : 지반 증폭 기반암 S1, 상부건축물의 공진 또는 감소로 인한 증폭 또는 감소 지하구조물 지진토압 : 지반 증폭에 의한 조건 S4에 의한 증폭에 의한 지진토압 [그림 4.29] 기초와 지하구조를 고려한 건축물 진동 적용예시

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 147다음 그림은 지하구조가 기반암에 있지 않고, 말뚝기초에 있는 경우이다. 이러한 경우는 두 가지로 구 별하여 검토할 수 있다. 하나는 말뚝기초가 지진 시 발생되는 지반의 수평이동에 대하여 저항 할 수 있 는 내진말뚝을 적용한 경우와 그렇지 않은 경우로 구별할 수 있다. 내진말뚝이 적용되지 않은 경우는 지 반의 증폭이 그대로 지하구조와 지상 건축물에 증폭되어 건물이 진동된다고 설계를 하여야 한다. 말뚝기초가 내진말뚝으로 적용되어 지진 시 지반의 수평이동에 대한 저항이 된다고 한다면, 증폭을 감 소시킬 수 있다. 기반암 S1까지는 적용하기가 어려우며, 지반조건에 따라 S2로 증폭이 감소되는 것으로 하여 상부건축물과 지하구조물 지진력으로 산정할 수 있다. 여기에서도 지하구조물 벽체에 적용하는 지 진토압과 말뚝에 작용되는 지진토압에 대하여는 지반증폭 S4를 적용하여 설계하여야 한다. 말뚝과 지하구조물에 작용하는 지진토압을 받도록 지하 시설물에 적용을 하는 경우 상부구조물과 지 하구조물의 지진력 산정에서 지반증폭에 의한 진동을 감소시킬 수 있다. 교량과 같이 기초 폭이 작고 지 반 진동이 기초의 영향에 미치지 못하는 경우는 적용할 수 없다. 기초 폭이 건물의 진동 영향에 미치는 경우가 큰 조건에서 적용하여야 한다. [그림 4.30] 기초와 지하구조를 고려한 건축물 진동 적용예시(2)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1484.4 말뚝(pile) 기초의 내진설계 및 내진공법 4.4.1 개요 말뚝기초의 내진설계는 건축분야에서 최근 변경된 기준이 적용되기 전까지 적용되지 않았다. 지진이 빈번히 발생하는 일본에서도 최근이 돼서야 건축분야에 말뚝기초의 내진설계를 시작하였으며, 일본 건축학회에서는 2017년에 다음 그림과 같이 “철근 콘크리트 기초구조부재의 내진설계 지침(안)·동해설” 이란 책을 출간하였다.[그림4.31]철근 콘크리트 기초구조부재의 내진설계 지침(안)·동해설(일본건축학회 2017.)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 149기존의 무근콘크리트에 그림과 같이 강선 외에, 철근을 넣은 CPRC말뚝과 강관을 외부에 넣은 SC말 뚝이 적용되기 시작하였다. [그림 4.32] PHC 내진말뚝의 예(일본)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 150국내에서도 2017년에 공간건축에서 설계한 인하대학교 송도캠퍼스 내 연구동 6층 건물에 국내 처음 으로 건축물 말뚝에 내진설계를 수행하여 시공까지 완료되었다. 그 시점에서는 토목분야에서 적용되고 있던, 강관말뚝+PHC말뚝이 결합된 말뚝을 적용되었다. 6층 건물이라 교량에 적합한 말뚝을 적용할 수 있어서 교량에 적용되는 말뚝이 적용되어 내진기초 설계를 하였다. 면진구조를 가지는 건물은 박물관이나 데이터 센터에 적용되는 경우가 있다. 교량에 적용되는 말뚝은 상재하중이 작고 수평력이 크게 작용되는 경우가 많지만, 건축물에서는 축력이 크고 모멘트가 지진 시에만 작용되어 최근에 돼서야 다양한 공법이 개발되었다. 최근에는 국내에서도 다양한 내진말뚝 공법이 개발되어 적용되고 있으며, 특히, 기존에 교량 구조물에 사용되고 있던 복합말뚝(강관+PHC)와 합성말뚝(PHC+철근보강)은 상부하중이 작고 수평력이 큰 경우는 무게가 많이 나가는 건축물에는 적합하지 않았고, 말뚝에 작용하는 부재력의 성분이 지진토압으로 거동되어 인장력, 축력, 모멘트, 전단력이 작용되는 건축물 말뚝에는 적합하지 못하여 적용에 애로 사항이 있었다. 소, 중 규모 주택에 적용되는 소구경 말뚝(micro pile) 공법은 그림과 같이 세 가지 유형과 같으며, 내진보강이 되어 있는 말뚝이다. 삼축 내진말뚝래티스 거더형 보강 말뚝기존 보강 다축 내진말뚝 [그림 4.33] 소, 중 규모 주택에 적용되는 소구경 말뚝(micro pile) 공법(1)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 151다음 말뚝은 건물 하중이 작은 경우에 적용할 수 있는 말뚝이며, 지진 시 취약한 말뚝이다. 마이크로 파일은 수평력에 대한 저항이 취약하다. 좌굴 파괴와 큰 변위로 인한 흔들림에 취약하다. 소형 고강도 강관 말뚝스레드바헬리컬, 헬릭스, 스크류 [그림 4.34] 소, 중 규모 주택에 적용되는 소구경 말뚝(micro pile) 공법(2) 다음은 대형장비와 소형장비 모두에 적용이 가능한 내진보강 말뚝이다. 래티스, 하이브리드, 리바형 은 코아에 기초용 고강도 강관이 있어, 외부 콘크리트로 구성되는 말뚝으로 상부 지반이 좋지 않은 부 분에 래티스, 하이브리드, 리바 등으로 보강하는 말뚝이다. 래티스 내진 말뚝하이브리드 내진말뚝리바 내진말뚝 [그림 4.35] 내부 보강형식 내진보강 말뚝 공법(1)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 152다음은 기존 PHC말뚝을 보강하는 공법이며, 내부에 기초용 보강 말뚝을 적용하여 인장력과, 취성파괴를 감소시키는 말뚝과, 내부에 철근을 보강하는 방법을 적용하는 공법이다. 내진말뚝 위에 면진장치를 적용하는 공법도 개발되었다. 소구경 강관 PHC 내진 말뚝PHC 내진보강 말뚝면진 적용된 말뚝 [그림 4.36] 내부 보강형식 내진보강 말뚝 공법(2) 다음은 대형 강관 말뚝과 내진보강이 되어 있지 않은 일반 PHC말뚝, 현장타설 말뚝 등이 있다. 대형 강관 말뚝(D300 이상)일반 PHC현장타설 말뚝(콘크리트) [그림 4.37] 일반 말뚝 공법

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1534.4.2 국내 적용 가능한 내진말뚝 및 비교표 다음은 국내에서 적용 가능한 말뚝의 시제품을 정리한 표이며, 소규모, 중규모, 대규모에 적용 가능한 말뚝이 있으며, 크게는 고강도 강관을 이용하여 기초보강용 강관인 STP500이상을 적용한 말뚝을 이용한 방법과 대형 강관을 이용한 방법, 철근 콘크리트의 내진보강 말뚝으로 분류된다. [표 4.10] 국내에서 적용이 가능한 내진말뚝 공법 삼축 내진말뚝 래티스 거더형 보강 말뚝 기존 보강 다축 내진말뚝 소형 고강도 강관 말뚝 래티스 내진 말뚝 하이브리드 내진말뚝 리바 내진말뚝 대형 강관 말뚝 (D300 이상) 소구경 강관 보강 PHC 내진보강 말뚝 PHC 내진보강 말뚝 면진 적용한 내진말뚝 현장타설 말뚝 (내진보강 콘크리트)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 154[표 4.11] 소, 중 규모 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (1) 구 분 삼축 내진말뚝 래티스 거더형 보강 말뚝 개요도공법개요 ∙ 기존의 마이크로 파일의 좌굴문제를 3차원 트러 스 구조 시스템을 토입하여 완벽하게 해결한 내 진 보강말뚝 ∙ 래티스 보의 원리를 이용하여 심도가 깊은 연약 지반에 적용이 가능, 소형 장비로 시공이 가능한 마이크로 보강 특허 제 10-2014125호제 10-2288036호 특성공법 ∙ 삼축의 마이크로 파일을 적용하여 상부고정으로 건물기초 하부의 트러스 구조의 안정된 수평 내 진성능지지 ∙ 마이크로 파일을 경사지게 설치하여 수직 지지력 향상 ∙ 박물관, 전시관 등 면진설계 시 면진장치와 결합 에 유리 ∙ 경사지 지반에 건축되는 건물에 유리 ∙ 마이크로 파일 적용 시 지진 시 좌굴에 대한 래 티스 보강형 내진말뚝 ∙ 헬리컬, 일반 마이크로 파일 상부에 적용 가능 ∙ 심도가 깊은 경우에도 상부에 보강체 시공 후 중 앙파일을 시공할 수 있음. ∙ 래티스 간격에 따라 수평력 조정할 수 있음 안정성 ∙ 마이크로 파일의 최단점이 좌굴의 문제점을 트러 스 구조 형태로 안정화시킴 ∙ 3축이라 지진의 모든 방향에서의 수평력을 동일 하게 저항함 ∙ 수직지지력, 수평지지력, 침하방지 우수 ∙ 상부의 사이드 파일이 수평력 지지에 큰 효과를 보임 ∙ 마이크로 파일의 축력에 대하여 취약한 좌굴을 래티스 보강으로 안정성 확보 ∙ 마이크로 파일 수직으로 시공하여도 안정성 확보 시공성 ∙ 소형강관 D114적용으로 소형장비로 협소한 건축 물에 적용가능 ∙ 삼축 결합체와 가이드로 시공성 양호 ∙ 소형 장비를 이용하여 시공하여 시공성 우수함. ∙ 상부 연약부는 오거 천공 후, 중앙파일은 암반천 공까지 가능 적용성현장 ∙ 성토 지반에서 발생되는 장기침하로 인한 건축물 균열 방지에 효과 큼 ∙ 풍화토, 붕적토, 풍화암 지반에서 침하 발생 가능 성 지반에 적합 ∙ 소규모 주택에서 중규모 주택까지 가능 ∙ 협소한 지역에 소형장비로 시공 가능 ∙ 연약지반에서도 수평성능 우수 범위적용 D114, t=9mm, STP-550 수직력 1000kN, 수평력 150kN D114, t=9mm, STP-550 수직력 600kN, 수평력 60kN 가격 고급 상품중고가 상품

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 155[표 4.12] 소, 중 규모 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (2) 구 분 기존 보강 다축 내진말뚝 소형 고강도 강관 말뚝 개요도공법개요 ∙ 2축, 3축, 4축 등 다축형의 기존 콘크리트 판과 일체화 되도록 하는 보강판을 적용하여 기존 건물 내진보강 말뚝 ∙ 기존의 강관말뚝의 강도를 2배로 적용되어 지진 시 기초 보강용 말뚝 제품으로 특별하게 제작하여, 안정성 증대 특허 제 10-2294532호기초용 강관말뚝 STP550 D216 t10mm, 특성공법 ∙ 기초콘크리트 보강을 위한 보강디스크를 적용하여 2축, 3축, 4축 등의 내진 보강 말뚝 ∙ 기존 건물 내진 보강 시 다양한 보강을 할 수 있음. ∙ 강관의 프리스트레스 적용 시 기존 건물 말뚝 활용효과 증대 ∙ 강관을 STP550, D216.3, t=10mm이상의 고강도 강관으로 마이크로 파일을 구조강관을 적용하여 좌굴 안정성 확보 ∙ 경암에 적용하는 경우 1000kN이상 수직설계력 확보 ∙ 리바, 래티스, 하이브리드 등과 결합하여 2000kN이상 설계 가능함 안정성 ∙ 2축, 3축, 4축 등 다축을 이용한 배치로 수평 내진성능에 대하여 우수함. ∙ 기존 건물 보강 시 우수한 효과를 가짐 ∙ 다축지지 시 수직지지력과 수평지지력 효과 큼 ∙ 트러스 구조물 좌굴에 안정된 효과 ∙ 구조용 강관으로 설계구조계산 프로그램인 midas/geo, VisualFEA에서 쉽게 구조계산이 가능함 ∙ 고강도 구조용 중규모 강관으로 좌굴 안정검토 가능함 시공성 ∙ 가이드 판과 소형 강관을 이용하여 시공성이 우수함 ∙ 기초콘크리트 천공에 대한 보강판으로 시공성 유리 ∙ 천공경 250mm장비로 소형장비로 시공 가능함 ∙ 결합방식은 용접, 볼트 방식을 모두 사용 가능함 적용성현장 ∙ 소규모 주택과 중규모 주택에 효과적 ∙ 수평지지효과가 높아 내진성능 보수보강에 우수 ∙ 경암지지가 가능한 지반에서는 설계 축력 1200kN가능 ∙ 소형 장비로 시공 가능하며, 경함까지 시공 가능함 범위적용 D114, t=9mm, STP-550 수직력 1200kN, 수평력 120kN D216, t=10mm, STP-550 수직력 1200kN, 수평력 50kN 가격 고급 상품중가 상품

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 156[표 4.13] 소규모 주택에 내진 적용하지 않는 경우 적용 가능한 말뚝 구 분 스레드바 헬리컬, 헬릭스, 스크류 개요도공법개요특허 ThreadBar D75mm헬리컬, 헬릭스, 스크류 등등 특성공법 ∙ 제품 성능에 따라 상품 종류 다양함 ∙ 디비닥 제품이 신뢰성 높음 ∙ 저렴한 상품은 커플러 이음에서 파괴 또는 좌굴 파괴될 수 있음 ∙ 주로 인발재로 사용됨 ∙ 말뚝에 적용하기 위해서는 좌굴에 대한 위험성이 크며, 지진 시 좌굴에 취약함 ∙ 시공이 편리함 ∙ 모래층에서 설치가 쉽고 2층 3층 건물에 적용하는 지지력이 작은 경우 경제적으로 유리함. ∙ 풍화토, 풍화암에 설치가 어려움, ∙ 전석층에서 천공위치가 변경되어야 함. 안정성 ∙ 주로 인발에 적용하는 상품으로 말뚝으로 적용 시 압축강도에 대한 좌굴과 인장강도에 대한 확인 반드시 필요 ∙ 길이가 긴 경우 좌굴에 취약하여 10m이내에서 사용 ∙ 압축부재로 사용 시 설계 강도 50%이하 적용 필요 ∙ 최대 300kN이상을 설계하기 어려움 ∙ 가로등, 축사, 단독주택, 3층 이하의 건축물에 적용하는데 유리함 ∙ 수평저항력이 없으므로, 내진말뚝으로 적용하기 어려움 ∙ 토사층에 지지되므로 기본적으로 침하 발생 시공성 ∙ 소형장비로 천공 후 적용 ∙ 커플러 이임으로 이음 시공이 용이함 ∙ 천공 시 홀 보호 케이싱이 별도로 필요함 ∙ 케이싱 적용 시 흙-강관 마찰 지지 ∙ 백호우에 회전구동체를 설치하여 시공하므로 시공이 우수함 ∙ 호박돌 층에는 설치위치에 설치가 어려움 적용성현장 ∙ 소규모 주택에 적합, ∙ 연약점토에는 좌굴파괴로 6m이상 금지 ∙ N=15이하에서는 말뚝 10m이하 적용 ∙ 마찰지지로 케이싱 적용 시 지지력 감소 ∙ 토사가 균질한 지반에 적용이 유리함. ∙ 하중이 크지 않은 소규모 주택에서 적용에 적합함 ∙ 높은 하중에는 적용 시 침하검토 필수 범위적용 D75, 수직력Fu=690MPa550kN,수평력 10kN N=30범위에 설치하게 되므로 Fp = 300kN이하에서만 적용 가격 중저가 상품저가 상품

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 157[표 4.14] 중규모 이상 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (1) 구 분 래티스 내진 말뚝 하이브리드 내진말뚝 개요도공법개요 ∙ 래티스 말뚝을 적용하여 상부의 전단과 모멘트는 래티스 구조 시스템이 버티고, 하부에는 코아 강관이 지진시 안정성 증대하는 말뚝 ∙ 상부의 전단력과 모멘트를 외부강관과 코아 강관을 무수축 몰타르로 결합하여 안정성과 시공성을 증대하여 마이크로 파일부터 대형 강관에서도 적용 가능한 공법 특허 제 10-2399298호특성공법 ∙ 하부는 콘크리트의 취성 파괴를 방지하는 코아에 기초 보강용 강관을 적용하여 지진 시 취성 파괴 방지 ∙ 말뚝 상부는 전단력과 휨압축파괴 및 좌굴에 취약한 말뚝 상부를 래티스로 보강하여 지진 시 말뚝 파괴 최소화 ∙ 지진 방식은 선단지지와 마찰지지 방식으로 가능 ∙ 기존의 수직으로 설치되는 마이크로 파일의 좌굴 취약부를 상부의 대형 강관과 무수축 몰타를 이용하여 수평지지 성능 향상 ∙ 선단지지와 마찰지지 설계가능 ∙ 몰타르 또는 그라우트로 지반과 말뚝 일체화 시킬 수 있음 안정성 ∙ 기존의 말뚝 시공방법을 적용하여 대구경 천공(300mm이상)으로 지반과 말뚝 일체화로 지지 성능 향상 ∙ 상부 래티스로 사이드 강관을 적용하여 지진 시 말뚝 상부 좌굴 방지 ∙ 말뚝 상부(1~7m)에 지진 시 모멘트와 전단력으로 취약한 부분을 대형 강관을 코아의 소형 강관으로 안정성 확보 ∙ 상부 디스크 결합장치로 안정성 증대 ∙ 경암까지 지지가능 시공성 ∙ 소형 천공 장비와 대형 천공장비 모두 시공이 가능 ∙ 18m까지 현장 이음 없이 시공 가능 ∙ 상부는 대구경 천공으로 하부는 소구경 천공으로 경암에 시공 가능. ∙ 선단부 지진 시 인장부 보강판 설치 적용성현장 ∙ 중앙 파일을 D216, t=10mm의 구조용 강관을 적용하여 말뚝 내적 안정 증대 ∙ 중규모 주택에 적용에 적합 ∙ 소규모에서 대규모까지 적용가능 ∙ 수평력이 필요한 말뚝 설계에서 다양한 조건으로 설계 가능함. ∙ 하부 소구경 천공, 상부 대구경 천공 범위적용 D216, t=10mm, STP-550 수직력 2000kN, 수평력 150kN D216, t=10mm, STP-550 수직력 1000~3000kN, 수평력 200kN 가격 고급 상품고급 상품

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 158[표 4.15] 중규모 이상 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (2) 구 분 리바 내진말뚝 소구경 강관 보강 PHC 내진 말뚝 개요도공법개요 ∙ 현장 타설 말뚝과 동일한 시공 방법으로 철근의 품질관리의 단점을 보완하여 코아에는 기초 보강용 강관을 이용한 말뚝을 적용하고, 상부에는 리바를 이용하여 경제성과 시공성을 높인 말뚝 ∙ 기존 PHC말뚝의 공장 시설 변경 없이 내진보강을 할 수 있는 공법으로 PHC의 높은 압축 성능과 기초용 강관을 적용한 말뚝으로 높은 지지 성능으로 말뚝수를 줄일 수 있음 특허 제 10-2387194호제 10-2394061호 특성공법 ∙ 리바형 내진말뚝은 코아 중심에는 기초보강용 고강도 강관을 적용하고, 주변에는 리바를 적용하여 내진성을 증대 시켜 안정성과 경제성 높임 ∙ 지진 시 발생하는 상부의 모멘트와 전단력에 취약한 부분을 리바로 보강하여 이동성과 시공성에 유리 ∙ 일반 PHC말뚝의 압축특성과 기초보강용 강관의 인장력과 전단력 보강특성을 결합하여 내진성을 증대시킴 ∙ PHC말뚝 시공 후에 강관을 삽입이 가능하여 변경된 기준을 모르고 시공한 현장에서도 적용이 가능함 ∙ 공장에서 별도 생산라인 없이도 가능 안정성 ∙ 철근만을 넣는 현장 타설말뚝의 경우 현장에서 품질관리가 어려워 안정성에 취약한 것을 중심에 코아형 강관을 설치하여 안정성 증대 ∙ 구조설계가 midas/gen으로 쉽게 가능 ∙ PHC강관과 기초용 보강 강관을 결합을 무수축 몰타르를 이용한 결합하여 정착에 대한 안정성 증대 ∙ 높은 수평지지 성능이 필요한 경우 외부 강관을 추가하여 높은 안정성 시공성 ∙ 현장에서 조립하여 시공이 가능 ∙ 천공을 이원하 가능, ∙ 대구경 천공으로 말뚝 성능 향상 ∙ 기존의 PHC말뚝 시공과 동일 ∙ 천공장비나 시공을 기존 방법으로 가능하여 현장에서 적용이 용이 적용성현장 ∙ 소규모에서 대규모까지 적용 가능 ∙ 수평내진 성능에 따라 리바수를 변경하여 설계 가능함. ∙ 기존의 현장 타설 말뚝 시공과 동일 ∙ PHC의 높은 압축성을 활용하여 경암지지 시 높은 설계 강도로 말뚝 본수 줄일 수 있음 ∙ 암반지지에 효과적임 범위적용 D216, t=10mm, STP-550 수직력 1500~3000kN, 수평력 150kN D216,t=10mm,STP-550, D500PHC 수직력 2500~3500kN, 수평력 200kN 가격 중상급 상품중상급 상품

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 159[표 4.16] 중규모 이상 주택에 내진 적용 가능한 말뚝 (3) 구 분 PHC 내진보강 말뚝 면진 적용된 말뚝 개요도공법개요 ∙ PHC내부에 철근을 배치하여 보강 시 두 개의 성질이 다른 이질 재료의 분리로 취약성을 전단철근을 공장에서 PHC내부에 설치하여 결합성을 높이 PHC철근 보강 말뚝 ∙ 면진 패트를 적용하는데 삼축 내진말뚝과 래티스 말뚝과 결합하여 건물의 진동을 최소화로 안정성 극대화 특허 제 10-2177765호제 10-2400909호 특성공법 ∙ PHC말뚝은 전단력과 모멘트에 취약하고 지진 시 건축물 기초에 발생하는 인장력에 취약함을 내부 전단철근을 공장에서 삽입하여 철근을 보강하는 말뚝 ∙ 공장에서 추가 설비 또는 추가 공정이 필요함 ∙ 하중 조건에 따라 설계 가능함 ∙ 최근 수요가 높아지는 박물관, 미술관, 컴퓨터 서버 건물, 데이터 센터 등에는 지진의 진동을 차단하는 면진 설계가 적용되고 있음 ∙ 지반이 좋지 않은 경우 말뚝에 결합하여 적용하여야 함 ∙ 삼축 내진말뚝과 래티스 내진말뚝에 결합한 말뚝 공법 안정성 ∙ 기존의 PHC내부에 몰타르를 채우는 경우 부착성이 현격히 떨어져서 성능이 약한 부분을 보완하기 위한 전단철근을 공장에서 내부에 미리 설치하여 안정성 확보 ∙ 지진 발생 시 말뚝의 지반의 거동에 저항하기 위한 내진말뚝에 흔들림을 최소화 하고 면진 패트와 일체화 시켜 안정성 증대시킴 시공성 ∙ 기존 PHC말뚝 시공과 동일 ∙ 현장에서 말뚝 중앙에 몰타르 타설 ∙ 기존의 삼축 내진말뚝과 래티스 내진말뚝 시공방법과 동일함. ∙ 소규모에서 대규모까지 가능함 적용성현장 ∙ 말뚝 이음부의 철근 이음이 어려워 15m 이하에서 적용에 유리 ∙ 전문 현장 관리자가 필요함 ∙ 미술관, 박물관 데이터 센터 등 지진에 민감한 건축물에 삼축 내진말뚝과 래티스 내진말뚝과 결합하여 완벽한 시스템 구축 범위적용 D500PHC, H25@12 수직력 1800kN, 수평력 150kN 가격 중급 상품최고급 상품

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 160[표 4.17] 일반 강재 말뚝 및 일반 PHC말뚝 구 분 대형 강관 말뚝(D300 이상) 일반 PHC 개요도공법개요 ∙ 400mm이상의 대형 강관을 이용하여 기초보강하는 말뚝공법으로 인장력과 압축력에 모두 유리함 ∙ 시멘트를 이용하여 높은 강도로 압축 성능이 우수하며, 값싼 재료로 저렴하여 쉽게 구할 수 있음. 지진 시 취성파괴로 위험 특성공법특허 ∙ 강관은 압축응력과 인장응력의 허용이 비슷하여 휨인장과 전단 설계에서 유리함 ∙ 높은 건축물에는 압축지배가 크므로 경제성에서 불리 ∙ 플랜트 구조물과 항만 구조물에서는 수평 성능이 우세하여 유리함 ∙ 가격이 저렴하여 경제적임 ∙ 취성파괴에 취약하여 지진 시 위험 ∙ 일반 PHC의 경우 무근 콘크리트와 동일 거동으로 높은 지진 위험대에 적용 불가능함. ∙ 기성제품으로 말뚝두부를 잘라 프리스트레스가 상실됨 ∙ 중요구조물에는 적용하기 어려움. 안정성 ∙ 강관말뚝은 축력과 인장력에 동일한 항복강도를 가져 인발, 수평, 수직 모두에 안정성 확보 ∙ 주면마찰력이 다소 불리하고 선단지지 시 유리 ∙ 충력, 지진 등에서 취성 파괴가 발생하여 영구적인 구조물에 부적합 ∙ 지진 중요도가 높은 구조물에는 적용이 불가함 ∙ 말뚝길이가 제한되어 절단 시 균열발생 시공성 ∙ 콘크리트 말뚝에 비교하여 다소 가벼워 운반, 이음 등에 콘크리트보다 우수 ∙ 시공 시 말뚝 손상이 적음. ∙ 시공 시 소소한 충격에 균열 발생 ∙ 인장력에 취약하여 시공 시 주위가 필요함 적용성현장 ∙ 강관을 대형으로 제작하여 적용하므로 300mm에서 2000mm까지 적용 가능 ∙ 가격이 상대적으로 고가임 ∙ 가격이 저렴하여 내진 설계가 필요하지 않은 건축물에 적합 ∙ 임시용으로 적용하는 경우 적합 범위적용 강관 직경과 두께에 따라 1000~2500kN지진 미적용 시 : 1200kN (지진 미적용 시) 지진 적용 시 : N=800kN, V=50kN(4층 이하 가능) 가격 상급 상품하급 상품

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 161[표 4.18] 특수 조건 및 일본 내진말뚝 예 구 분 현장타설 말뚝(콘크리트) 일본의 내진 보강말뚝 개요도공법개요 ∙ 하중이 큰 구조물인 경우에 우리함 직경이 1000mm 이상을 적용하여 1000톤 이상의 하중으로 설계 가능 ∙ PHC+이형철근 결합과 PHC+강관으로 PHC의 취성파괴를 보완하여 적용하는 일본에서 사용되고 있으며, 공장설비가 필요함 특허 -CPRC, SC말뚝 특성공법 ∙ 1000mm이상의 초대형 장비로 천공하여 철근으로 보강하는 말뚝 ∙ 전석층(호박돌층), 암반부지지 천공인 경우 시공비가 급격하게 증가함 ∙ 하중이 크게 작용하는 건축물에 적용이 가능함 ∙ 현장 타설 콘크리트로 품질관리 확보가 가장 중요함 ∙ 일본의 말뚝은 PHC내부에 철근을 보강한 CPRC가 적용되고 말뚝에서도 기동과 동일하게 PM상관도를 작성하여 설계함 ∙ PHC외부에 강관을 결합한 SC(Steel Concrete)말뚝의 적용을 하고 있음 ∙ 공장설비가 필요함. 안정성 ∙ 정확한 구조계산에 의하여 설계가 필요함. ∙ 콘크리트 구조물로 최근 변경된 콘크리트 구조기준을 따라서 설계하여 적용. ∙ 설계하중에 따라 철근량을 조절하여 적용함. PC강선은 설계에서 제외함. ∙ 외부 강관을 적용한 규격에 맞도록 설계함. ∙ 현장타설 말뚝에 외부 강관 보강 시공성 ∙ 넓은 지역, 하중이 대형인 경우에 대형장비로 1000~2500mm까지 천공하여 시공함 ∙ 일반 말뚝 시공과 동일하게 적용 ∙ 말뚝 이음부가 철근이임이 본체와 동등이상으로 적용하게 장치가 되어 있음 적용성현장 ∙ 대형장비가 진입할 수 있어야 함 ∙ 전석층, 암반지지층은 시공비가 높아짐 ∙ 높은 설계지지가 필요한 건축물에 적용 ∙ 국내에서는 공장설비가 필요함. ∙ 일본에서 수입은 국가의 돈이 해외로 유출되는 것으로 국내 생산품을 이용이 필요함 범위적용 D500PHC, H25@12 수직력 10000kN 이상, 수평력 300kN 일본 제품, 국내생산 안됨 가격 중급 상품일본 수입 상품

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 162[표 4.19] 특허를 받은 상품 목록 (1) 구 분 삼축 내진말뚝 래티스 거더형 보강 말뚝 기존 보강 다축 내진말뚝 개요도특허 제 10-2014125호제 10-2288036호제 10-2294532호 개요공법 ∙ 기존의 마이크로 파일의 좌굴문제를 3차원 트러스 구조 시스템을 토입하여 완벽하게 해결한 내진 보강말뚝 ∙ 래티스 보의 원리를 이용하여 심도가 깊은 연약지반에 적용이 가능, 소형 장비로 시공이 가능한 마이크로 보강 ∙ 2축, 3축, 4축 등 다축형의 기존 콘크리트 판과 일체화 되도록 하는 보강판을 적용하여 기존 건물 내진보강 말뚝 개발사특허증 타스파일, 에스와이텍, 효창에스와이텍에스와이텍 시공 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 플랫폼마켓기술 www.spile.krwww.spile.krwww.spile.kr

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 163[표 4.20] 특허를 받은 상품 목록 (2) 구 분 래티스 내진 말뚝 하이브리드 내진말뚝 리바 내진말뚝 개요도특허 제 10-2399298호-제 10-2387194호 개요공법 ∙ 래티스 말뚝을 적용하여 상부의 전단과 모멘트는 래티스 구조 시스템이 버티고, 하부에는 코아 강관이 지진시 안정성 증대하는 말뚝 ∙ 상부의 전단력과 모멘트를 외부강관과 코아 강관을 무수축 몰타르로 결합하여 안정성과 시공성을 증대하여 마이크로 파일부터 대형 강관에서도 적용 가능한 공법 ∙ 현장 타설 말뚝과 동일한 시공 방법으로 철근의 품질관리의 단점을 보완하여 코아에는 기초 보강용 강관을 이용한 말뚝을 적용하고, 상부에는 리바를 이용하여 경제성과 시공성을 높인 말뚝 개발사특허증 에스와이텍에스와이텍에스와이텍 시공 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 플랫폼마켓기술 www.spile.krwww.spile.krwww.spile.kr

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 164[표 4.21] 특허를 받은 상품 목록 (3) 구 분 소구경 강관 보강 PHC 내진 말뚝 PHC 내진보강 말뚝 스레드바 개요도특허 제 10-2394061호제 10-2177765호제 10-2400909호 개요공법 ∙ 기존 PHC말뚝의 공장 시설 변경 없이 내진보강을 할 수 있는 공법으로 PHC의 높은 압축 성능과 기초용 강관을 적용한 말뚝으로 높은 지지 성능으로 말뚝수를 줄일 수 있음 ∙ PHC내부에 철근을 배치하여 보강 시 두 개의 성질이 다른 이질 재료의 분리로 취약성을 전단철근을 공장에서 PHC내부에 설치하여 결합성을 높이 PHC철근 보강 말뚝 ∙ 면진 패트를 적용하는데 삼축 내진말뚝과 래티스 말뚝과 결합하여 건물의 진동을 최소화로 안정성 극대화 개발사특허증 에스와이텍안창준, 전용실시권계약에스와이텍 공동특허 시공 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 효창, 지오텍, 성호기술 등 20여개 협력사 플랫폼마켓기술 www.spile.krwww.spile.krwww.spile.kr

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1654.5 건축물 말뚝기초에 작용하는 지진토압(시간이력 동해석법, C, D분류) 4.5.1. 내진해석 개요 일반적으로 말뚝기초는 지진 시 상부 건축물과 서로 다른 고유진동을 하는 지반과의 차이로 지반에서 발생하는 지진지 지반 증폭에 의한 상대적 수평변위로 말뚝에 지진토압이 발생한다. 과거에는 말뚝에 대한 내진설계를 수행하지 않았지만, 법령과 국가기준이 변경되어 지하에 설치되는 구조물에 한 종류로 콘크리트 또는 강재 등의 재료로 구조부재로써 설계되어야 하므로, 건물의 영향보 다는 지반의 수평거동에 의하여 말뚝에 토압이 발생한다. 건축물 설계에서는 C, D분류되는 건물에 대하 여 시간이력 동적해석을 실시하며, 지반의 상대변위로부터 산정한 토압을 지진 시 발생되는 축력과 수 평토압으로 말뚝의 지진 시 구조 부재력을 산정한다. 지진 시 말뚝에 발생된 구조부재력, 즉, 축력, 모멘트, 전단력에 대하여 말뚝이 파괴되는지 구조내력 을 콘크리트 구조기준과 강구조기준을 따라 안정성을 검토한다. 지반 상대변위에 따른 말뚝에 적용되는 지진토압과 말뚝 부재력 메커니즘은 다음 그림과 같다. 지반의 변위 강성이 다른 말뚝에 그림과 같이 압력으로 작용되며, 지진 시 지반의 상대변위는 말뚝에 그림과 같 이 지진토압으로 작용된다. 이것은 건물의 상대 운동과 독립적으로 발생되는 기구이다. [그림 4.38] 말뚝기초 지진 시 지진토압 메커니즘

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1664.5.2 지진발생 사례 및 피해사례 한반도는 유라시아판 내부에 존재하여 지진으로부터 안전지대로 인식되어 왔으며, 강진은 한반도 주변의 환태평양 지진대의 판 경계인 일본의 동부와 대만 등에서 주로 발생한다. 또한 한반도의 동남부의 해상에서 발생하는 지진에 의해서 동해안 및 남해안이 지진해일피해의 위험성이 존재하여 내륙지역뿐만 아니라 해안지역도 지진피해의 위험지역이라는 전문가들의 인식이 확산되어 있는 상황이다. [그림 4.39] 지진관측망 및 진앙분포도(1978년~현재까지) ⋅ 우리나라는 1978년 발생한 홍성지진을 계기로 지진 계측의 필요성 제기됨 ⋅ 1997년 ～ 2002년까지 국가지진 관측망 확충사업 추진 ⋅ 현재(2016년) 지진관측소 156개소 운영 ⋅우리나라의 진앙은 주로 서해 및 황해도 지역과 전라도, 경상도 및 동해 남부지방에 분포함

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 167[표 4.22] 국내 지진 피해 사례 발생 일시 주요 지진 규모 인 명 피 해 1978.09.16속리산 지진5.2집이 흔들리고 잠자던 주민이 깸 1978.10.07홍성 지진5.0건물파손, 균열 1000여 개소, 인명피해 2명 1978.11.23재 령 지진4.6건물이 흔들림 1980.01.08의 주 지진5.3주민들이 진동을 느낌 1981.04.15포항해역 지진4.8블록벽에 균열발생, 주민들 대피소동 1982.02.14사리원 지진4.5아파트 형광등의 흔들림, 굉음포착 1982.03.01울진해역 지진4.7유리창의 떨리고 집이 요동침 1982.08.29덕적도해역 지진4.0가옥과 창문이 심하게 흔들림 1985.06.25영흥도해역 지진4.0가옥과 창문이 흔들림 1992.01.21울산해역 지진4.0창문이 크게 흔들리고 주민대피소동 1992.12.13울산해역 지진4.0건물이 2 ~ 3초간 흔들림 1994.04.22울산해역 지진4.6서있기가 힘들 정도로 흔들림 1994.04.23울산해역 지진4.5건물이 크게 진동 1994.07.26홍도해역 지진4.9건물외벽 균열발생, 건물 심하게 진동 1995.07.24백령도해역 지진4.2주민들 현기증 호소, 지진굉음 1996.01.24양양해역 지진4.2가옥과 창문이 흔들림, 창문파손 1996.12.13영월 지진4.5건물 등 10여 곳에 균열 발생, 타일외벽 파손 1997.06.26경주 지진4.2아파트가 10여 초간 흔들림 1999.01.11속초해역 지진4.2아파트가 심하게 흔들림 2001.11.24울진 지진4.1아파트 등 건물이 흔들리고, 어지러움 호소 2003.3.23홍도 지진4.9창문과 바닥이 흔들리는 정도의 진동을 느낌 2003.3.30백령도해역 지진5.0책상 및 컴퓨터 모니터가 흔들림 2004.5.29울진 지진5.2땅이 흔들릴 정도의 진동, 액자가 떨어짐 2016.9.12경주 지진5.8지붕파손, 건물균열, 담장파손 2017.11.15포항 지진5.4건물파손, 건물균열, 담장파손, 액상화 현상

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1684.5.3 내진해석 흐름 지반 분야에서 지진토압을 산정하는 절차는 다음과 같으며, 시간이력 동해석을 수행하고 지표변위와 기반암 변위에서 상대변위가 가장 큰 차이에서 발생되는 증폭을 설계에 적용한다. [표 4.23] 내진해석 흐름 분석표 구 분 현황분석 및 설계정수 산정 해석방법 산정 내진해석 수행 적개념도용 ∙ 지진 시 피해사례 조사 ∙ 노선 인근지역 지진 발생 현황 파악 ∙ 내진설계 방법의 비교 ∙ 구조물과 지반의 거동특성을 고려한 해석방법 적용 ∙ 설계 지진력에 대한 충분한 안전율 확보 4.5.4 해석방법 선정 지반 분야에서 지진토압 산정방법으로 유사정적 해석, 응답변위법, 시간이력 동해석 등이 있다. 건축물에 대한 A, B부류는 유사정적해석법이 가능하며, C, D분류는 시간이력 동해석법에 의한 상대변위를 이용한 토압을 산정하여 적용하는 것이 합리적이라고 판단된다. [표 4.24] 해석방법 개요도 구 분 유사정적법 응답변위법 동적해석법 개요도개념도 ∙ Mononobe-Okabe법에 의한 지진 시 토압 적용 ∙ 교량 등 지상에 있는 구조물 의 경우에 간단히 사용되는 방법으로 구조물의 중량에 설계 진도를 곱한 힘을 관성력 으로 작용시켜 지진에 의해 구조물 에 발생하는 응력 등 을 구하는 방법임 ∙ 개착터널, 갱구부 비탈면 적용함 ∙ 지진 시 구조물의 변형이 주변 지반의 변위에 지배적 이라는 가정 하에 지반의 변위와 주면 전단력을 이용하여 지진해석을 수행하는 방법 ∙ 지반응답해석을 수행, 지진 시 심도에 따른 변위량을 산정 하고, 이 지진력에 의한 수평 하중, 주면전단력, 관성력을 산정 하여 적용함 ∙ 지진에 따른 구조물의 거동 을 가장 유사하게 모사할 수 있는 해석법 ∙ 응답스펙트럼법과 시간이력 응답 해석법으로 나눌 수 있으며 본 설계 시는 장주 기파, 단주기파, 인공지진파 의 가속도-시간이력을 입력 데이터로 사용하여 시간이 력 응답해석을 수행함

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1694.5.5 말뚝 내진토압 산정 예시 1) 내진등급 및 성능 건축물에 대한 지진에 대한 내진설계시 내진등급 및 성능은 시설물편 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00, 2019)을 따라 결정하며, 상세한 해설은 대한건축학회에서 발간한 해설서를 참조한다. 건축물 내진설계기준 KDS 41 17 00 : 2019 2. 내진등급 및 성능목표 2.1(1)일반사항구조물은 기본적으로 낮은 지진위험도의 지진에 대하여 기능을 유지하고, 높은 지진위험도의 지진에 대 해서는 붕괴를 방지함으로써 인명의 안전을 확보하는 것을 내진설계의 원칙으로 한다. (2) 높은 내진등급의 건축물은 중요도를 고려하여 상향된 지진위험도에 대하여 내진설계를 수행한다. 2.2 건축물의 내진등급과 중요도계수 (1) KDS 41 10 05(3.)에서 정의된 건물의 중요도를 고려하여 표 2.2-1에 따라 건물의 내진등급과 내진설계 중요도계수  를 결정한다. (2) 2개 이상의 건물에 공유된 부분 또는 하나의 구조물이 동일한 중요도에 속하지 않는 2개 이상의 용도 로 사용되는 경우에는 가장 높은 중요도를 적용해야 한다. (3) 건축물이 구조적으로 분리된 2개 이상의 부분으로 구성된 경우에는 각 부분을 독립적으로 분류하여 설 계할 수 있다. 다만, 한 구조물에서 구조적으로 분리된 부분이 더 높은 중요도를 가진 다른 부분에 대 해 그 중요도에 부합하는 사용을 위해서 필수 불가결한 접근로나 탈출로를 제공하거나 인명안전 또는 기능수행 관련 요소를 공유할 경우에는 양쪽 부분 모두 높은 중요도를 적용하여야 한다. 건축물의 중요도1) 내진등급 내진설계 중요도계수 ( ) 중요도(특) 특 표중요도(2),중요도(1)I1.21.5(3)II1.01)KDS411005(3.)에따름.2.2-1내진등급과중요도계수

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 170건축물 내진설계기준 KDS 41 17 00 : 2019 2.3(1)지진위험도최대고려지진은 내진설계에서 고려하는 가장 큰 지진으로서 국가지진위험지도의 2400년 재현주기에 해 당하며, 그 유효지반가속도의 크기는 3장의 규정에 따라서 정한다. (2) 기본설계지진은 스펙트럼가속도가 최대고려지진에 의한 값의 2/3 수준에 해당하는 지진으로 정의한다. 2.4(1)성능목표건축물의 성능수준은 기능수행, 즉시복구, 인명보호, 붕괴방지 수준으로 구분할 수 있으며, 이를 만족하 기 위하여 건축물을 구성하는 구조요소와 비구조요소가 각각 갖추어야할 성능수준은 표 2.4-1과 같다. 건축물의 성능수준구조요소의 성능수준비구조요소의 성능수준 표붕괴방지붕괴방지-인명보호인명안전인명안전즉시복구거주가능위치유지기능수행거주가능기능수행2.4-1건축물의성능수준과구조요소및비구조요소의성능수준사이의관계(2)내진안전성을위하여건축물의내진설계에서고려되어야하는내진등급별최소성능목표는 표 2.4-2와 같다. 또는 15장에 따라 성능기반설계를 수행하여 구조요소의 성능목표 만족여부를 직접 확인할 수 있다. 내진등급 성능목표 설계지진 재현주기 성능수준 특 2400년 인명보호 기본설계지진 × 중요도계수( ) 1000년기능수행I 1400년인명보호기본설계지진2400년붕괴방지- × 중요도계수( ) II 1000년인명보호기본설계지진2400년붕괴방지- × 중요도계수( ) 표 2.4-2 건축물의 내진등급별 최소성능목표 (3) 구조요소는 이 기준에 따라 인명보호 성능수준의 설계지진에 대하여 강도설계법 또는 허용응력설계법을 적용하여 설계한 경우 표 2.4-2의 건축물 최소성능목표를 모두 만족하는 것으로 간주한다. (4) 비구조요소는 18장에 따라 설계한 경우 성능목표를 만족하는 것으로 간주한다. 기계/전기 비구조요소의 경우 20장에 따라 장치의 작동여부를 추가로 검토하여야 한다. (5) 설계자는 성능목표에 대하여 건축주 또는 발주처와 협의하여야 하며, 건축주 또는 발주처가 요구하는 경우

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 171건축물 내진설계기준 KDS 41 17 00 : 2019 3. 지진구역 및 지진구역계수 3.1 지진구역 및 지진구역계수 (1) 우리나라 지진구역 및 이에 따른 지진구역계수(Z)는 각각 KDS 17 10 00의 표 4.2-1과 표 4.2-2를 따른 다.3.2(1)유효지반가속도설계스펙트럼가속도 산정을 위한 유효지반가속도(S)는 지진구역계수(Z)에 KDS 17 10 00의 표 4.2-3에 제시된 2400년 재현주기에 해당하는 위험도계수(I) 2.0을 곱한 값으로 하거나 그림 3.2-1 국가지진위험 지도로부터 구할 수 있다. 단, 국가지진위험지도를 이용하여 결정한 S는 지진구역계수에 위험도계수를 곱하여 구한 S값의 80%보다 작지 않아야 한다. 그림 3.2-1 국가지진위험지도, 재현주기 2400년 최대고려지진의 유효지반가속도(S)%(소방방재청, 2013)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 172내진설계시 설계 적용지진 적용하는 유효지반 가속도는 국가지진위험지도로부터 산정할 수 있거나, 내진 공통코드에서 제시하는 지진구역에 따른 지진구역계수(Z)와 위험도계수를 적용하여 산정할 수 있 다. 각 방법에 따른 식은 다음과 같다. 1) 설계지진가속도(지도) :     ×   2) 설계지진가속도(구역계수) :   ×   × ×≤  내진설계 일반 KDS 17 10 00 : 2018 4.2.1.1 지진구역 및 지진위험도 (1) 지진구역은 표 4.2-1과 같다. 지진구역 행정구역 Ⅰ 시 서울, 인천, 대전, 부산, 대구, 울산, 광주, 세종 도경기, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남, 강원 남부1 Ⅱ도강원 북부2, 제주 1. 강원 남부(군, 시) : 영월, 정선, 삼척, 강릉, 동해, 원주, 태백 2. 강원 북부(군, 시) : 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천, 속초 표 4.2-1 지진구역 (2) 지진구역계수 는 표 4.2-2와 같다. 지진구역 Ⅰ Ⅱ 지진구역계수,  0.11 0.07 표 4.2-2 지진구역계수 (평균재현주기 500년에 해당) (3) 평균재현주기별 위험도계수 는 표 4.2-3과 같다. 평균재현주기 (년) 50 100 200 500 1,000 2,400 4,800 위험도계수,  0.40 0.57 0.73 1 1.4 2.0 2.6 표 4.2-3 위험도계수 (4) 특정 부지에 대해 지진위험도(지진재해도)를 정밀하게 평가하고자 할 경우에는 행정안전부장관이 정한 국 가지진위험지도를 내진설계에 활용할 수 있다. (5) 부지고유의 설계지진을 합리적으로 정의하는 경우 이를 사용할 수 있으며, 구체적인 검증 방법과 절차는 시설물 내진설계기준에서 정할 수 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 173지도에서 “서울”의 유효지반 가속도는 17%로 하는 경우 다음과 같이 내진등급별 설계지진을 산정한다. - 내진특등급 : s = 기본설계지진 *  = 0.17*1.5 = 0.255 - 내진I 등급 : s = 기본설계지진 *  = 0.17*1.2 = 0.204 - 내진II 등급 : s = 기본설계지진 *  = 0.17*1.0 = 0.170 지진 구역계수와 위험도계수를 이용한 산정은 다음과 같다. 재현주기 정확하게 제시되어 있지는 않으며, 성능 목표의 재현주기를 참조하여 유사한 범위를 산정하였다. - 내진특등급 : s = Z *  = 0.11*2.6 = 0.26 : 4800년 재현주기 - 내진I 등급 : s = Z *  = 0.11*2.0 = 0.204 : 2400년 재현주기 - 내진II 등급 : s = Z *  = 0.11*1.4 = 0.154 : 1000년 재현주기 건축물에 대하여는 시설물에 제시되고 있는 방법으로 하는 것이 합리적이다. 값이 유사할 수 있는 있지만, 시설물에 적합하게 제시된 방법을 따르는 것이 바람직하다. 앞에서 산정한 설계지반가속도는 기반암(지반)에 작용되는 가속도이다. 건물에 발생되거나 말뚝에 발 생되는 가속도가 아니다. 여기서, 잘못된 설계가 될 수 있는데, 지반응답해석을 하여 지반 증폭을 직접 산정하여 말뚝에 작용하는 지진토압을 산정할 때는 다음과 같이 지반의 등급에 따른 증폭이 필요 없다. 왜냐 하면 지반 증폭에 대한 해석을 기반암에 지진력을 가하여 지반 증폭을 하게 되기 때문이다. 따라서 다음에 나오는 지분 종류별 지반 증폭계수는 말뚝설계 시에 적용되는 지반 증폭해석에서는 적용하지 않는다. 지반 증폭 해석에서 표4.25와 표4.27을 적용되지 않으며, 건축물에 지진하중을 가할 때 증폭 해석을 하지 않고 약식으로 할 때만 적용된다. [표 4.25] 설계지반 운동수준 선정 지반종류 지반종류의 호칭 분류기준 기반암 깊이 [H] (mm) 토층평균전단파속도 [   ] (m/s)  암반 지반1 미만 얕고 단단한 지반 1∼20 이하 260 이상  얕고 연약한 지반260 미만  깊고 단단한 지반 20 초과 180 이상  깊고 연약한 지반180 미만  부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반 ※ 지반 등급은 비표면 기준으로, 연약대 터널부 지반 등급은 S3을 함.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1742) 인공 지진파 설정 [그림 4.40] 가속도표준설계 응답 스펙트럼(토사지반) [표 4.26] 지반증폭계수(  및  ) 지반종류 단주기 지반증폭계수 [ ] 장주기 지반증폭계수 [ ] S ≤ 0.1 S = 0.2 S = 0.3 S ≤ 0.1 S = 0.2 S = 0.3  1.41.41.31.51.41.3  1.71.51.31.71.61.5  1.61.41.22.22.01.8  1.81.31.33.02.72.4 ※ S3, S=0.154, 선형 보강한 Fa = 1.61, Fv = 1.65 [표 4.27] 지진규모에 따른 스펙트럼 시간 지진규모 상승시간 (   ) 강진동 지속시간 (   ) 하강시간 (   ) 7.0 이상-7.5 미만2 12.5 13.5 6.5 이상-7.0 미만1.5 9 10.5 6.0 이상-6.5 미만1 7 9 5.5 이상-6.0 미만1 5.5 8.0 5.0 이상-5.5 미만15 7.5 ⋅ 상승시간 : 2 ⋅ 강진동 지속시간 : 9.0 ⋅ 하강시간 : 10.5 ⋅ 총 시간 : 21.5

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1753) 인공지진파 생성 다음은 시간이력 동해석을 위한 지진파를 입력하기 위한 방법 중에 인공지진파를 생성하고 설계에 적합한 지진해석을 수행하기 위한 시간에 따른 가속도를 표시한 것이다. 다양한 실측한 지진파가 있지 만 설계조건과 일치하는 지진파는 찾기 어렵다. 따라서 증폭이 지본 조건에 따라 증폭된다고 할 때, 일 반화하여 설계에 적용하고 있는 인공지진파로 검토하는 것이 현재로서는 가장 합리적이라 판단된다. [표 4.28] 인공지진파 입력 입력조건 ⋅ 상승시간 : 2 ⋅ 강진동 지속시간 : 9.0 ⋅ 하강시간 : 10.5 ⋅ 총 시간 : 21.5 시간이력스펙트럼가속도

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1764) 입력 값 결정 다음은 지반조사에서 산정된 동적 지반정수 값을 보인 것이다. 본 조사지역에서 BH-1 시추지점에 대하여 구간별 P파, S파 속도를 구한 후에, P파와 S파 속도를 이 용하여 동적 지반계수인 동강성률, 동체적계수 및 동포아송비를 산출하여, 그 결과를 아래 표와 같다. 물리탐사에서 조사한 지진파는 변형률 조건에서 미소 변형률에서의 값으로 설계조건에서 등가정적비선 형 해석으로 변형률에 따른 탄성계수로 하는 경우로 실험값이 없는 경우 지반종류별 문헌 값을 적용한 다. 그렇지 않은 경우는 안전율을 충분히 고려하여야 한다. [표 4.29] 지층별 동적 물성치(BH-1) (GL시험구간,-m) 지층 Vel.(m/sec) Vd (g/cm³)γ (kg/cmGd2) (kg/cmEd2) (kg/cmKd2) 비고 Vp Vs 1.0 ~ 2.0매립층5692351.700.3979582,6764,3362.0 ~ 3.0 퇴적층 6572772.100.3921,6464,5817,0443.0 ~ 4.06872912.100.3911,8185,0577,6984.0 ~ 5.07783342.100.3872,3896,6279,7725.0 ~ 6.08803862.100.3813,1858,79612,3306.0 ~ 7.09444202.100.3773,77710,40014,0727.0 ~ 8.09234072.100.3793,5589,81413,5258.0 ~ 9.09554252.100.3773,86710,64814,3929.0 ~ 10.09914432.100.3754,20311,56015,44410.0 ~ 11.01,0154562.100.3744,45612,24116,14511.0 ~ 12.09684312.100.3763,98510,96814,76812.0 ~ 13.09794372.100.3764,09311,26215,09813.0 ~ 14.09934442.100.3754,21811,60215,50814.0 ~ 15.01,0254612.100.3734,55512,50816,42215.0 ~ 16.09784352.100.3764,05811,17115,06516.0 ~ 17.0 풍화토 7413182.000.3882,0595,7158,46917.0 ~ 18.08383642.000.3832,7087,49310,70418.0 ~ 19.09074022.000.3783,2979,08412,37919.0 ~ 20.09914462.000.3734,05311,13114,64220.0 ~ 21.0 풍화암 1,1215172.200.3655,98916,35420,22821.0 ~ 22.01,1755522.200.3586,84518,59521,87222.0 ~ 23.01,1885602.200.3577,03019,08422,29123.0 ~ 24.01,1955642.200.3577,13319,35722,53324.0 ~ 25.01,2065712.200.3567,32219,85022,90325.0 ~ 26.01,2215782.200.3567,49220,31523,47826.0 ~ 27.01,2295862.200.3537,70420,84523,60827.0 ~ 28.01,2455952.200.3527,95421,50624,21028.0 ~ 29.01,2485982.200.3518,02121,67624,29529.0 ~ 30.01,2696112.200.3498,36722,58124,997-

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 177다음은 동적 지반정수에 대한 값을 보인 것이다. 심도별 탄성파 속도 (m/sec) 동적물성치 분포 : Gd (전단탄성계수) 동적물성치 분포 : Ed (영률) 동적물성치 분포 : Kd (체적탄성률) [그림 4.41] 동적 물성치 결과(BH-1) [그림 4.42] 자료 획득 전경 사진

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 178[표 4.30] 지층별 동적 물성치의 평균(BH-1) (GL시험구간,-m) 지층 층후 Vel.(m/sec) Vd (g/cm³)γ (kg/cmGd2) (kg/cmEd2) (kg/cmKd2) 층후/VS(m/sec)Vp Vs 1.0 ~ 2.3매립층1.35692351.700.3979582,6764,3360.00553 2.3 ~ 15.9퇴적층13.69124032.100.3793,5589,80213,3770.03372 15.9 ~ 20.5풍화토4.68693822.000.3803,0298,35611,5480.01203 20.5 ~ 지반반력계수30.0풍화암9.51,2105732.200.3557,38620,01623,0420.01658평가는정적일때는다음과같으며,지진시는탄성변위내에있는경우동적특성 값 을 적용하였다. 적용한 지반정수는 지반분야의 전문가 결정에 따른다. 동일한 모래층에서도 입력 값으로 쓰이는 정수는 30배까지 차이나는 경우도 발생한다. 건축전문가 입장에서는 도저히 이해하기 힘든 부분 이 지반 분야 정수이며, 그렇게 함에도 안전율을 3을 적용한다. “지반의 불확실성”을 쉽게 생각하여 사 회적 문제까지 커지는 경우가 많으며, 지반 정수와 지반 거동은 가급적 지반분야 전문가 의견을 따른다. 합리적 방법으로 지반조사 업무 범위에 설계지반정수 결정 또는 제시를 포함시켜 입력하는 지반정수 가 보다 합리적으로 적용되도록 하여야 한다. [표 4.31] Soil-modulus parameter (k) for sands (after Reese et al.,2005). Relative Density Loose Medium Dense (KPa/m) (1b/in³) (KPa/m) (1b/in³) (KPa/m) (1b/in³) Submerged Sand5,4302016,3006033,900125 Sand Above WT6,7902524,4309061,000225 [표 4.32] Soil-modulus parameter (k) for clays (after Reese et al.,2005). ConsistencyClay UndrainedStrengthShear Static Cyclic (Kpa) (psi) (KPa/m) (1b/in³) (KPa/m) (1b/in³) Soft12 - 241.74 - 3.478,14030-Medium24 - 483.47 - 6.9427,150100-Stiff48 - 966.94 - 13.9136,00050054,300200 Very Stiff96 - 19213.9 - 27.8271,0001,000108,500400 Hard192 - 38327.8 - 55.6543,0002,000217,000800

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1795) 해석 및 지진토압 그림과 같이 지층으로 2차원 동적해석을 수행하여 지진에 대한 안정성을 검토하기 위하여, 인공지진 파 등을 입력하여 지반 증폭해석을 수행한다. 기반암에 가하여 지반의 증폭해석을 수행하면, 지표면의 가속도가 산정된다. 만약 건축물의 설계에서 지표면의 가속도를 약식으로 검토하지 않고 해석에 의한 증폭된 값을 적용할 때는 다음의 해석에서 산 정된 지표면의 지반가속도를 적용할 수 있다. 해석모델링 [그림 4.43] 해석 모델 및 시간이력 동해석

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 180앞에서 보인바와 같이 지층을 좁은 폭으로 하는 경우는 측면의 경계에서 점성경계를 설정하여야 하 는데, 다음과 같이 산정한다. 전체적인 지형과 지층을 모델링, 경계조건은 지진파의 반사 방지를 위해 자유영역으로 설정 ⋅질량과 강성을 동시에 고려하는 Rayleigh Damping 적용, 입력 지진파 : 인공지진파   w  f  ×××     w   f   ××   ckx v  ㆍAㆍVp (ρ : 밀도, A : 면적, Vp :p파의 속도) cky v  ㆍAㆍVs ( Vs : s파의 속도)    ;              ;                  (여기서       ) [표 4.33] 경계부 점성 경계 입력 값 구 분 (m/s)Vp (m/s)Vs (m/s)cp (m/s)cs (kPa/m)kd 풍화암12105732662.01260.6200,000풍화토8693821738.0764.0100,000퇴적토9124031915.2846.360,000매립토569235967.3399.530,000

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 181다음은 모드분석 결과를 보인 것이며, 응답변위 해석으로 하는 경우는 다음의 증폭 값 중에서 불리 한 것을 적용할 수 있다. 모드분석1 : 3.0 Hz 모드분석2 : 8.1 Hz 모드분석2 : 8.2 Hz 모드분석3 ; 11.5 Hz 모드분석3 ; 11.8 Hz 모드분석3 ; 14.1 Hz [그림 4.44] 모드분석 결과

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 182지반 시간이력 해석 결과 다음과 같으며, 최대 지반 변위는 2.5mm로 나타났다. 가속도에서 기반암 입력은 0.15g이었으나, 지반 증폭된 지표면 가속도는 0.2158g로 산정되었다. 건축물 설계 시 설계적용 지표면 가속도를 이 값을 적용할 수 있다. 변속가속도도위 [그림 4.45] 지반 시간 이력 해석 결과

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 183다음은 시간이력 해석결과에서 지반 변위 값과 말뚝 주변 변위 값을 심도별 표시한 것이다. 그림에서 산정한 상대변위 값에 말뚝에 작용하는 수평지반반력계수 K를 곱하면, 말뚝에 작용하는 내 진토압이 된다. [그림 4.46] 지반 시간 이력 해석 결과 그래프 다음은 변위 값에 따른 말뚝에 발생하는 수평력을 산정한 것이다. 말뚝에 작용하는 지진토압을 산정 하여 구조에서 제시한 말뚝에 작용되는 최대 수직하중에 지진토압을 작용하여 지진 시 부재력을 산정 하여 안정성을 검토한다. 부재력 검토 시에는 하중계수법에 의한 하중에 의한 축력 값을 적용하고, 지진토압에서는 말뚝에 적용하는 응답수정계수 R=1.0~1.5를 적용하여 토압에서 나누고, 상시조건 (지진이 없는 것 중 가장 큰 말뚝반력)과 지진조건 하주조합(               )의 말뚝반력 에 지진토압(1.0E)을 작용하여 부재력을 산정하여 검토한다. 지진 시 말뚝 반력 : 1300kN 지짙토압 : 500 kPa/m, 적용토압 : 1.0*500/R =1.0*500/1.5 = 333.3kPa/m R : 이음이 없는 말뚝 1.5, 이음이 있는 말뚝 1.0 [표 4.34] 경계부 점성 경계 입력 값 구 분 kd(kPa/m) 지반변위(m) 말뚝주변변위(m/s) 지진토압(kPa/m) 풍화암200,0000.00030.00.00풍화토100,0000.00140.0009529.5264.7퇴적토60,0000.00190.0016736.4368.2매립토30,0000.00250-

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1844.6 말뚝에 작용하는 지지력 : 대구경 말뚝 4.6.1 개요 말뚝의 지지력은 크게 2가지로 나눌 수 있다. 소구경말뚝(micro pile)과 대구경말뚝으로 나누어 질 수 있는데, 이렇게 나누는 근본적인 이유는 주면마찰력의 효과 때문이다. 대구경 말뚝의 경우는 대부분 지지력이 선단지지에 의하여 지배가 되는 반면, 소구경말뚝은 대부분 주면 마찰, 즉, 지반의 전단강도에 의하여 지배된다. 마이크로 파일이 선단부 암반에 적용되는 경우도 소켓형으로 마찰력으로 계산하는 경우가 많으며, 선단지지력으로 하는 경우 선단부 면적이 작아서 현실적인 값으로 평가되기 어렵다. 건축분야에서는 말뚝지지력이 상당히 중요한데, 현장 평가가 쉽지 않다. 현장 재하시험으로만 의지 하기는 상당히 위험성이 높다. 더군다나, 최근에 시행자가 시공자인 경우에는 현장재하시험에 의한 방법이 옳게 된다고 보기는 어렵다. 설계 시에 충분한 검토가 필요하다. 시행자가 감리의 도움을 받아 시공자가 올바르게 시공하도록 하여야 하는데, 건축물에서는 시행자와 시공자가 같은 기관인 경우가 많이 발생한다. 따라서 현장재하 시험 방법은 최소한의 검토로 하고 설계 시에 충분히 말뚝 설계가 되도록 하여야 한다. 특히, 도면에 현장 확인으로 표시되는 경우는 지지력 확보가 불확실성이 크다고 판단된다.국내에서 건축물에 많이 적용되는 말뚝에 대한 지지력을 다음 세 가지 유형으로 하여 검토 방법을 설명하였다. 서로 다른 거동과 결과가 많이 차이 난다. - 400mm이상의 대구경 말뚝 - 300mm이하의 소구경 말뚝 - 헬리컬 말뚝 - 마찰 말뚝과 선단지지 말뚝의 구분과 적용 4.6.2 지지력 계산 국내에 적용되고 있는 건축물에 적용되는 말뚝 설계는 대부분 지반조사에서 현장 원위치 시험 값을 주로 사용한다. 그것은 많은 사례와 적용측면에서 현재까지 가장 빈도수가 많기 때문이다. 다양한 지지력 식이 있지만 N값을 이용하는 것이 현장 조사한 시추자료를 이용하는 것 중에 적용성 이 높다고 판단된다. 그리고 중요한 것은 지지력계산에서 침하량을 동시에 고려하기가 다음에서 제시하는 지지력 식은 ‘구조물기초 설계기준“에 있었던 내용이지만 최근에 KDS 24 14 51(하부구조 설계기준-한계상태법)에

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 185제시된 방법이며, 현재까지는 말뚝 지지력 평가에서 건축물에 적용하는데 큰 문제가 없을 것으로 판단 되다. 1) 현장 원위치시험을 통한 말뚝지지력의 평가 가. 일반사항 현장 원위치시험법을 사용하여 평가한 주면마찰력과 선단지지력에 대한 저항계수는 [KDS 24 14 51, 표 3.1-2]에 규정되어 있다. 나. 표준관입시험(SPT)을 이용한 방법 이 방법은 사질토 및 비소성 실트에 대해 적용한다. ① 말뚝 사질토에서선단지지력깊이 까지 타입된 말뚝의 공칭 단위 선단지지력은 다음과 같고 단위는 MPa이다.             ≤ 여기서,      log   ′     여기서,  = 상재응력  ′ 에 대하여 수정한 말뚝 선단근처의 대표적인 SPT 타격횟수(타/300mm)  = SPT 타격횟수(타/300mm)  = 말뚝의 폭 또는 직경(mm)  = 지지층에 관입된 말뚝길이(mm)  = 한계 선단지지력으로 사질토인 경우 0.4  , 비소성 실트인 경우 0.3  을 사용한다(MPa).

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 186계산 예① : 토사층 N=30, D=500mm, Db = 1000mm, r=19kN/m3, GWL = 3m, H=10m   = 3*19 + (19-10)*(10-3) = 120 kPa         log     ′       = 0.77*log10(1.92/0.12)*30 = 27.81                = 0.038*27.81*(1000/500) = 2.11356 MPa  = 0.4*27.81 = 11.124 MPa     = 2.11356*(3.14*500^2/4) = 414786 N = 414.786 kN 계산 예② : 풍화암 N=60, D=500mm, Db = 2000mm, r=19kN/m3, GWL = 3m, H=10m   = 3*19 + (19-10)*(10-3) = 120 kPa        log     ′        = 0.77*log10(1.92/0.12)*60 = 55.63                = 0.038*55.63*(3000/500) = 12.68364 MPa  = 0.4*55.63 = 22.252 MPa     = 12.68364*(3.14*500^2/4) = 2489164N =2489.164 kN 극한지지력에서 풍화암 3m 근입조건이어야 800kN정도의 허용 지내력이 산정된다. ② 주면마찰력 - 사질토에 설치된 말뚝의 공칭 주면마찰력  는 다음과 같으며 단위는 MPa이다. - 배토 말뚝     

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 187- 비배토 말뚝(�� 형 강말뚝)       = 타입말뚝에 대한 단위 주면마찰력(MPa)  = 말뚝 주면을 따라 얻은 보정하지 않은 평균 SPT 타격횟수(타/300mm) 주면마찰을 고려하는 경우는 마찰말뚝이어야 한다. 배토말뚝은 타입말뚝이다. 최근에는 타입말뚝 설치가 거의 불가능하다. 도심지에서는 대부분 천공 후 말뚝 삽입하는 방법을 적용하기 때문에 비배 토 말뚝에 속한다. 최근에는 천공하는 말뚝을 삽입하면서 그라우트를 실시하여 말뚝과 지반사이에 그라 우트로 하여 배토 말뚝 공식을 적용하기도 하는데, 여기서, 중요한 사항은 그라우트의 배합비와 말뚝 과 지반사이의 그라우트 양에 따라 달리 될 수 있다. 배합비(물/시멘트) : 80이상인 경우는 그라우트 효과로 보기 어렵다. 이런 경우는 주면마찰을 고려하지 않는 것이 안정하다고 배합비(물/시멘트)비가판단된다.마이크로 파일 시방기준처럼 50이면서, 말뚝과 지반사이의 간격이 100mm인 경우는 충분히 그라우트가 지반과 말뚝사이의 정착역할을 할 수 있다고 볼 수 있다. 이런 경우는 주면 마찰력을 고려할 수 있다. 다음의 계산예는 반드시 그라우트의 시방기준을 마이크로 파일 시방기준이 물시멘트 50인 경우에만 적용하는 것이 좋다. 계산예 : 토사층 N=30, D=500mm, Db = 1000mm, r=19kN/m3, GWL = 3m, H=10m      = 0.0019*30 = 0.057 MPa     = 0.057*(3.14*500*10000) = 894900 N = 894.9 kN 안전율을 3인 경우, 10m에 290kN, 1m에 약 29kN이 증가된다. Fp=1200kN이 필요하려면, N=30 인 경우에 40m가 필요하다. 현실적으로 마찰 말뚝만으로 설계가 어렵다. 선단지지와 마찰말뚝이 동시에 작 용되는 경우는 가능하다. 앞에서 산정한 선단지지와 같이 계산하면 다음과 같이 된다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 188- 조건 : 풍화암 3m, 토사층 10m      = 2489 + 894 = 3383 kN - 상시 지지력 평가     = 3383/3 = 1127.67 kN - 지진 시 지지력 평가     = 1.5*1126.67 = 1690.0 kN - 한계상태법(강도설계법으로 지지력을 평가하는 경우) : N=30으로 50미만, 사질토  =0.38    = 0.38 * 3383 = 1285.54 kN -  조건은 다음과 같다. 앞에서 산정한 값은 N값을 이용한 조건식이 다음과 같다. ① 점성토, 정역학적 저항력공식 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 미만 : 0.37 ② 점성토, 정역학적 저항력공식 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 이상 : 0.35 ③ 사질토, SPT 방법 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 미만 : 0.38 ④ 사질토, SPT 방법 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 이상 : 0.29 일반 설계법으로 지지력을 평가하는 경우는 상시와 지진 시로 하여야 하며, 상부구조물 해석에서 하중조합이 허용응력 설계법 적용으로 되어 있는 지진하중이 있는 경우와 없는 경우로 평가된 말뚝 반력이 적용되어야 한다. 즉 하중조압은 다음과 같은 조건으로 말뚝 반력 산정이 되어야 한다. 지진하 중이 있는 하중조합과 없는 것을 구별하여 말뚝 반력을 산정하여야 한다. 즉, 허용응력 설계법과 강도 설계법에 의한 부재력을 산정할 때는 서비스 하중조합과 하중계수법에 의한 반력을 다음과 같이 건축 구조에 요청하여야 한다. [표 4.35] 말뚝기초 설계 시 필요한 말뚝 반력 하중조합 조건 설계법 조건 하중조합 말뚝반력 허용응력설계 지진상시(1.5-8)(1.5-9)(1.5-10)(1.5-11)(1.5-11)최대(압축)시(1.5-12)(1.5-13)(1.5-15)최대(압축),최소(인발) 하중계수법 지진상시(1.5-1)(1.5-2)(1.5-3)(1.5-4)(1.5-6)최대(압축)시(1.5-5)(1.5-7)최대(압축),최소(인발)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 189KDS 41 10 15(건축구조기준 설계하중) 1.5.2 허용응력설계법의 하중조합 (1) 허용응력설계법으로 구조물을 설계하는 경우에는 다음의 하중조합으로 작용응력을 구하여야 한다.   (1.5-8)     (1.5-9)   또는  또는  (1.5-10)          또는  또는  (1.5-11)      또는     (1.5-12)        또는          또는  또는  (1.5-13)       (1.5-14)       (1.5-15) 강도설계법을 적용하는 경우는 하중에 계수가 반영되어 말뚝 반력이 산정이 되었기 때문에 상시, 지진시를 구별할 필요가 없다. 하중조합 하중에서 가장 큰 말뚝 반력을 적용하여 지지력을 평가하면 된 다. 이때에는 극한지지력에 감소계수를 곱하는 N값을 이용하는 경우는 0.45를 곱한다. KDS 41 10 15(건축구조기준 설계하중) 1.5.1 강도설계법 또는 한계상태설계법의 하중조합 (1) 강도설계법 또는 한계상태설계법으로 구조물을 설계하는 경우에는 다음의 하중조합으로 소요강도를 구 하여야 한다.      (1.5-1)            또는  또는  (1.5-2)       또는  또는    또는    (1.5-3)             또는  또는  (1.5-4)                 (1.5-5)       (1.5-6)       (1.5-7)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 190극한 상태 지지력은 감소계수를 곱하여 다음과 같이 산정한다. KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법) 3.3.3.2 말뚝의 축방향 하중 (1) 말뚝 항타나 말뚝재하시험에서 측정한 현장 계측치를 참고로 정적해석 방법에 의해 설계한다. 비슷한 조건을 가진 인접 지반의 말뚝재하시험결과를 참조하여 적용할 수도 있다. 말뚝의 지지력은 해석적 방 법이나 현장 원위치시험 방법 등으로 산정할 수 있다. (2) 말뚝의 감가된 지지력 은 다음과 같다.      (3.3-5) 또는        (3.3-6) 여기서,     (3.3-7)     (3.3-8) 여기서,  = 3.1.5에 규정된 외말뚝의 지지력에 대한 저항계수, 총 저항력에서 선단지지력과 주면마찰력을 구분하지 않음.  = 외말뚝의 지지력(N)  = 말뚝의 선단지지력(N)  = 말뚝의 주면마찰력(N)  = 말뚝의 단위 선단지지력(MPa)  = 말뚝의 단위 주면마찰력(MPa)  = 말뚝 주면면적(mm2)  = 말뚝 선단면적(mm2)  = 선단과 주면 저항을 구별하는 방법일 경우 표 3.1-2에 규정된 말뚝의 선단지지 에 대한 저항계수  = 선단과 주면 저항을 구별하는 방법일 경우 표 3.1.2에 규정된 말뚝의 주면마찰 에 대한 저항계수

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 191KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법) 조건 / 지지력결정 방법저항계수 연직압축저항력-정역학외말뚝의적해석법과정재하시험,  주면마찰력과 선단지지: 점성토와 혼합토  방법 (Tomlinson, 1987; Skempton, 1951)  방법 (Esrig과 Kirby, 1979; Skempton, 1951)  방법 (Vijayvergiya와 Focht, 1972; Skempton, 1951) 정역학적 저항력공식 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 미만 정역학적 저항력공식 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 이상 0.350.370.400.250.35 주면마찰력과 선단지지: 사질토 Nordlund/Thurman 방법 (Hannigan 등, 2005) SPT 방법 (Meyerhof) SPT 방법 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 미만 SPT 방법 (한국지반공학회, 2009): 선단부 SPT N 값 50 이상 0.290.380.300.45 CPT 방법 (Schmertmann) 암반에 선단근입된 경우(캐나다 지반공학회, 1985) 0.450.50 블록파괴,  점성토0.60 외말뚝의 인발저항력,  Nordlund 방법  방법  방법  CPTSPT방법방법방법재하시험 0.600.400.250.300.200.250.35 인발저항력,무리말뚝의 사질토와 점성토0.50 외말뚝 무리말뚝의또는횡방향저항 모든 토질과 암반1.0 구조한계상태 강관말뚝 (KDS 24 14 31:2016(4.1.4.2) 참조) 콘크리트 말뚝 (KDS 24 14 21:2016(1.4.3.2) 참조) 본 한계상태설계법에는 목교편 생략 말뚝의 항타 관입성 분석,  강관말뚝 (KDS 24 14 31:2016(4.1.4.2) 참조) 콘크리트 말뚝 (KDS 24 14 31:2016(4.1.4.2) 참조) 표 3.1-2 축하중을 받는 타입말뚝의 극한한계상태에 대한 저항계수(계속)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 192KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법) 방법 / 흙 / 조건저항계수 외말뚝의 연직압축 저항,  점성토의 주면마찰력  방법(O'Neill과 Reese, 1999) 0.45 점성토의 선단지지력전응력(O'Neill과 Reese, 1999)0.40 사질토의 주면마찰력  방법(O'Neill과 Reese, 1999)0.55 사질토의 선단지지력O'Neill과 Reese (1999)0.50 IGM의 주면마찰력O'Neill과 Reese (1999)0.60 IGM의 선단지지력O'Neill과 Reese (1999)0.55 암반의 주면마찰력 Horvath와 Kenney (1979) O'Neill과 Reese (1999) Carter와 Kulhawy (1988) 0.500.550.55 암반의 선단지지력 캐나다 지반공학회 (1985) 프레셔미터 시험법 (캐나다 지반공학회, 1985) O'Neill과 Reese (1999) 0.50 암반의선단지지력주면마찰력과 Carter와 Kulhawy AASHTO(1996)0.51(1988)0.70 외말뚝의 인발저항력,  점성토  방법(O'Neill과 Reese, 1999) 0.35 사질토  방법(O'Neill과 Reese, 1999)0.45 암반 Horvath와 Kenney (1979) Carter와 Kulhawy (1988) 0.40 인발저항력무리말뚝의 사질토와 점성토0.45 블록파괴,  점성토0.55 외말뚝 또는 무리 말뚝의 횡방향 저항 모든 재료1.0 정재하시험(압축),  모든 재료 표 0.70보다참조A(단,크지않아야함) 정재하시험(인발),  모든 재료0.60 표 3.1-3 축하중을 받는 현장타설말뚝의 극한한계상태에 대한 저항계수

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1934.6.3 암반 지지 말뚝 말뚝설계 시 건축물의 경우는 상당수가 암반지지를 하는 경우가 많다. 특히, 국내에서는 말뚝길이가 20m 미만인 경우가 많으며, 이 경우 대부분 마찰지지층이 충분치 않아 말뚝이 암반에 지지되는 경우가 많다.암반층에 지지되는 말뚝의 선단지지력에 대한 저항계수는 표 3.1-2에 나타나 있는 값들을 사용한다. 말뚝 폭(또는 직경)과 암반의 불연속면 간격이 300mm 보다 크거나, 속이 차 있지 않은 불연속면의 폭이 6.4mm보다 작거나 혹은 흙 또는 암편으로 차있는 불연속면의 폭이 25mm보다 작은 경우에 대해서 암반에 설치된 타입말뚝의 공칭 단위 선단지지력(MPa),  는 다음 식을 통해 구한다.      위의 식에서                           ≤   여기서,  = 암석시편의 평균 일축압축강도(MPa)  = 무차원 깊이계수  = [그림 4.43]의 무차원 지지력계수   = 불연속면 간격(mm)   = 불연속면 폭(mm)  = 말뚝 폭(mm)  = 암반에 근입된 말뚝의 근입깊이로서 기반암에 위에 놓인 경우 0으로 본다.  = 암반 근입부 말뚝 폭(mm)

     = 3

    

구조기준에

kN

* 1.0 = 72 MPa     = 72*(3.14*500^2/4) =

   

         = 1

kN 계산 예② : 보통암, 양호, 암석강도 qu = 60MPa, D=500mm,

Ds

-변경된 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 및 (사)대한건축학회설계- 194계산 예① : 연암, 양호, 암석강도 qu = 20MPa, D=500mm, H=500mm, Ds =500, 위의 식에서, 지질 전문가가 아닌 이상은 암반의 절리면을 고려하여 평가하기 어렵다. 그렇다고 모든 말뚝선단에   = 1 + 0.4*500/500 = 1.4 < 3.4 = 3 * 20 * 0.2 * 1.4 = 16.8 MPa = 16.8*(3.14*500^2/4) = 3297000N =3297.0 H=0mm, =500, + 0.4*0/500 = 1.0 < 3.4 * 60 * 0.4 14130000N =14130.0

건축물 기초 공법 선정

있는 지질조건이 같을 수도 없고, 시추공을 조사하여도 BIPS를 하지 않는 경우에는 절리면 조사가 어렵다. 그렇다면, 지지력계수는 0.1~0.5범위에서 건물의 중요도에 따라 정하는 것이 합리적일 수 있다. 조사비를 증가시켜 절리와 암반 분류를 정확하게 하여 경제적인 설계를 하려면, 이 식을 적용 하고, 그렇지 않은 경우는 안전하게 0.1 또는 0.2를 적용하여 안전하게 하는 것이 안정성을 확보할 수 있다고 판단된다.       

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 195[표 4.36] 암종 별 탄성파 속도 및 일축압축강도 구 분 풍화암 연암 보통암 경암 극경암 화성암퇴적암제3기 각풍화암암석의 응회암사암,셰일,이암,각력응회암 역암,(다공질)현무암집괴암 쳐트, 조면암,유문암,규질아질라이트,반암,안산암,집괴암,현무암 규질아질라이트석영,조면암,석영안산암 화성암퇴적암중생대 각풍화암암석의 탄질셰일셰일, 장석실트스톤,사질셰일,질사암 역암, 경사암, 규질셰일, 화강암, 반암, 규장암, 화강편마암, 쳐트, 혼펠스 석영맥,혼펠스쳐트, 고생대 및 및브리아기선캠퇴적암,화성암변성암 각풍화암암석의 탄질셰일,실트스톤,셰일,석회암,대리석,점판암,천매암,사문암 흑운모편암,스레이트,백운암,흑연편암,녹리,석편암,견운모편암 사암, 역암, 각섬편마암,화강편마암,규질석회암,규질셰일,섬록암,섬장암,반려암,석영반암화강반암,페그마타이트반암,운모편마암,호상편마암,석영펴암,각섬편암,운모편암 경사암,석영맥규암, 일축압축강도(     ) 125 이하125 ~ 400400 ~ 800800 ~ 1200 경우에는1200이상1800 적 용 상기한 암석의 일축압축강도는 암반분류의 한 요인으로서 암반을 종합판정 할 경우에는 풍화정도, 균열상태, 코아 형성 등의 제성질을 참작하여 실시 , Foliation 및 잠재균열이 발달한 일축압축강도는0.10.20.30.40.5저하함00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0   비 [그림 4.47] 지지력계수(캐나다 지반공학회, 1985)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 196암반굴착 시 소요되는 인력과 장비 및 단가 등의 산정 시 기준이 되는 건설표준품셈에서 리핑암의 결정은 탄성파속도를 기준으로 하여 자연 상태의 탄성파속도가 1.8km/sec 이하의 암반은 리핑암으로 구분하고 있으며, 국내 암종 별 탄성파 속도 및 일축압축강도 기준의 자세한 사항은 다음과 같다. [표 4.37] 암종 별 탄성파 속도 및 일축압축강도 구분 암종 그룹 자연 (V,탄성파속도상태의Km/sec) 암편 탄성파속도 ( , km/sec) 암편 (kg/cm²)일축압축강도 풍화암 AB 0.7 ~ 1.2 1.0 ~ 1.8 2.0 ~ 2.7 2.5 ~ 3.0 300 ~ 700 100 ~ 200 연암 AB 1.2 ~ 1.9 1.8 ~ 2.8 2.7 ~ 3.7 3.0 ~ 4.3 700 ~ 1000 200 ~ 500 보통암 AB 1.9 ~ 2.9 2.8 ~ 4.1 3.7 ~ 4.7 4.3 ~ 5.7 1000 ~ 1300 500 ~ 800 경암 AB 2.9 ~ 4.1이상4.2 4.7 ~ 5.7이상5.8 1300 ~ 극경암A4.2이상5.8이상1600이상800이상1600 이 방법은 연약한 셰일 또는 연약한 석회암과 같은 연암에 대해서는 사용해서는 안 된다. 연약한 암 반에 지지되는 말뚝은 KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법)-3.3.3.3의 점성토에 의해 지지되 는 말뚝과 KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법)-3.3.3.4의 사질토에 의해 지지되는 말뚝에 대해 규정된 것과 같이 연약한 암반을 흙으로 보고 설계를 한다. 앞에서 산정한 계산을 보면, 말뚝의 경우, Fp = 1200kN ~ 2500kN까지 설계를 많이 한다. 풍화암에 적용하는 말뚝은 Fp=1000~1200kN, 연암 1D 깊이까지의 말뚝은 Fp = 1500kN, 보통암 이상에서는 Fp = 3000kN까지 지지력 설계가 가능하다고 판단된다. 상부구조가 충분히 침하에 준비되도록 설계를 하는 경우는 마찰말뚝으로 이보다 높게 적용할 수 있다. 그러나 이러한 경우는 지반분야의 경험이 충분한 전문가의 검토가 필요하다. 그렇지 않은 경우는 이 범위에서 설계하는 것이 바람직하다고 판단된다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1974.6.4 말뚝재하시험 말뚝 재하시험으로 지지력을 평가하는 경우는 설계지지력에 2배 이상의 시험 값이 나오면 된다. 그러 나 국내에서는 재하시험을 완료하고 시공하는 것이 아니고, 말뚝 전체 시공을 모두 끝내고 재하시험을 하기 때문에, 큰 의미가 없다. 만약에 1000개 말뚝을 설치하고 지지력이 부록하게 나왔다고 하면 어 떻게 할 것인가? 토목구조물에서는 무조건 다시 시공하거나, 추가로 설치한다. 건축분야에서 일반 건축 물에 그것이 가능할 것인가? 거의 불가능하다고 판단된다. 따라서 말뚝 재하시험은 가급적 전체 시공 전에 설계 깊이까지 시공하고 필요한 개수를 한 다음, 시공하는 것이 합리적이다. 특히, 암반지지, 풍화암지지 등이 분명한 경우 암반이 배출되는 시점에서 근입깊이까지 관리하는 것이 더욱 바람직하며, 그렇지 않은 경우는 말뚝 재하시험은 더 큰 분쟁을 만든다. 말뚝 설치가 이미 최소 간격으로 하였기에 건축에서는 추가 배치하여 시공하는 것이 거의 불가능하여 전체 시공 전 재하시험 을 하여야 하고, 특히, 지지력 계산을 하지 않고, 도면에 “Fp=1200kN을 확보할 것”이라고 표시되는 것 에는 반드시 전체 시공 전에 재하시험이 시행되어야 한다. - 말뚝에 대한 압축, 인장, 횡방향 재하시험은 다음 규정에 따라 실시한다. ① 정적 축방향 압축하중을 받는 말뚝에 대한 시험방법 - ASTM D1143-81(87), KS F 2445 ② 정적 축방향 인장하중을 받는 외말뚝에 대한 시험방법 - ASTM D3689-90 ③ 횡방향하중을 받는 말뚝에 대한 시험방법 - ASTM D3966-90 - 말뚝재하시험으로부터 구한 축방향 압축지지력과 축방향 인발저항력에 대한 저항계수는 [KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법), 표 3.1-2]에 나타나 있다. 항타 분석기를 이용한 현장시험 은 다음 규정에 따라 실시한다. ① 말뚝의 고변형률 동적시험(high strain dynamic testing of piles)에 대한 시험방법 - ASTM D4945-89 ② 항타 분석기를 이용하여 구한 축방향 지지력에 대한 저항계수는 표 3.1-2에 나타나 있다. 4.6.5 인발 1) 일반사항 극한한계상태를 고려하여 계산한 하중이 인장력일 경우에는 인발지지력을 고려해야 한다. 말뚝이 인 발력을 받는 경우는 인발에 대한 저항력, 그리고 인장에 저항하고 하중을 다른 부재에 전달하는 구조 적 성능을 평가하여야 한다.

수중 단위중량을 사용한다. 점성토에서는 [그림 4.49]와 같이 비배수 전단의 형태로서 인발에 저항하는 블록을 고려한다. 무리말뚝에 대한 공칭 인발저항력은 다음 식으로 구한다.           

14 51, 표

표 3.1-2]에 규정된 인발저항력에 대한 저항계수 3) 무리말뚝의 인발저항력

무리말뚝에서, 인발저항력 은 다음과 같다.      여기서, 

규정된 저항계수  = 무리말뚝의 공칭 인발저항력 (N) - 무리말뚝의 공칭 인발저항력,  는 다음 두 값 중 작은 값으로 한다. ① 외말뚝의 인발저항력의 합 ② 블록으로 고려한 무리말뚝의 인발저항력 - 사질토에 설치된 무리말뚝의 경우, 인발되는 블록의 중량은 [그림 4.48]과 같이 무리말뚝 선단면의 양 끝점으로부터 상향으로

같이 압축하중을 받는 말뚝의 주면마찰력을 평가 하는 방법과 유사한 방법으로 결정할 수 있다. 감가된 인발저항력(factored uplift resistance) 은 다 음과 같다.      여기서,  = 주면저항에 의한 공칭 인발저항력(N)  =

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 1982) 외말뚝의 인발저항력 외말뚝의 인발저항력은 KDS 24 14 51 (하부구조 설계기준, 한계상태법)-3.3.3.3와 KDS 24 14 51 (하 부구조 설계기준, 한계상태법)-3.3.3.4에 규정된 바와 [KDS 24 14 51,= [KDS 24 3.1-2]에 수평과 연직의 비가 1:4가 되도록 선을 그어 형성되는 블록의 중량으로 계산한다. 지하수위 아래의 흙에 대해서는

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 199여기서,  = [그림 4.49]에서 무리말뚝의 폭(mm)  = [그림 4.49]에서 무리말뚝의 길이(mm)  = [그림 4.49]에서 말뚝 캡 아래 블록의 깊이(mm)  = 말뚝주면을 따라 발생하는 흙의 평균 비배수 전단강도(MPa)  = 흙, 말뚝, 그리고 말뚝 캡을 포함한 블록의 중량(N) - 외말뚝 저항력의 합으로 결정되는 무리말뚝의 공칭 인발저항력,  에 대한 저항계수는 [KDS 24 14 51, 표 3.1-2]에 나타나 있는 것과 같이 외말뚝의 인발저항력에 대한 저항계수와 같은 값을 사 용한다. 블록으로 고려하는 무리말뚝의 인발저항력에 대한 저항계수는 점성토와 사질토에 있는 무 리말뚝에 대해 규정한 [KDS 24 14 51, 표 3.1-2]의 값들을 사용한다. 1 4 말뚝에 들려지는의해흙 블록 [그림 4.48] 사질토에서 말뚝 사이의 간격이 작은 무리말뚝의 인발(Tomlinson, 1987) 말뚝에 의해 들려지는 흙 블록  by   [그림 4.49] 점성토에 설치된 무리말뚝의 인발(Tomlinson, 1987)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2004.6.6 수평하중 수평하중을 받는 말뚝의 경우 말뚝머리는 말뚝 캡에 고정되어야 한다. 말뚝을 타입하여 설치하는 과정에서 생기는 주변의 교란 부위와 빈 공간은 조립질 재료로 치환하여 다져야 한다. 수평방향 하중을 받는 말뚝의 경우, 무리말뚝을 이루는 말뚝수와 말뚝간격을 포함하여 지반과 말뚝 사이, 즉 흙-구조물 또는 암반-구조물 사이의 상호작용 효과를 고려해야 한다. 4.6.7 경사말뚝의 지지력 경사말뚝을 포함하는 무리말뚝의 지지력은 경사말뚝을 연직말뚝으로 가정하여 결정할 수 있다. 4.6.8 무리말뚝의 축방향 지지력 1) 일반사항 무리말뚝의 감가된 지지력은 다음과 같다.      여기서,  = 무리말뚝의 공칭지지력(N)  = [KDS 24 14 51, 표 3.1-2]에 규정된 무리말뚝의 저항계수 2) 점성토 - 말뚝 캡이 지반과 밀착된 경우 효율을 감소시킬 필요는 없다. 캡이 지반과 밀착되지 않더라도 지반 이 단단한 경우 효율을 감소시킬 필요는 없다. 캡이 지반과 밀착되지 않고 지표면 흙이 연약한 경우, 각 말뚝의 지지력에 적절한 효율계수를 적용하도록 한다. - 무리말뚝의 지지력은 다음 중 작은 값으로 한다. ① 무리말뚝 내의 각 말뚝의 수정 지지력의 합 ② 등가피어(pier)의 지지력 - 등가피어(pier)를 결정할 때는 ① 주면마찰력을 결정하기 위해 흙의 최대전단강도(full shear strength)를 사용한다. ② 선단지지력을 결정하기 위해 등가피어(pier)의 전체 선단면적을 사용한다. ③ 말뚝 캡의 부가적인 저항력은 무시한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 201④ 등가피어(pier) 또는 블록파괴의 경우 저항계수는 표 3.1-2에 제시되어 있고 말뚝 캡의 지반접 촉 여부에 무관하게 적용된다. 개개의 지지력의 합을 사용해 계산한 무리말뚝에 대한 저항계 수는 [KDS 24 14 51, 표 3.1-2]에 규정된 외말뚝 지지력에 대한 것과 같은 값을 사용한다. 3) 사질토 사질토에 설치된 무리말뚝의 지지력은 무리 내에 있는 모든 말뚝 지지력의 합과 같다. 효율계수는 말뚝 캡의 지반과 밀착여부와 상관없이 1.0으로 고려한다. 저항계수는 표 3.1-2에 규정하였듯이 외말뚝 에 대한 값과 같다. 4) 연약 또는 압축성 지반 위의 단단한 지반에 설치된 무리말뚝 - 무리말뚝이 연약한 지반 위에 있는 단단한 지반에 근입된 경우, 연약 층의 말뚝선단의 관입파괴 (punching failure)에 대한 가능성을 고려해야 한다. 단단한 층 아래의 흙이 연약한 압축성 흙으로 이루어져 있는 경우에는 이들 지층 때문에 많은 침하가 발생할 가능성을 고려해야 한다. - 아래에 있는 연약지층의 지지력은 말뚝 선단에서부터 연직과 수평의 비가 2:1인 기울기로 투영된 면적에 하중이 퍼지면서 분포한다고 가정하여 추가하중을 계산한다. 말뚝 선단 아래의 지지력은 투영된 가상 기초의 크기에 따라 구한다. 지지력은 여기에 제시된 확대기초의 기준에 바탕을 두고 있다. 4.6.9 무리말뚝의 횡방향 지지력 무리말뚝의 설계 수평지지력 은 다음과 같다.       ∑ 여기서,  = 외말뚝의 공칭 수평지지력(N)  = 무리말뚝의 공칭 수평지지력(N)  = [KDS 24 14 51, 표 3.1-2] 규정된 무리말뚝에 대한 저항계수  = 무리말뚝의 효율계수(점성토의 경우 0.85, 사질토의 경우 0.75)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2024.7 말뚝에 작용하는 지지력 : 소구경 말뚝(micro pile) 4.7.1 개요 소구경 말뚝(micro pile)은 국내에서 많이 사용되는 공법이다. 그러나 아직 KDS기준에는 마이크로 파 일이 적용되어 있지 않다. 특히 건축분야에서의 기준은 없기 때문에 해외 기준을 따르는 것이 일반적이다. 국내에서 가장 많이 적용하고 있는 기준은 다음 기준이다. 미국 연방 고속도로국(USDT, FHA, 2005)에서 제시된 것이 가장 보편적으로 잘 쓰이는 설계와 시공에 대한 설명서이다. 국내에서 건축분야에 적용되는 말뚝이 설계능력에 비하여 과하게 설계되고 있어 구체적으로 설명하고, 적절한 설계가 되도록 하려고 한다. [그림 4.50] 마이크로 파일 설계 및 시공(미국 연방 고속도로국(SDT, FHA, 2005)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 203소구경 말뚝의 정의를 300mm이하의 말뚝으로 사이즈를 예시하고, 천공과 그라우트가 함께 병행되는 말뚝이다. 마이크로 파일의 최초 특허는 이탈리아에서 개발되었고, 협소하고 좁은 지역과 대형 장치가 진입할 수 없는 건물에 주로 사용되는 목적으로 개발되었으며, 이탈리아에서 처음 개발되었을 때는, Root Pile로 명명되었다. 프랑스, 미국으로 기술이 확대 되면서 마이크로 파일로 명칭이 변경되었다. [그림 4.51] 마이크로 파일 정의 및 설명

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 204소구경 말뚝은 단점이 좌굴에 취약하다는 것이다. 직경이 작고, 심지어는 스레드바를 이용하는 경우는 모멘트와 전단력이 작용하는 경우 취약하여 수평력이 작용되는 건물에는 적용이 불가하다. 최초 이탈리아 에서 개발되어 적용되는 시점에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 그림과 같이 기초에 소구경 말뚝을 경사로 적용하였다. 이는 모든 방향에서 하중이 작용하여 경사로 거동되어 상호 보완되어 수평력에도 저항이 가능하다. 그러나 이러한 배치는 정확한 구조계산을 적용하여 수행한 것은 아니고, 경험적이고, 직관적인 방법으로 하는 것이다. 합리적이고 공학적인 방법이라 할 수는 없다. [그림 4.52] 소구경 말뚝 적용 예(Root pile, Typical Network of Reticulated(reticolo di pali radice) Micropiles)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 205다음 그림은 벽을 보강하기 위한 말뚝에서도 수직으로 설치하지는 않는다. 피사의 사탑, 성, 사면 보강 등 대부분은 소구경 말뚝은 좌굴의 문제를 해결하기 위하여 경사로 시공하고 배치를 정확하게 제시하여야 한다. [그림 4.53] 소구경 말뚝 적용 예(Arrangement of Roof Piles(pali radice) for Underpinning)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 206사면에 보강된 소구경 말뚝의 경우 배치도를 참고하면, 말뚝의 방향을 정확하게 표시하였다. [그림 4.54] 소구경 말뚝 적용 예(Micropiles-Reticulated Micropile Network)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 207[그림 4.55] 소구경 말뚝 적용 예(Schematic of Slope Stabilzation at FH-7 Project in Mendocino National Forest, California) 국내에서 건축물에 적용하고 있는 소구경 말뚝은 이렇게 경사로 설치하는 경우는 거의 없다. 최근에 돼서야 이러한 단점을 보완하기 위하여 삼축 내진말뚝으로 개발하여, 마이크로 파일의 좌굴을 두부를 3개씩 하나로 하여 안정되도록 개발 하였다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 208최근에는 고성능의 자재가 개발되어 다음 표와 같이 고강도 자질을 적용하는 경우 높은 강도를 가진다. 다음 표는 스레드바를 가지는 제원표와 강도를 표시한 것이다. [표 4.38] Dimensions, Yield, and Ultimate Strengths for Standard Reinforcing Bars. Steel Grade Rebar Size, mm (in) Area, mm² (in.²) Yield Strength, kN (kip) Grade 420(1) 19 (#6)284 (0.44)117 (26) 22 (#7)387 (0.60)160 (36) 25 (#8)510 (0.79)211 (47) Grade 520(2) 19 (#6)248 (0.44)147 (33) 22 (#7)387 (0.60)200 (45) 25 (#8)510 (0.79)264 (59) 29 (#9)645 (1.0)334 (75) 32 (#10)819 (1.27)424 (95) 36 (#11)1006 (1.56)520 (117) 43 (#14)1452 (2.25)751 (169) 57(#18)2581 (4.0)1335 (3000) Grade 550(3) 63 (2.5 in)3168 (4.91)1474 (393)

Notes : (1) Grade 420 steel has yield stress of  =420Mpa (60 ksi) and tensile strength of  =620Mpa (92 ksi)

(3) Grade 550 steel has yield stress of  =550Mpa (80 ksi) and tensile strength of  =700Mpa (104 ksi)

(2) Grade 520 steel has yield stress of  =520Mpa (75 ksi) and tensile strength of  =690Mpa (102 ksi)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 209다음 그림은 3,500kN까지 가능한 마이크로 파일의 구성이며, 외부강관과 스레드바 3개를 합친 것이다. 이 자재를 효율적으로 설계하려면, 당연히 보통암 이상의 암반에 적용하여야, 지지력이 산정된다. 또한, 상부 토사층에는 축력, 모멘트, 전단력을 산정하여 구조내력을 검토하여야 한다. [그림 4.56] Multiple Bar Reinforcement with Bar Centralizer/Spacer

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 210다음 표는 고성능의 티타늄을 적용한 말뚝이며, 가볍고 고강도로 설계가 가능하다, 한 개의 강도가 1800kN까지도 가능하다. 당연히 이것 또한 경암에 설치하여야 기능을 활용할 수 있다. 상부 기초슬라브에 접하는 부분과 상부연약지반은 홀 붕괴 방지용 강관이 아닌 구조용 강관을 적용 하여 축력, 모멘트, 전단력의 구조부재력에 안정을 확보하여야 한다. [표 4.39] 마이크로 파일 예(Dimensions and Yield Strengths of Common Hollow Injection Bars.) Rod Size kNYield(kiP) CapacityUltimatekN(kip) Diameter kg/mWeight(lb/ft)mmInner(in.) mmOuter(in.) R25NMAI 150 (33.7)200 (45)14 (.55)25 (1.0)2.6 (1.74) R32NMAI 230 (51.7)280 (63)18.5 (.73)32 (1.25)3.4 (2.28) R38NMAI 400 (90)500 (112.4)19 (.75)38 (1.5)6.0 (4.0) R51NMAI 630 (141.6)800 (179.8)33 (1.3)51 (2.0)8.4 (5.64) TITANIBO-30/16 180 (40.5)220 (49.5)16 (.63)30 (1.18)2.7 (1.8) TITANIBO-32/20 244 (54.9)291 (64.5)20 (.79)32 (1.26)3.2 (2.15) TITANIBO-40/16 525 (118)660 (148.4)16 (.63)40 (1.57)7.0 (4.63) TITAN73/53 970 (218.1)1160 (260.8)53 (2.09)73 (2.87)12.3 (8.3) 103/78TITAN 1800 (404.6)2282 (513)78 (3.07)103 (4.05)24.9 (16.7)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 211마이크로 파일의 설치 개념도이며, 현장 시험에서 4500kN까지 되었다면, 설계 강도는 2200kN까지도 가능하다. 내진설계시에는 수평력이 적용되어 상부가 내진말뚝으로 보강되는 경우 복합으로 2000kN까 지도 가능하다. 정확한 구조계산과 구조 내력 검토가 병행되어야 한다. [그림 4.57] 마이크로 파일 적용 예(Details of Example Composite HIGH-Capacity Type 1B Micropiles)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2124.7.2 안정성 검토 1) 개요 마이크로 파일 설계는 다음 6가지가 검토가 이루어져야 한다. ① 구조 내력(자체 안정) ② 지반 지지력 ③ 그라우트 파괴 ④ 침하 ⑤ 액상화 ⑥ 기초슬라브와[그림결합4.58] Details of Example Composite HIGH-Capacity Micropiles

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2132) 구조 내력검토(내적안정) 소구경 말뚝기초의 경우 시공 전문 업체에서 영업적 목적으로 설계를 하다 보니, 기초가 건축물에 서 구조부재인 것을 모르고 검토가 누락되는 경우가 많이 있다.

외국기준의 식을 이용하지 않고 프로그램을 이용하여 간단하게 산정한다. 다음은 midas/Gen이용한 말뚝의 구조 부재력 산정한 것이다. 단순 강관에 대한 계산이다. 케이싱으로 고려하면 된다. [그림 4.59] midas/Gen 프로그램을 이용한 말뚝의 구조 부재력 산정(1)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 214정확한 예시만 있다면, 국내에서는 midas/Gen을 이용하여 구조부재력을 간단하게 산정할 수 있다. 말뚝에 산정되는 축력, 모멘트, 전단력만 산정된다면, 다음과 같이

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 215그라우트와 케이싱의 경우는 CFD 단면을 이용하여 프로그램을 이용하면, KDS를 따르는 한국 국가기 준에 맞도록 설계가 된다. 외국기준을 따르지 않아도 된다. [그림 4.60] midas/Gen 프로그램을 이용한 말뚝의 구조 부재력 산정(2)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2163) 지반 지지력 마이크로 파일의 경우 지지력 평가가 일반 말뚝과 차이가 있다. 마이크로 파일의 경우 그라우트의 정착강도로 그라우트와 지반사이의 정착력이 말뚝 지지력이 된다. 극한 주면마찰저항력은 국내에서는 다음 표와 같이 적용하고 있으며, N값이 같이 있어 국내 값으로 하는 것이 적용이 용이하다. [표 4.40] 극한주면마찰저항(그라우트 채움 말뚝, 말뚝-지반 그라우트 t=10cm이상) 지반의 종류 극한 주면마찰저항(τu, kN/m2) 암 반 경 암 연 파쇄대풍화암암 1500 ~ 2500 1000 ~ 1500 600 ~ 1000 600 ~ 1200 모래자갈N값 5040302010 100 ~ 200 170 ~ 250 250 ~ 350 350 ~ 450 450 ~ 700 모 래N값 5040302010 100 ~ 140 180 ~ 220 230 ~ 270 290 ~ 350 300 ~ 400 점성토--1.0c (c는 점착력) 다음 표는 마이크로 파일 지지력에 사용되는 그라우트 전단강도를 표시한 것이다. 그라우트의 압력 에 따라 전단강도를 증가시키고 있으며, 국내에서도 이러한 기준이 있으나, 정밀한 시공이 전제 조건이 다. 따라서 국내는 A조건이 합리적일 것으로 판단된다.

Soft Shales (fresh-moderate fracturing, little to no weathering) 205-550(30-80)

Pressure grouted

N/AN/AN/A Limestone (fresh-moderate fracturing, little to no weathering) 1035-2070(150-300)

casing withdrawal

Silt & Clay (some sand) (soft, medium plastic) (5-10)35-70 (5-14)35-95 (5-17.5)50-120 50-145(5-21)

N/AN/AN/A

Slates and Hard Shales (freshmoderate fracturing, little to no weathering) 515-1380(75-200)

the caing

Sand (some silt, gravel) (fine-coarse, med-very dense) (14-31)95-215 (17.5-52)120-360 145-360(21-52) 145-385(21-56)

D

Gravel (some sand) (medium-very dense) (14-38.5)95-265 (17.5-52)120-360 145-360(21-52) 145-385(21-56)

N/AN/AN/A

Glacial Till (silt, sand, gravel) (medium-very dense, cemented) (14-27.5)95-190 (14-45)95-310 (17.5-45)120-310 (17.5-48.5)120-335

C

gravity head,

Sandstone (fresh-moderate fracturing, little to no weathering) (75.5-250)520-1725

B

one phase of secondary “global”pressure grouting

N/AN/AN/A

Type : through during Type : placed under then

primary grout placed under gravity head, then one or more phases of secondary “global” pressure grouting

A

Soil / Rock Description Grout-to-Ground Bond Ultimate Strengths, kPa (psi)

Type : grout only

Granite and Basalt (freshmoderate fracturing, little to no weathering) 1380-4200(200-609)

Silt & Clay (some sand) (stiff, dense to very dense) (5-17.5)50-120 (10-27.5)70-190 (14-27.5)95-190 (14-27.5)95-190

Sand (some silt) (fine, loose-medium dense) (10-21)70-145 (10-27.5)70-190 (14-27.5)95-190 (14-35)95-240

Type A Type B Type C Type D

N/AN/AN/A

Type :

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 217[표 4.41] Table 5-3. Summary of Typical  (Grout-to-Ground Bond) Values for Micropile Deign.

Gravity

primary grout

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 218정착강도는 다음 식을 이용하여 산정한다. 계산 예① : Fp=1200kN, FS = 3.0, 풍화암   =600kPa,  = 250mm        ≡      = 1200*3.0/(600*3.14*0.25) = 7.64m : L = 8.0M 계산 예② : Fp=1200kN, FS = 3.0, 연암   =1200kPa,  = 250mm        ≡      = 1200*3.0/(1200*3.14*0.25) = 3.82m : L = 4.0M 계산 예③ : Fp=1200kN, FS = 3.0, 경암   =2000kPa,  = 250mm        ≡      = 1200*3.0/(2000*3.14*0.25) = 2.29m : L = 2.5M

Fp=2,000kN까 지 가능하다. 4) 침하 마이크로 파일의 경우 대부분 암반에 지지하여야 하기 때문에 침하의 문제는 발생하지 않을 수 있다. 풍화암층에 그룹으로 설치되는 설계를 한다면 다음 그림과 같이 침하에 대한 검토가 필요하다. [그림 4.61] 소구경 말뚝 침하 모식도(Equivalent Footing Concept for Uniform Soil(after FHWA-NHI-05-042, 2005.))

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 219마이크로 파일의 경우, 선단지지력은 일반적으로 무시한다. 위에서 산정한 것과 같이 풍화암인 경우는 8m, 연암은 4m로 하여야 한다. 풍화암층이 깊은 경우는 길이가 늘어나서 마이크로 파일이 길어질 수 있다. 보통암 이상에서는 3m정도로 큰 지지력을 얻을 수 있으며, 4~5m의 보통암에서는

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 220하부지반이 연약지반인 경우는 다음 식을 이용하여 침하량을 산정한다. [그림 4.62] 소구경 말뚝-연약지반 침하 모식도(Equivalent Footing Concept for Firm Soil Underlying Soft Soil Layer)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 221건축물에서는 가급적, 이러한 침하가 발생되지 않도록 설계하는 바람직하다. 특수한 지역에서는 이러한 침하를 고려할 수 있다. 예를 들면, 국내에서 제주도의 경우 모래지반이 70m까지 되어 있다. 이런 경우 10층 되는 건축물을 하기 위해서 암반까지 시공을 할 수가 없다. 이런 경우는 이런 방법을 이용하여 침하검토를 수행하여, 건물의 기초 슬라브 계획에서 미리 침하량을 반영하여 높여서 시공하는 것이 합리적이다.그렇지않은 경우는 경제적 부담 때문에 건물을 아예 짓지 못하는 경우도 발생한다. 주의할 점은 피사의 사탑과 같이 부등 침하가 발생되지 않도록 건축물의 무게중심과 건물의 기울어짐이 없는 균형 있는 건축물로 설계하여야 한다. 암반에 지지되는 소구경 말뚝은 지지층은 침하가 없는 것으로 하고 다음과 같이 간단하게 말뚝 침하량을 산정할 수 있다.     여기서,  : 말뚝 침하량  : 말뚝 설계 하중  : 비지지층 말뚝 길이  : 말뚝의 탄성계수 및 면적

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 222[그림 4.63] Bearing Capacity Index versus Corrected SPT Blowcount(modified after Hough, 1959) 5) 액상화 평가 액상화 발생되는 경우는 마이크로 파일이 취약하다. 실트질 모래로 표기되는 지반위에 설치되는 말뚝에는 안전율을 2배 이상 크게 하는 것이 바람직하다. 그렇지 않은 경우는 액상화 지반 전문가의 정 밀 분석을 수행하여 설계하는 것이 바람직하다. 말뚝의 파괴 중에 상당수가 액상화 지반에서 파괴가 발생한다. 주상도 상에 실트질모래, 모래질 실트 로 되어 있는 지반이 3m 이상 되는 지반은 안전율을 2배 이상 하고 그렇지 않은 경우는 전문가의 도 움을 받는다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2236) 부등 침하와 기초 슬라브 결합 마이크로 파일과 기초슬라브 연결은 펀칭 전단이 가장 취약하며, 건축물의 바닥 슬라브의 경우, 부등 침하로 인한 균열과 펀칭에 대한 검토가 이루어지는 경우 문제가 발생되지 않는다. 부등 침하는 말뚝의 길이가 지나치게 차이나는 경우, 즉, 지층 변화가 심한 경우는 말뚝의 침하량을 반드시 산정하여 기초 슬라브의 부등 침하가 발생되지 않도록 하여야 한다. 특히, 마이크로 파일은 압축강성이 작아서, 부등 침하 문제가 된다. 지지층 말뚝길이가 짧은 쪽은 5m이고 긴 쪽은 15m라고 가정하면 건축물의 부등침하는 다음과 같다. 부등침하는 11mm가 되어 건물 에 상당한 균열을 발생시킬 수 있다.      = 1,200*5.0/((5,235/1,000,000)*210,000,000) = 0.00545m = 5.45mm      = 1,200*15.0/((5,235/1,000,000)*210,000,000) = 0.01637m = 16.37mm [그림 4.64] 건물의 부등침하

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 224다음은 펀칭을 방지하기 위한 캡에 대한 예시를 보인 것이다. [그림 4.65] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection Detail(compression and tension loads) [그림 4.66] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection (compression and tension loads)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 225[그림 4.67] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection Detail(compression and tension loads) [그림 4.68] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Footing Connection (compression and tension loads)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 226[그림 4.69] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to New Footing Connection Detail used for Moderate Loads(compression loads) [그림 4.70] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to New Footing Connection Detail used for High Loads(compression loads)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 227[그림 4.71] 소구경 말뚝 캡 예시-Pile to Existing Footing Connection Detail(compression loads)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2287) 마이크로 파일의 내진 보강 설계 건축물에서는 그림과 같이 기초가 움직이는 것보다 지반이 지진 시 수평으로 이동하고, 상부는 반대 로 움직이는 현상이 더 심하다. 이런 경우, 그림과 같이 모멘트가 발생할 수 있고, 마이크로 파일은 좌 굴에 취약하다. 내진 보강된 말뚝을 병행하여 적용하는 것이 합리적일 있다. 다음 표와 같이 상부가 보 강된 말뚝을 적용하거나, 삼축 내진말뚝을 적용하여 소구경 말뚝에 모멘트가 발생하지 않도록 하는 것 이 합리적일 수 있다. [표 4.42] 국내 적용 가능한 내진말뚝 공법 적용 비교표 구 분 리바 내진말뚝 래티스 내진말뚝 하이브리드 말뚝 삼축 내진말뚝 특개요도허 10-2022-0018169제10-2288036호10-2021-0176636 10-2294532호10-2014125호 특 징 ∙ 공동주택에 유리 ∙ 현장 시공성 유리 ∙ 수평성능 다소 불리 ∙ 수직성능 유리 ∙ 수직 성능 : 1500kN ∙ 수평 성능 : 80kN ∙ 소형 장비로 시공 ∙ 소규모 주택 적용 ∙ 대규모 주택 적용 ∙ 수평저항력 중급 ∙ 수직 성능 : 2000kN ∙ 수평 성능 : 100kN ∙ 높은 수직 성능적용 ∙ PHC+무수축몰타르 ∙ 지진 시 인발성능가능 ∙ 고강도 강관 적용 ∙ 수직 성능 : 2400kN ∙ 수평 성능 : 150kN ∙ 소규모 주택 적용 ∙ 양호한 지반에 유리 ∙ 수평 지진성능 최대 ∙ 마이크로 파일 대체 ∙ 수직 성능 : 1200kN ∙ 수평 성능 : 250kN 경제성 ∙ 자재 : 8만~12만원/m ∙ 시공 : 소형, 3만~7만원/m대형 ∙ 자재 : 9만~15만원/m ∙ 시공 : 소형, 3만~7만원/m대형 ∙ 자재 : 10만~18만원/m ∙ 시공 : 소형, 3만~7만원/m대형 ∙ 자재 : 12만~25만원/m ∙ 시공 : 3만~7만원/m소형

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 229[그림 4.72] 지진 시 말뚝의 모멘트(PILE Analysis Result for Bending Moment) [그림 4.73] 지진 시 말뚝의 거동(Three-dimensional Soil Pile Interaction(after Bryant and Matlock, 1977.))

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 230다음은 지진 거동 시 말뚝에 적용하는 수평지반 반력계수의 예이다. [표 4.43] Soil-modulus parameter (k) for sands (after Reese et al.,2005). Relative Density Loose Medium Dense (KPa/m) (1b/in³) (KPa/m) (1b/in³) (KPa/m) (1b/in³) Submerged Sand5,4302016,3006033,900125 Sand Above WT6,7902524,4309061,000225 [표 4.44] Soil-modulus parameter (k) for clays (after Reese et al.,2005). ConsistencyClay UndrainedStrengthShear Static Cyclic (Kpa) (psi) (KPa/m) (1b/in³) (KPa/m) (1b/in³) Soft12 - 241.74 - 3.478,14030-Medium24 - 483.47 - 6.9427,150100-Stiff48 - 966.94 - 13.9136,00050054,300200 Very Stiff96 - 19213.9 - 27.8271,0001,000108,500400 Hard192 - 38327.8 - 55.6543,0002,000217,000800 4.7.3 헬리컬 말뚝의 적용 국내에서 적용되고 있는 말뚝 중에 헬리컬 말뚝이 적용되는 경우가 있다. 헬리컬 말뚝 또한 마이크 로 파일에 속하며, 기본적인 설계는 동일하다. 헬리컬을 지반 지지를 토사층에 한다는 것이다. 건물의 무게가 무겁지 않고, 지반이 모래지반, 붕적층 정도의 지반에서는 헬리컬 말뚝이 유용하다. 그림과 같이 붕적층의 경우 하중이 크지 않은 경우에 헬리컬을 이용하면, 시공이 간단하고 쉽게 설치할 수 있다. 지지력 계산에서 헬리컬 면적으로 지지하기 때문에 선단지지 말뚝이다. 마이크로 파일은 암반에 소켓형의 선단지지 말뚝인 반면 헬리컬 말뚝은 판이 지지하는 선단지지 말뚝이다. 헬리컬이 여러 개 있는 경우 붕적층의 경우 효과가 크지만, 풍화토인 경우는 기존 지반을 교란(연약화)시켜 지지성 능이풍화토,떨어진다.풍화암은 시공이 어렵다. 또한 토사에 지지되기 때문에 침하량 계산을 선단지지부에 대하여 산정하여야 한다. 암반지지가 아니기 때문에 침하량은 반드시 발생한다. 침하가 있어야 지지가 된다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 231따라서 헬리컬 말뚝은 침하에 민감한 건물에는 적용하지 않는 것이 좋다. 지지력은 일반 말뚝지지력과 동일한 방법으로 계산하고, 마찰은 무시하는 것이 합리적이다. [그림 4.74] 헬리컬 말뚝 설치 개요도(붕적층, 모래층)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 232계산 예① : 토사층 N=30, D=500mm, Db = 1000mm, r=19kN/m3, GWL = 3m, H=10m   = 3*19 + (19-10)*(10-3) = 120 kPa         log     ′       = 0.77*log10(1.92/0.12)*30 = 27.81                = 0.038*27.81*(1000/500) = 2.11356 MPa  = 0.4*27.81 = 11.124 MPa     = 2.11356*(3.14*500^2/4) = 414786 N = 414.786 kN 날개가 3개 있는 경우 최하단은 100%이고, 위에는 50%정도로 고려하여야 한다. 그런 경우 N=30인 경우 설계지내력은 다음과 같다. Fp = Qp/3 = (414.8 + 0.5*414.8 + 0.5*414.8)/3 = 276.5 kN 계산 예② : 풍화토 N=40, D=500mm, Db = 2000mm, r=19kN/m3, GWL = 3m, H=10m   = 3*19 + (19-10)*(10-3) = 120 kPa        log     ′       = 0.77*log10(1.92/0.12)*40 = 37.08                = 0.038*37.08*(1000/500) = 2.818 MPa  = 0.4*37.08 = 14.8 MPa     = 2.818*(3.14*500^2/4) = 553032 N = 553.032 kN Fp = Qp/3 = (553.032 + 0.5*553.032 + 0.5*553.032)/3 = 368.7 kN 헬리컬 파일은 일반토사인 경우는 Fp = 250kN, 풍화토 N=40에서는 350kN으로 설계하는 것이 바람 직하다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2334.8 마찰 말뚝과 선단지지 말뚝의 적용원리 말뚝 설계에서 가장 어려운 결정이 말뚝을 선단지지말뚝으로 할 것인가, 마찰지지말뚝으로 할 것인가?에 대한 결정이 가장 어려운 것 중에 하나이다. 국내에서 최고의 기술력을 자랑하는 분들이 정한 국가 기준 코드에서도 이러한 어려운 점을 발견 할 수 있다. 다음의 기준에 표시된 내용으로 말뚝기초의 대전제는 말뚝이 하중을 모두 받는 것으로 되어 있다. 하지만 말뚝전면복합기초가 가능하도록 설계기준이 되어 있어, 말뚝기초의 대전제 사항에 조건을 부여 하거나, 말뚝지지 전면기초에 대한 설계가 가능하도록 하여야 한다. KDS 11 50 15 : 2021 : 깊은 기초 설계기준(일반설계법) 4.1.5.3 말뚝기초의 반력 (1) 말뚝기초의 연직하중은 말뚝에 의해서만 지지되는 것으로 간주하며 기초 푸팅의 지지효과는 무시한다. 다만, 기초 푸팅의 지지효과에 대하여 충분히 신뢰할 수 있는 경우에는 이를 고려한다. (2) 말뚝기초의 횡방향 하중은 말뚝에 의해서 지지되는 것으로 하되, 다만 기초의 깊이가 깊고 뒤채움이 잘 다져져서 횡방향 하중을 분담할 수 있다고 판단될 때에는 기초 측면의 횡방향 지지력을 고려할 수 있다. (3) 기초에 큰 횡방향 하중이 작용할 때에는 경사말뚝을 배치하여 횡방향 하중을 분담하게 할 수 있다. KDS 41 20 00 : 2019 ; 건축물 기초구조 설계기준 4.5.4 말뚝전면복합기초 (1) 말뚝전면복합기초는 직접기초와 말뚝기초가 복합적으로 상부구조를 지지하는 기초형식으로서 직접기초 의 설계요구조건을 기본으로 하고, 말뚝체 및 말뚝머리 접합부 등의 관련 부분에 대한 설계요구조건을 동시에 만족하여야 한다. (2) 말뚝전면복합기초는 다음의 사항을 검토하여 안전성을 확인하여야 한다. ① 상부구조에 대하여 영향을 줄 수 있는 기초부재의 변형 및 변형각이 구조적인 안전성을 확보할 수 있 는 허용치 이내가 되도록 해야 한다. ② 기초부재에 작용하는 각 부재의 응력, 변형각, 균열폭 등에 대하여 검토하여야 한다. ③ 기초지반의 연직지지력, 침하량을 검토하고 전면기초판 하부 지반의 다짐도를 확인해야 한다. 또한 KDS 41 10 10(10)에 따라 시험을 실시하여 말뚝 및 기초지반의 안전성을 확인하여야 한다. KDS 11 50 05 : 2021 : 얕은 기초 설계기준 5.4 말뚝지지 전면기초 (1) 말뚝지지 전면기초(piled raft foundation)는 전면기초와 말뚝기초가 복합적으로 상부구조물을 지지하는 기초형식으로서 전면기초-지반-말뚝의 상호작용을 고려하여 설계하여야 하고, 말뚝체 및 말뚝머리 접합 부 등의 관련 부분에 대한 설계요구조건을 동시에 만족하여야 한다. 대한건축학회에서 제시하고 있는 해설서에 있는 다음의 내용은 기초 분류상 말뚝지지 전면기초에 해 당하는 사항이다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 234지반 공학적으로 판단할 때, 말뚝전면 지지기초는 말뚝과 지반의 지지성능이 최소한 50:50인 비율일 때 가능하다. 아무리 밀착시공을 한다하더라고, 연약지반에 설치되는 말뚝에는 지진 시 수평력이 발생 한다. 수평력에 버틸 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. KDS 41 17 00 : 2019 : 건축물 내진설계기준 14.6 지하구조를 고려한 지진해석 및 내진설계 방법 (4) 말뚝기초를 포함한 모든 기초는 기초판저면의 밑면전단력이 지반에 안전하게 전달되도록 설계되어야 하며, 기초저면과 지반이 밀착되도록 시공되어야 한다. 해설 : 대한 건축학회 말뚝기초를 사용하여 전단력을 전달하는 것은 매우 어렵다. 따라서 지진하중에 의한 전단력은 기초판으로 부터 지면에 직접 전달해야 한다. 또한 지반운동 시 말뚝의 파괴에 의한 과도한 기초의 침하를 방지하기 위해서는 말뚝을 시공하더라도 파일기초판과 지면을 밀착 시공해야 한다. 말뚝을 시공한 후에 파일기초판 저면에 잡석다짐 또는 버림콘크리트시공을 하고 콘크리트 기초판을 시공하면 기초저면과 지반이 밀착된 것 으로 간주할 수 있다. 다음 그림은 말뚝지지 전면기초에 대한 설계 원리를 설명한 그림이며, 말뚝과 지반에 최소한 6:4범위나, 5:5범위의 지지 조건에서 가능하다. 예를 들면, 점토지반이나 N=15이하인 지반에서 아무리 밀착 시공을 한들 지반은 유동화 거동이 되어서 모든 수평력은 말뚝으로 전달된다. 이러한 해석은 좋은 지반조건 에서 말뚝지지-전면기초에 해당하는 사항을 표기한 것이라 판단된다. [그림 4.75] 복합구조체로서의 말뚝지지 전면기초 (Katzenbach & Reul, 1997.) Katzenbach & Reul(1997)은 복합구조체로서의 말뚝지지 전면기초의 구조를 [그림 4.75]와 같이 설명 하였으며, 기초에 작용하는 하중을 전달하는 식을 다음과 같이 제시하였다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 235    ∑ 여기서,  : 구조물에 하중 전체 반력  :  가 부담하는 지지력 ∑ : 말뚝이 분담하는 총 지지력 다음은  = ∑ /  의 값이며, 이 값에 따라 침하량과의 관계를 보인 것이다. 말뚝이 없는 상태에서의 침하를 기준으로 말뚝의 비율에 따라 침하량이 감소한다. 이 관계를 이용하는 경우 설계범위를 찾을 수 있으며, 가장 합리적인 설계 범위는 0.4~0.7로 하는 것이 합리적이라 판단된다. 1.00.00.0 1.0     foundationshallow fully piled foundation without contact pressure piled raft foundation [그림 4.76] 말뚝지지 전면기초  와 침하량과의 관계 (Katzenbach & Reul, 1998.)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 236이와 같은 접근이 필요한 경우가 마찰말뚝과 선단지지말뚝이다. 기초는 상부구조물의 기능에 따라 설계방식과 공법 선정이 중요하다. 건축물과 같은 경우, 선단지지가 유리한 경우가 있고, 마찰말뚝이 유리한 경우가 있다. 예를 들면 20층 이상의 호텔 건물에 부등침하에 민감한 시설물이 많다고 생각해보자, 마찰 말뚝은 기본적으로 침하가 장기적으로 발생하게 되어 있다. 건축물 건축비 보다 더 비싼 인테리어가 들어간 호텔에 부등침하로 균열이 생기고 샹제리가 기울어지고, 고가의 미술품이 손상된다면, 건축비를 더 추가해서라도 선단지지 말뚝이 무조건 유리하다. 10층의 일반 주거용 또는 기숙사 등의 건물이라고 하면, 건물의 내부 인테리어는 2~5년에 한 번씩 변경될 것이고, 값싼 재료로 사용될 것이다. 그런데 이러한 지반이 풍화토 또는 자갈층 깊이가 20m가 넘는다고 하면, 이때는 당연히 마찰말뚝을 적용하는 것이 바람직하다. 풍화토나 자갈층의 경우 직접기 초는 부족하고, 말뚝기초를 하여야 할 것이다. 또한 여기에, 기초 바닥이 풍화토 N=30정도에 접한다면, 대한건축학회에서 말하는 밀착기초를 하고 말뚝지지 전면기초를 하는 경우 경제적으로 크게 유리할 것이다. 이와 같이 기초의 선정은 기초전문가 단독으로도 하기 어렵고, 건축구조 단독으로 결정하기도 어렵다. 건축계획, 건축구조, 지반전문가 등이 건물의 용도와 기능을 충분히 이해하고 적용하여야 한다. 다음 그림은 말뚝이 선단지지와 마찰지지 말뚝의 메커니즘을 보여주는 그림이며, 선단지지의 말뚝은 마찰력이 발생되기 전에 선단부에 축하중의 80%이상 전달되기 때문에 마찰력을 무시하거나, 마찰에 대한 항을 안전율을 높여서 낮은 비율을 적용하여야 한다. 마찰말뚝의 경우는 선단지지부분과 마찰지지항이 3:7정도의 효율일 때 효과적인데, 그러기 위해서는 마찰력이 발생되기 위해서는 지반의 전단변형이 필수항이다. 다음 그림은 이러한 현상을 보이는 유한요소해석 모델이며, 말뚝에 마찰스프링을 동시에 모델을 하여도 선단 지지되는 경계조건으로 한 좌측과 마찰 말뚝으로 작동하도록 하는 선단부 지지 스프링으로한 모델에서 선단지지말뚝은 선단부가 전체하중의 83%를 지지하는 반면, 마찰말뚝은 마찰항이 70%, 선단 부가 30%의 비율로 말뚝 축력 하중전이 곡선이 발생한다. 말뚝 침하에서도 선단지지말뚝은 4mm가 발생하지만, 마찰말뚝은 20mm가 발생한다. 마찰말뚝은 침하가 발생하는 것이 당연하다. 단, 이 침하는 건축물 시공 중에 발생하는 것이 60%이상이라 운영 중 에는 장기침하와 압밀침하에 대한 것은 지반 특성에 따른다. 또한 지진 시 액상화시 마찰항 감소로 인 한 침하는 별도로 수행하여야 한다. 특히 액상화지반에서 마찰말뚝은 적용하지 않는 것이 바람직하다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 237하중 및 마찰 스프링 모델 축력 결과 변위 [그림 4.77] 선단지지와 마찰지지 말뚝의 메커니즘

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2384.9 말뚝 침하 및 변위 4.9.1 침하 기준 말뚝기초 설계 시 침하는 2가지로 검토가 이루어진다. 하나는 말뚝자체에 대한 침하, 지반의 침하이 다.말뚝의 침하에 대한 건축물 기초 구조 설계기준에 제시된 내용은 다음과 같다. KDS 41 20 00: 건축물 기초 구조 설계기준 4.4.3.3 말뚝기초의 침하량 말뚝기초의 침하량 산정에 있어서 지지말뚝의 경우는 그의 선단면을, 마찰말뚝의 경우는 마찰반력의 합력 이 작용하는 면을 기초하중의 작용면으로 생각하며, 그 면내에서 하중은 균등하게 분포하는 것으로 볼 수 4.4.9있다.말뚝의 침하 4.4.9.1예상되는침하검토하중에 따른 말뚝의 침하량 및 부등침하량과 말뚝의 침하에 따라 발생하는 기초부재 또는 상부 구조의 응답 값이 설계용 한계 값에 이르지 않도록 검토하여야한다. 침하검토가 중요하지 않은 말뚝기초에 서는 말뚝하중이 설계용 한계 값인 극한지지력의 1/3 이하인 경우에 한해 침하검토를 생략할 수 있다. 4.4.9.2말뚝의지중응력침하량은 말뚝머리에 작용한 하중이 말뚝본체에서 지반에 전달되어 생기는 지중응력을 산정하여 지중응력의 증가에 따른 지반의 변형을 적분해서 평가한다. 4.4.9.3말뚝기초가압밀침하일상적으로 작용하는 하중에 대해서 압밀침하가 발생할 우려가 있는 연약점성토층이나 중간모 래층에 지지된 경우에는 말뚝침하량을 즉시침하량과 압밀침하량의 합으로 한다. 4.4.9.4 단일말뚝의 침하량 단일말뚝의 침하량은 연직재하시험 또는 말뚝-지반계를 적절히 모델화한 침하해석에 따라 평가할 수 있다. 4.4.9.5 무리말뚝의 즉시침하량 무리말뚝의 즉시침하량은 간이계산법이나 상세계산법으로 산정할 수 있다. 4.4.9.6 기초의 변형각 및 경사각 기초의 변형각 및 경사각은 원칙적으로 상부구조의 강성을 고려한 해석에 따라 평가하여야 한다. 4.4.9.7 지진의 영향 지진 시 액상화 가능성이 있는 지반에 설치된 말뚝은 액상화 영향을 고려하여 침하량을 평가하여야한다. 또 지진 시 말뚝에 인발력이 작용하는 경우에는 기초의 변형이 인발력에 따른 말뚝의 부상에 따라 발생하 기 때문에 말뚝기초 전체에 대해 검토하여야 한다. 4.9.2 말뚝 선단지지 말뚝 말뚝이 하부 암반지반에 지지되는 경우는 말뚝의 길이가 전체적으로 동일한 경우는 부등침하가 발생 하지 않아 위험성은 낮다. 액상화가 예상되는 지반에서는 액상화로 인한 말뚝 자체 변위가 발생될 수 있고 그 길이가 긴 경우는 말뚝에 발생하는 부마찰력에 의한 침하검토가 필요하다. 말뚝 선단지지층이 보통암 이상에서는 지반 침하 가능성이 낮기 때문에 다음과 같이 침하량을 산정한

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 239다.        여기서,  : 말뚝 설계하중 L : 말뚝의 길이 E : 말뚝의 탄성계수 A : 말뚝의 단면적 말뚝 선단부가 연암인 경우는 하중 크기에 따라 침하가 발생 될 수 있다. 다음과 같이 산정할 수 있다.              여기서,  : 말뚝 설계하중  : 선단부 지반스프링상서(kN/m)  : 선단부 지반반력계수(kPa/m) L : 말뚝의 길이 E : 말뚝의 탄성계수 A : 말뚝의 단면적 즉, 연암, 풍화암 지반에서는 지반부 침하와 말뚝부 침하를 더하여야 한다. 말뚝 하부의 지반은 삼축 압축 상태이지만 안정조건으로 일축압축강도시험에서 산정한 변위-응력조건에서 스프링 상수를 산정해서 적용한다. 4.9.3 마찰 말뚝의 침하 마찰 말뚝의 침하는 측면 지반의 전단 마찰에 의한 감소와, 선단부 지반반력을 동시에 산정하여야 한다. 단순한 산술식으로는 산정이 어렵다. 따라서 유한요소해석을 수행하는 것이 바람직하다. 유한요소 해석을 위해서는 지반의 마찰 스프링과, 선단부 스프링을 산정해야 침하량을 산정할 수 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 240[그림 4.78]에서와 같이 말뚝이 지반 속에 삽입된 경우, 침하에 대해서는 말뚝과 지반사이의 전단저 항이 발생하고 선단부에는 압축저항이 발생한다. 횡변위가 발생하는 경우에는 말뚝 횡강성에 의한 저 항과 지반이 저항하는 압축 강성이 있으며, 이를 단순 계산에서 산정하기는 어렵다. 유한요소해석을 수 행하면 말뚝과 지반사이의 지반반력계수를 산정해 쉽게 산정할 수 있다. [그림 4.78] 단본 말뚝의 변위 원리 [그림 4.79]는 보-기둥(beam-column) 모델을 기반으로 한 수치 해석 모델에 대한 그림이며, 말뚝과 지반사이의 지반반력 계수 또는 스프링에 대한 모델에 대한 모식도이며, [그림 4.78]과 상호 연관 지어 보면 다음과 같다. - 말뚝 선단부 압축 : q-z 커브에 의한 압축 스프링 - 말뚝 측면부 압축 : p-y 커브에 의한 압축 스프링 - 말뚝 측면부 전단 : t-z 커브에 의한 전단 스프링 붕괴에 대한 원인이나 거동을 연구하는 과정에서는 비선형 해석 조건에 대한 스프링 상수가 필요 하지만, 말뚝 설계에서는 선형 조건에서 거동되도록 설계하여야 하기 때문에 설계적 측면에서는 탄성 거동의 스프링 상수를 산정한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 241[그림 4.79] 전산해석 프로그램을 통한 말뚝의 횡방향 거동예측(구조물기초설계기준해설, (사)한국지반공학회, 2018.3) 이러한 개념적인 것은 되어 있어도, 이것을 설계에 적용하는 데에는 많은 한계가 있다. 그것을 입력 할 정수를 결정하는데 설계자가 결정하기는 쉽지 않다. 특히, 건축 분야에서는 설계를 위한 시험이나 정 수에 익숙하지 않다. 가장 많이 사용되는 SPT시험결과인 N값을 적용하는 것 가장 합리적일 수 있다. 다음은 N값을 이용한 선단부 지반반력계수 값 산정하는 방법이다. 지반 공학적으로 말뚝 선단부의 저항부의 Q-Z커브는 지반 특성마다 다르며, 공내재하시험 또는 말뚝 재하시험을 통하여 산정할 수 있다. 중요도가 높은 건축물에서는 공내재하시험을 이용한 지반반력계수를 산정하고 일반적으로는 다음과 같이 약식 계산한다. 지반을 지반반력계수 산정은 다음 식을 산정한다.    (kN/m³)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 242해석에 적용할 때는 다음을 주의하여야 한다. 말뚝에 적용되는 스프링 상수로 입력할 때는 요소의 길이와 적용범위가 적당한가에 대한 평가가 필요하다. 말뚝에서는 점토, 모래, 점토질 모래, 소프트, 하 드 한 지반조건과 말뚝의 휨강성의 영향에 따라 스프링 적용 값이 다르다. 지반분야 전문가가 정하는 값을 정하는 것이 지반반력계수는합리적이다.간단하게SPT시험 값을 이용하여 다음과 같이 산정한다.               여기서,   : 0.3×0.3 크기의 지반반력계수  : B×B 크기의 지반반력계수 다음은 마찰 스프링 산정 방법을 제시한 것이다. 말뚝-지반 마찰부 전단방향 전단스프링을 탄성론에 의한 것이며, 이것은 순수 이론식에 가까우며, 적용 시 적절한 평가가 필요하다. L=D인 경우 마찰전단 스프링은 다음과 같다.                              

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 243여기서,  : z-z 커브상의 탄성압축 스프링  : 마찰부 지반 압축 탄성계수  : 마찰부 지반 압축부 환산단면적  : 선단부 지반 압축부 영향깊이 다음 식은 이론식과 경험을 토대로 제안한 식이다. 말뚝 주면에서의 전단 스프링은 탄성범위 내에서 Worth(1978)는 다음과 같이 제안하였다.     ln      여기서,  : 지반 전단강성   : 지반의 전단탄성게수(         )   : 말뚝의 절점 간격  : 영향 반경(말뚝 최소 간격)  : 불확실성 계수 안전율 위 식에서는 지반의 불확실성 계수, 즉 안전율을 포함하였다. 여기서 결정하기 어려운 것 중에 하나는 영향 반경이다. 안전측으로 말뚝 최소 간격인 2.5D로 하는 경우 적정한 것으로 판단된다. 마찰 말뚝에서의 침하량을 산정하는 방법을 검토하면 다음과 같다. 말뚝 두부에 작용하는 하중은 말뚝마찰에 의한 저항력에 의하여 깊이에 따라 점점 감소한다. 그리고 말뚝 부재는 침하는 각 요소에 발생하는 순 축력에 의하여 침하되면, 이것을 모두 합산하고, 선단부에 발생하는 반력에 의한 지반침하를 더하면 마찰 말뚝의 침하가 산정된다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 244             여기서,  : 요소부재의 부재력  : 요소 길이  : 선단부 요소의 축력 또는 반력            [그림 4.80] 마찰 말뚝의 요소 작동 원리 이 계산은 복잡하지만, 최근에는 유한요소 해석으로 간단하게 산정할 수 있다. 계산 예 : N=30, L=10m, D=500mm, t=12mm, 강관 마찰 스프링 상수 산정 :     = 2800*30 = 84000 kPa, 포아송비            = 8400/(2*(1+0.33)) = 3157.9kPa     ln      = 2*3.14*3157.9*1.0/(5*ln(2.5/1)) = 4238.7 kN/m

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 245선단부 지반 반력계수는 다음 식을 적용할 수 있다.        = 1.8*30 = 54 = 54000 (kP/m)          = 54000*((0.5+0.3)/0.5)^2 = 138240 (kP/m) 여기서,   : 0.3×0.3 크기의 지반반력계수  : B×B 크기의 지반반력계수 탄성계수 값을 이용한 방법은 근사적인 해는 다음과 같다.         = 84000/(0.5*(1-0.33^2)) = 188531 (kPa/m) 마찰 말뚝의 침하는 유한요소 해석으로 간단하게 적용할 수 있다. 말뚝 및 지반 스프링 모델 말뚝 선단 침하 : 5.38mm, 말뚝 변위 : 2.31mm, 총 침하 : 7.69mm [그림 4.81] 마찰 말뚝의 유한요소 해석

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 246말뚝의 길이가 같은 건물에서 편차가 심한 경우는 반드시 말뚝 침하검토를 수행하고 건물의 기울기 정도를 검토하여야 한다. 말뚝의 자체 침하는 시공직후 바로 발생되어, 지반의 침하는 대부분 1개월에서 수년 동안 발생하기 때문에 지층의 편차가 심한 경우는 반드시 말뚝 침하 검토가 필요하다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2474.10 수직 증축 시 말뚝기초 설계 원리 최근에 건물의 노후와 건물의 리모델링으로 인하여, 수직 증축에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나 건축분야에서는 기초에 대한 고민을 간단하게 생각하는 경향이 있다. 수직 증축에 의한 기존에 설치 된 말뚝에는 치명적인 하중이 증가할 확률이 높다. 수직 증축에서 말뚝 설계는 다음과 같이 기존 말뚝에 하중이 증가하여 파괴되거나 손상될 수 있다. 그림과 같이 기존건물의 설계하중을 400이라고 하고 기존말뚝 설계 성능이 120인 말뚝에서 각각 100 이 작용되도록 되어 있다고 하면, 말뚝의 증축 전 안전율은 Fs = 120/100=1.2가 된다. 이 건축물에 수 직증축 설계하중 200이 추가되어 설계 성능 120인 말뚝을 3개를 추가한다고 하면, 다음과 같은 계산을 할 수 사례있다.①: 총 하중 오류 건물 총 하중 : 400+210 = 610 말뚝설계 총 하중 : 120*7 = 840 판단 : 말뚝 총 설계하중 > 건물 총 하중 사례 ② : 증가된 하중만 고려 기존 건물 하중 : 400 기존말뚝 설계하중 : 120*4=480 > 400 : OK 증축하중 : 210 증축 말뚝 설계하중 : 120*3 = 360 > 210 : OK 그러나 이러한 단순한 역학관계를 발생하지 않을 확률이 높다. 공학적인 설계는 다음과 같이 하는 것이 합리적이다.①기존건물 하중 : 400 ② 기존말뚝 각각의 설계하중 : 100 < 120 : OK ③ 수직 증축용 말뚝 시공 : 말뚝에 하중 작용 없음 ④ 수직 증축 증가하중 : 210 ⑤ 말뚝 증가하중 : 210/7 = 30 ⑥ 기존말뚝에 증가된 하중 : 100 + 30 = 130 > 120 : NG ⑦ 추가된 말뚝 하중 : 30 < 120 : OK

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 248앞에서 설명한 사례 ①, 사례 ②와 같이 하는 경우는 추가된 말뚝의 효율은 상당히 낮고, 기존의 말 뚝은 수직 증축으로 파괴되어 건물에 손상을 줄 수 있다. 따라서 말뚝의 효율을 높이는 말뚝 공법을 적용하고, 바닥 슬라브에 어떻게 천공하여 기초 슬라브를 보강할지 설계 시에 반영이 되어야 한다. 증축에서는 잘못된 시공으로 인하여 기존의 건물을 완전히 손상시키고, 붕괴되는 경우 그 피해 규모가 작지 않기 때문에 면밀한 검토가 필요하다. 수직증축 : 210 기존건물 : 400 수직증축용 말뚝 : 70 기존말뚝 : 100 [그림 4.82] 수직 증축 시 말뚝 하중 작동 원리

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2494.11 액상화 평가 4.11.1 개요 국가 기준 공통 코드에서는 다음과 같이 기초 내진설계기준을 정하고 있으며, 액상화에 대한 평가를 하도록 하고 있다. 여기서 중요한 점은 지진규모 I, II모두 6.5를 적용하여야 한다는 것이다. 특히 말뚝에서는 액상화에 대한 피해사례가 크기 때문에 액상화 평가와 동시에 액상화로 인한 말뚝 피해 대책이 필요하다. KDS 11 50 25 기초 내진 설계기준 4.4 액상화 평가 (1) 액상화 평가 방법은 KDS 17 10 00 (4.7)을 따른다. KDS 17 00 00 내진설계기준 4.7(1)액상화기초 및 지반은 액상화의 피해를 입지 않도록 액상화 발생 가능성을 검토한다. (2) 설계지진 규모는 지진구역 I, II 모두 규모 6.5를 적용한다. (3) 액상화평가는 구조물 내진등급에 관계없이 예비평가와 본평가의 2단계로 구분하여 수행한다. (4) 예비평가는 지반 조건을 고려하여 액상화평가 생략 여부를 결정한다. (5) 본평가에서 액상화 발생 가능성은 대상 현장에서 액상화를 유발시키는 진동저항전단응력비를 지진에 의해 발생되는 진동전단응력비로 나눈 안전율로 평가한다. (6) 진동전단응력비는 구조물의 내진등급을 고려하여 부지응답해석을 수행하여 결정하고, 진동저항전단응력 비는 현장시험 결과( 값,  값,  값 등)를 이용하여 결정한다. (7) 본평가에서 액상화에 대한 안전율은 1.0을 적용한다. 안전율이 1.0 미만인 경우 액상화에 따른 기초 및 지반 안전성을 평가하고, 1.0 이상인 경우에는 액상화에 대해 안전한 것으로 판정한다. (8) 액상화에 따른 기초 및 지반 안전성 평가는 시설물의 유형, 기초의 형식, 지반의 특성을 고려한다. (9) 액상화로 인해 시설물의 성능수준이 만족되지 못할 경우에는 대책공법을 적용한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2504.11.2 액상화 평가와 검토 액상화발생이 가능한 지반인지 우선 판단하여야 한다. 그러나 건축설계자가 이것을 판단하기란 어려운 과정이며, 다음 사항은 간단하게 평가할 수 있다. “구조물 기초 설계기준(2015)”에서는 액상화 평가를 하지 않아도 되는 조건을 다음 그림과 같이 제시하였다. 건축분야에서 쉽게 평가할 수 있는 항은 다음과 같다. - 실트질 모래 또는 모래질 실트 등의 지반이 지하수위 상부지반 - 시추 주상도에서 N=25이상 - 전단파 속도가 200m/s인 지반(최근에는 모든 건축 설계에서 수행함) - 지진구역 II, 내진 2등급 구조물 위의 네 가지 정도는 건축계획전문가도 지반조사보고서에서 확인을 간단하게 할 수 있는 사항이다. 주상도에서 모래, 실트질모래, 모래질 실트의 지층이 있는 경우는 지반 전문가에 의한 액상화 평가를 받고 설계를 진행하는 것이 합리적이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 251[그림 4.83] 내진설계에서 액상화 평가를 생략할 수 있는 조건

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2524.11.3 액상화 공법 대책 액상화에 대한 대책은 지반 공학적으로는 다양하지만 건축물 설계에서는 여러 가지 제약조건이 있어 쉽게 적용하기 힘든 공법 들이 많다. 건축전문가 입장에서 액상화 대책에 대한 대책으로는 다음을 고려할 수 있다. - 액상화 가능성 지반에서는 직접기초는 가급적 피한다. - 액상화 가능성 지층이 있는 경우는 액상화 지층 두께에 해당하는 주면 마찰력만큼 말뚝의 설계 강 도를 다음 식과 같이 증가시킨다. 허용지내력은 반대로 액상화 주면 마찰력만큼 감소시킨다.      ( 말뚝 자체 안정 강도)     ( 지반 허용 지내력) 여기서,  : 액상화 지반에서의 말뚝 설계 강도  : 일반 말뚝 설계 강도  : 액상화 지층에 작용되는 주면 마찰력  : 액상화 지반에서의 말뚝 허용 지내력  : 일반 말뚝 허용 지내력 - 가장 위험한 현상은 강이나, 바다 근처의 액상화 가능성 지반이 수평으로 유동화 되는 것이다. 이런 경우는 말뚝에 엄청난 수평력이 적용되기 때문에 지반개량이 필요하다. 액상화가 발생되지 않도록 동다짐, 쇄석치환, 지반 개량 그라우팅 공법을 병행하여 기초계획을 세워야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 2534.12 현장 말뚝 재하 시험에 의한 설계 건축분야에서는 직접 기초 및 말뚝기초에 대한 지지력 계산 없이 “현장에서 확인할 것...”을 표기하고 있다. 직접기초인 경우는 대부분 지하층인데, 20m를 파고, 지지층이 모자란 경우 말뚝기초로 변경할 사항이 발생한다면, 가설구조물과의 간섭으로 시공이 어렵거나 공사비가 당초 수주금액에서 증가하게 되는데, 이런 경우 대부분 부실로 이어지는 경우가 많다. 구조계획서에는 어디에도 기초 구조계산이 된 것이 없다. [그림 4.84] 직접기초에 대한 도면 표기 내용 다음 그림은 말뚝의 경우이며, 구조계산서에 허용지지력이 가정치라고 표시되어 있으며, 도면에는 허용지지력 얼마로 표시되어 있다. 이런 조건인 경우는 말뚝 재하 시험이 말뚝지지력 확인시험이 아니고 설계를 위한 시험이어야 한다. 참고로 확인시험은 시공을 완료하고 목표지지력이 나오는지 확인하는 것이고, 설계를 위한 재하시험은 시공 전에 1~3개를 시공하여 전체 시공 전에 설계를 하기 위한 재 하시험도 도면에 표기가 설계를 하지 않고 표기한 것에 대하여는 테스트용 말뚝을 시공하고 시험이 끝 난 다음, 재하시험에 의한 설계시 안전율은 2.0이어서 목표한 설계지지력 2.0배의 지지력까지 시험을 하고 만약 부족하게 재하시험이 되었다면, 말뚝길이를 증가시켜 시공하여야 한다. 그러나 현장에서는 전체 시공을 하고 난 다음 설계도 되어 있지 않고, 말뚝길이도 정해지지 않은 상태에서, 이렇게 표시 되어 있는 도면으로 말뚝길이를 누가 정하고 결정하는지 공사비에 적당하게 하는 건지 분명하지 않다. 그림에서 보면 도면에는 말뚝길이가 표시되어 있지 않고, 심지어는 풍화암 2m, 연암1m의 표기도 되어 있지 않다. 거기에 구조계산서 말뚝 지지력 계산도 없다. 말뚝지지력 식에서 안전율을 3.0을 적용한다. 이것은, 주상도를 보고 한 것이라 안전율을 충분히 고려한 것이고, 이렇게 설계가 되었다면, 현장에서 전체시공으로 하고, 도면에 길이가 표시되기 때문에, 최소한 목표한 지지층까지 시공이 가능하다. 이런 경우는 시공을 완료한 후에 확인시험 1/100을 적용하여 임의의 표본을 선정하여 재하시험을 하는 것이다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 254[그림 4.85] 건축도면에 말뚝 도면 표시 앞에서 설명한 재하시험을 수행하고 설계하는 조건에서도 동일하게 확인시험은 1/100으로 하여야 한다. 전체 시공 전에 재하시험은 설계를 위한 재하시험이며, 확인시험은 시공된 것이 부족하지 않는 것 에 대한 확인시험이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 4 장 건축물 기초 공법 선정 및 (사)대한건축학회설계- 255국내에서 적용되고 있는 소구경 말뚝(마이크로 파일)에 대한 압축재하시험에서 지반이 연약한 지반 에 설치되는 경우 인발시험으로 대체하는 경우가 있다. 이것은 좌굴에 대한 평가가 되지 않기 때문에 말뚝으로 시공된 스레드바는 압축재하시험을 하여야 하고, 가능한 정재하시험을 하여야 한다. 인발시험 에서는 말뚝의 무게가 반대로 작용하여 크게 산정되고, 압축 시 좌굴되어 목표한 Fp이하로 산정될 가능 성이특수한높다.조건에서의 말뚝은 정재하시험이 타당하며, 동재하시험은 주로 확인시험에 활용되고 충분한 데이터 분석과 함께 병행되어야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 256제 5 장 말뚝 구조부재 내력 검토(건축구조) 5.1 개요 및 하중 5.1.1 개요 말뚝 구조 부재 검토를 생략하는 경우가 많이 있다. 그것은 기초가 구조부재인 것을 모르고 있는 경우 그렇게 할 수 있다. 말뚝도 기둥과 똑같이 건축물에서 중요한 구조 부재이며, 단지 땅속에 묻혀, 눈에 보이지 않아 관리가 소홀할 수 있다. 말뚝에 대한 구조 부재 검토는 근본적으로 재료가 콘크리트인 경우는 콘크리트 구조기준을 따르고 강재인 경우는 강구조기준을 따라야 한다. 다행인 것은 국내에서 건축구조분야에서는 midas/Gen프로그램에 다양한 구조부재 검토가 용이하게 되어 있어 어렵지 않게 수행할 수 있다. 단지, PHC말뚝의 경우는 프로그램에서 적용하기 어려운 중공형 프리스트레스 콘크리트이기 때문에 철근이 보강되어 있지 않은 경우에 대하여 다음에서 예시를 통하여 검토 하였다. 그리고 말뚝 구조 부내는 파괴되는 하중에 대부분 지진하중에 의한 파괴가 가장 취약하다. 그것은 지진 시 건물이 움직이지 않고 있어도 땅은 지반변위를 하게 되어 그림과 같이 말뚝에 지진토압이 작 용되기 때문이다. 5.1.2 하중 지금까지는 말뚝에 작용되는 지진토압을 건축물 지하구조에 대하여 반영하지 않았으나, 기준이 변경 되어 건축물에서도 지하구조에 대한 지진토압을 적용하도록 되어 있다. 그리고 점토, 실트질 모래 등과 같은 연약지반에서는 그 토압이 말뚝에 커다란 전단력과 모멘트를 발생시킨다. 따라서 다음과 같이 단일 말뚝에 설계하중에 의한 검토가 적용되고, 이로 인하여 발생된 축력, 모멘트, 전단력에 대한 검토 가 수행되어야 한다. 말뚝은 대부분 압축지배단면으로 파괴 가능성이 높으며, 폭이 좁고 높은 건물에서 는 인장력과 모멘트가 발생할 수도 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 257방법 ① : 말뚝 두부에 건물 지진력으로 산정 건축구조계획에서 Fp값이 결정되면, 축력은 Fp를 적용하고, 지진 시 수평지진력은 구조계획에서 산 정된 건물의 밑면전단력을 말뚝 본수로 나눈 값을 적용한다.     여기서,  : 말뚝 본단 수평지진력  : 지진 시 건축물 밑면 전단력  : 말뚝 본수 다음 건축구조계획서에서 밑면 전단력은 15764.3kN이며, 말뚝 본수는 236개이다.     = 15764.3/236 = 66.79kN 건축물의 지진 시 말뚝에 작용되는 설계 하중은 Fp = 1200kN,  = 66.79kN 지진 시 지반의 수평지반반력은 지반의 저항을 하여야 한다. 그러나 지반 종류에 따라서 그림과 같 이 반복하중 작용으로 사진과 같이 말뚝 주변의 흙은 작용할 수 없는 상태가 된다. 따라서 사질토 지반에서는 지반 반력을 적용할 수 있으나, 점토지반에서는 수평지지 성능은 없는 것 으로 검토하는 것이 바람직하다. 말뚝 두부에 유사정적 하중으로 하는 것은 분류상 A, B로 분류되는 건물에만 가능하다. 앞에서 설명한 표4.39에서 필요한 말뚝 반력을 구조계획서에서 받아서 말뚝에 부재력을 산정한다. 다음은 말뚝에 부재력 산정 시 필요한 하중조합표이다. [표 5.1] 유사정적 해석에서 필요한 말뚝기초 반력 하중조합 설계법 조건 하중조합 말뚝반력 수평반력 허용응력설계 지진상시(1.5-8)(1.5-9)(1.5-10)(1.5-11)(1.5-11)최대(압축)0.0시(1)(1.5-12)(1.5-13)(1.5-15)최대(압축)0.75/R 지진 시(2)(1.5-12)(1.5-13)(1.5-15)최소(인발) 0.75 /R 하중계수법 지진상시(1.5-1)(1.5-2)(1.5-3)(1.5-4)(1.5-6)최대(압축)0.0시(1)(1.5-5)(1.5-7)최대(압축) /R 지진 시(2)(1.5-5)(1.5-7)최소(인발) /R *R은 말뚝 이음이 없는 경우는 1.5, 말뚝 이음이 있는 경우는 1.0

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 258 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 259[그림 5.1] 지진 시 지반의 수평지지 성능 소산 다음은 “구조물 기초 설계기준 해설서”에서 제시하고 있는 지반의 지반 반력계수를 보인 것이다. [표 5.2] 사질토와 점성토의 지반반력계수   (  =일축압축강도) 건조하거나 젖은 모래 느슨한(loose) 모래 8,000 ~ 25,000 kN/m3 중간(medium) 모래 25,000 ~ 125,000 kN/m3 조밀한(dense) 모래 125,000 ~ 375,000 kN/m3 포화된 모래 느슨한(loose) 모래 10,000 ~ 15,000 kN/m3 중간(medium) 모래 35,000 ~ 40,000 kN/m3 조밀한(dense) 모래 130,000 ~ 150,000 kN/m3 지반 반력계수와 해석에서 적용되는 지반스프링 적용 시 해석에서는 스프링 상수인 경우가 대부분이며, 지반조사보고서에서는 대부분 지반반력계수이다. 따라서 요소 길이에 대한 보정을 반드시 하여야 한다. 지반 반력계수 산정식 :    선요소(프레임, 보 등)에 대한 스프링 :    

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 260그림과 같이 모델 조건에 따라 부재력 결과가 다르기 때문에 적용되는 프로그램에 따라 정확한 입력 조건을 명시하고 올바른 평가가 필요하다. D=0.5, t=12, Li = 0.5 k = K = 10000 D=0.5, Li = 0.5 A = kk=KA0.25,=10000*0.25=2500 D=0.216, t=10,L=0.5 k = K = 10000 D=0.216, t=10,L=0.5 A = kk=KA=10000*0.1080.25,=1080 *적용한 VisualFEA/GEO는 (사)한국지반공학회에서 검증한 프로그램으로 3000절점까지 프리버전임. [그림 5.2] 지반반력계수 입력 방법 방법 ② : 지반 지진 해석에 의한 지진토압으로 반영(C, D등급, 시간이력 동해석법 적용) 시간이력 동해석법을 이용한 해석은 건축물과 지반을 동시에 모델하는 방법이 있으나, 모델을 전체 하는 경우 건축물 하중에 대한 다양한 조건을 고려하기가 어려울 뿐 아니라, 말뚝과 상부구조물, 지반 모델이 모두 이루어져야 하므로, 현실적으로 적용하기가 적합하지 않다. 따라서 시간이력 동해석을

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 261수행하여 지반의 변위 특성을 산정하여 지진토압으로 적용하는 것이 가장 안전측 적용방법이라 생각된다. KDS 41 17 00: 2019, 건축물 내진설계 기준 7.1.1 내진설계범주 ʻAʼ와 Bʼ에 대한 해석법 내진설계범주 ʻAʼ 또는 ʻBʼ에 해당하는 구조물의 해석은 7.2에 규정한 등가정적해석법에 의하여 설계할 수 있다. 7.1.2 내진설계범주 ʻCʼ에 대한 해석법 내진설계범주 ʻCʼ에 해당하는 구조물의 해석은 7.2에서 정한 등가정적해석법에 의하여 설계할 수 있다. 단, 다음 중의 하나에 해당하는 경우에는 7.3에서 제시하는 동적해석법을 사용하여야 한다. (1) 높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 (2) 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물 7.1.3 내진설계범주 ʻDʼ에 대한 해석법 내진설계범주 ʻDʼ에 해당하는 구조물의 해석에는 표 7.1-1에 지정한 해석방법 또는 그 보다 정밀한 해석 방법을 사용하여야 한다. 이 경우에 구조물이 표 5.3-1의 H－1 혹은 H－4에 해당하는 평면비정형성이 없 거나 표 5.3-2의 V－1, V－4 혹은 V－5에 해당하는 수직비정형성이 없는 경우에 정형으로 볼 수 있다. 구조물 형태 내진설계를 위한 해석방법 1.3층 이하인 경량골조구조와 각 층에서 유연한 격막을 갖는 2층 이하인 기타 구조로서 내진등급 II의 구조물 등가정적해석법 또는 동적해석법 2. 상기 1항 이외의 높이 70m 미만의 정형구조물 등가정적해석법 또는 동적해석법 3.표 5.3-2에서 유형 1, 2, 3을 제외한 수직비정형성 또는 표 5.3-1의 유형 1을 제외한 평면비정형성을 가지면서 높이가 5층 또는 20m를 초과하지 않는 구조물. 등가정적해석법 또는 동적해석법 4. 평면 또는 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물 또는 높이가 70m를 초과하는 정형구조물 동적해석법 표 7.1-1 내진설계범주 ʻDʼ에 대한 해석법 7.37.3.1동적해석법해석방법의 선택 동적해석을 수행하는 경우에는 다음 중 한 가지 방법을 선택할 수 있으며, 세부 절차는 이 조항의 규정에 의한다.(1)응답스펙트럼해석법(2)선형시간이력해석법(3)비선형시간이력해석법

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 262N=5, N=10, N=20에 대하여 시간이력 동해석을 수행하고 각각에 대한 변위와 토압을 산정하면 다음과 같다. 연약지반인 경우는 다음과 같이 지반-변형률에 따른 탄성계수와 변형률을 고려하는 유사 정적 비선형 해석을 수행하여 비선형성을 고려 할 수 있다. 해석 방법은 앞에서 설명하여 생략한다. 지반이 연약한 경우는 다음 그림과 같이 변형률에 따른 전단탄성계수와 댐핑계수를 달리 할 수 있어, 지반의 특성을 고려한 해석을 수행하기도 한다. [그림 5.3] 시간이력 동해석 입력 방법

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 263유사 비선형 해석을 수행하는 경우는 지반의 공진발생 영향이 감소하기 때문에 지반의 진동에 의한 변위가 현실에 가깝게 발생하며, 완전탄성으로 하는 경우는 공진 등에 의한 증폭으로 현실보다 크게 산정된다. 건축물에서는 수정반응계수를 적용할 때, 탄성으로 하는 경우는 감소하도록 하고 있으며, 지하구조물에 대하여는 다음과 같이 수정 반응계수를 적용한다. 그러나 비선형 해석하는 경우는 수정 반응계수를 적용하지 않도록 하고 있다. x변위=3.1mmx변위=4.0mm완전탄성해석유사비선형해석 [그림 5.4] 완전탄성해석, 유사 비선형 해석

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 264다음 그림은 상부층 연약하고 하부층 단단한 지반에 대표적인 응답변위법에 의한 약식계산식에 의한 해석과 1차원 지반 전단변형률을 이용하는 지반증폭 프로그램인 Proshake를 이용한 결과를 보인 것이다. 가장 간단하게 적용하는 방법으로는 약식계산을 하는 것이 가장 간단하다. 그러나 건축물은 설계 범주에 따라 지진해석에 대한 것을 정하고 있다. 설계 범주 C, D에 해당하는 경우는 동적 해석법을 적용하여야 하며, 말뚝의 경우 지반의 거동에 따라 말뚝에 작용하는 하중이 달리 되기 때문에 가장 좋은 방법은 말뚝과 지반, 그리고 건축물까지 모두를 모델하여 해석하는 방법이 가장 좋지만 현실적으로 시간과 비용이 크기 때문에 현재 가장 합리 적인 방법은 지반을 시간이력 동해석을 수행한 모델을 하여, 지진토압을 말뚝에 적용시키는 방법이 합 리적이라 생각된다. [그림 5.5] 해석 방법에 따른 변위 양상(대표적인 2개 지층일 때) [그림 5.5]는 방법 ①에서 적용했던 말뚝에 적용한 것으로 하중을 말뚝 두부에 적용하지 않고, 말뚝 본체에 토압으로 적용한 것이다. 4.5절에서 지지토압을 산정하여 해석하는 방법으로 적용하여 부재력을 산정한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2655.2 보강되지 않은 PHC 말뚝 5.2.1 일반 PHC계산 일반 PHC말뚝의 경우 콘크리트 구조기준에서 구조용 무근 콘크리트 구조기준을 따라 구조 부재를 검토하여야 한다. 구조용 무근 콘크리트 구조계산은 다음과 같이 간단하기 때문에 어려움 없이 계산할 수PHC있다.말뚝 적용성 검토에서 다음은 PHC말뚝의 성능표를 표시한 것이다. 최근에 변경된 기준에서는 최소철근비 이상으로 보강되어 있지 않은 무근 콘크리트는 지진중요도 1등급 이상에서는 사용을 하지 못하도록 하고 있다(KDS 14 20 64 4.6항). [표 5.3] PHC말뚝의 성능표 (mm)외경D (mm)두께tc (mm)길이L 종류 기준휨모멘트(N=0) 강도전단허용Qc(kN) 콘크리트단면적Ac(mm2)11mm 단면적환산Ae(mm2) 단면2차모멘트 계수단면환산 허용축방향하중 (kN,m)균열MCr (kN,m)파괴Mu 단면리트콘크 단면환산 (kN) (tf) 400657~15 A5481.4148.1 68.4 70.4 995 C88.3176.620473.51.0675.3371.108113B73.6132.4187.472.21.0495.2481.1281151.0235.1191.098112 450707~15 A73.6110.8180.5 83.6 86 1559 C122.6245.2248.288.91.6637.3931.353138B107.9194.2227.688.31.6447.311.3831411.6027.121.343137 500807~15 A103155228.6 105.6 108.5 2411 C166.8333.5313.9112.82.5710.2821.716175B147.2264.9288.4111.32.53810.1551.7461782.4759.9011.697173 600907~15 A166.8250.2311 144.2 148 4834 C284.5569427.7154.25.15917.1982.344239B245.2441.4392.4151.95.08316.9462.3832434.95916.532.315236 7001007~15 A264.9397.3406.1 188.5 193.6 8718 B372.8672512.1199.39.20426.2973.0583188.96425.6113.028309 8001107~15 A392.4588.6512.1 238.4 244.8 14551 ※1,0001307~15A735.81104.0762.2355.314363.86434.76735.19570.39057B539.6971.2646.5251.915.35538.3873.9440214.96637.4153.83239129584허용측방향하중은국토교통부제정구조물기초설계기준을따름

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 266지진발생시 휨모멘트와 축력을 동시에 받고 있는 부재는 압축면에서 다음 식을 을 만족하도록 설계 하여야 한다. 2021 구조용 무근콘크리트 설계기준(KDS 14 20 64)을 적용한 식은 다음과 같다.        ≤ 공동주택의 경우 건물 전체 바닥 면적이 크기 때문에 밑면전단력이 말뚝에 전달되는 것보다는 지진 토압이 말뚝에 작용되어 토압으로 가하는 경우가 말뚝에서 불안정 상태이다. 따라서 다음과 같이 지진토압에 의한 말뚝의 안정성을 검토하면 다음과 같다. 말뚝 작용 지진하중 축력 모멘트 [그림 5.6] 해석 모델

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 267휨모멘트와 축력을 동시에 받고 있는 부재는 압축면에서 다음 식을 만족하도록 설계하여야 한다.        ≤ F = 1200/1697 + 127.106/103 = 1.94 > 1.0 : NG 보강되지 않은 일반 PHC말뚝은 내진말뚝으로 적용이 불가능하다. 일본에서는 강선사이에 철근을 보 강한 말뚝이나 강관을 외부에 적용한 내진 보강 말뚝을 그림과 같이 적용한다. [그림 5.7] 내진 보강된 PHC말뚝 5.2.2 일반 PHC말뚝 설계 가능 범위 휨모멘트와 축력을 동시에 받고 있는 부재는 압축면에서 다음 식을 만족하도록 설계하여야 한다.        ≤ D500 : F = 700/1697 + 30/103 = 0.7 < 1.0 : OK D600 : F = 900/2360 + 50/166.8 = 0.68 < 1.0 : OK D800 : F = 1800/3910 + 100/392.4 = 0.71 < 1.0 : OK 단, 건물 기초에 인반력 작용 시, 적용불가, 4층 이상 내진 I등급 적용 불가

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2685.2.3 관련기준 1) 2021 콘크리트 내진설계기준(KDS 14 20 80, http://www.kcsc.re.kr) PHC 말뚝의 구조부재에 대한 안정성 검토는 콘크리트 구조기준에 따라 설계하여야 하며, 일반 PHC 말뚝은 축력+모멘트 작용과 인발력+모멘트 작용 시 콘크리트 설계기준을 따라 계산한다. 4.94.9.1기초적용 범위 (1) 지진하중을 저항하거나 구조체와 지반 사이에 지진하중을 전달하는 기초는 4.9의 규정과 관련된 적용 가 능한 다른 기준도 따라야 한다. 4.9.2 기초판, 전면기초 및 말뚝 캡 (1)지진하중에 저항하는 기둥과 구조벽체의 종방향 철근은 기초판, 전면기초 또는 말뚝 캡까지 연장되어야 하며, 접합면에서 인장에 대하여 충분하게 정착되어야 한다. (2)기초에서 고정단으로 가정되어 설계된 기둥은 (1)을 따라야 한다. 표준갈고리가 필요한 경우에는 휨모멘트 에 저항하는 종방향 철근의 끝단이 기둥의 중심을 향하도록 하여 기초의 밑면에서 90°표준갈고리로 설치 하여야 한다. (3)기초의 연단부터 기초 깊이의 1/2 이내에 연단이 있는 특수철근콘크리트 구조벽체의 기둥 또는 경계요소 는 4.5.4에 따라 기초의 상단 아래로 횡방향 철근을 설치하여야 한다. 이 철근은 기초판, 전면기초 또는 말뚝 캡으로 연장되어야 하며, 인장력에 대해   를 발휘할 수 있도록 정착하여야 한다. (4)특수철근콘크리트 구조벽체의 경계요소 또는 기둥에서 지진의 영향으로 양압력이 발생하는 곳에서는 설 계하중에 저항할 수 있도록 휨철근이 기초, 전면기초, 말뚝 캡의 상부에 배치되어야 하며, 이 휨철근은 KDS 14 20 20(4.2.2)의 규정을 만족하여야 한다. (5)기초와 지하실 벽체의 무근콘크리트 사용은 KDS 14 20 64을 참조하여야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2694.9.3 지중보와 지면 슬래브 (1)말뚝 캡 또는 기초 사이를 수평 연결재로서 거동하도록 설계되는 지중보는 연속적인 종방향 철근을 배치 하여야 한다. 이 철근은 지지기둥 내에 또는 통과하여 정착 길이가 확보되어야 하며, 모든 불연속에서 말 뚝 캡 또는 기초 내에 정착되어야 한다. (2)말뚝 캡 또는 기초 사이를 수평 연결재로서 거동하도록 설계되는 지중보의 최소 단면 치수는 연결된 기 둥의 순경간을 20으로 나눈 값 이상이어야 하나, 450㎜보다 클 필요는 없다. 폐쇄띠철근의 간격은 직교된 단면의 최소 치수의 1/2 이하, 또한 300㎜ 이하이어야 한다. (3)횡저항 시스템의 일부인 기둥에서 휨모멘트를 전달받는 전면기초의 일부인 보와 지중보는 4.1을 따라야 (4)횡저항한다. 시스템의 일부인 벽체나 기둥에서 전달되는 지진력을 저항하는 지면 슬래브는 4.8의 구조격막으 로 설계하여야 한다. 구조 도면은 지면 슬래브가 구조격막이며 횡저항 시스템임을 명확하게 언급하여야 4.9.4한다.말뚝, 교각 및 케이슨 (1)이 절은 내진 설계된 구조물을 지지하는 콘크리트 말뚝, 교각 및 케이슨에 적용하여야 한다. (2)인장력에 저항하는 말뚝, 교각 및 케이슨은 설계인장력을 저항하는 전 구간에 걸쳐 연속적인 종방향 철근 을 확보하여야 한다. 종방향 철근은 말뚝 캡 내부의 인장력을 지지 구조 부재에 전달할 수 있는 상세를 가져야 한다. (3)지진에 의하여 발생된 인장력이 말뚝 캡 또는 전면기초와 프리캐스트콘크리트 말뚝 사이에서 말뚝의 상 단에 설치된 보강근에 의해 전달되는 경우에, 그라우트 시스템은 최소한 철근의 설계기준항복강도의 125%까지 도달할 수 있다는 것을 시험에 의하여 확인하여야 한다. (4)말뚝, 교각 및 케이슨은 아래의 ①과 ②의 위치에서 4.5.4를 따라 횡방향 철근을 배치하여야 한다. ① 부재 상단에서 단면 치수의 최소 5배, 그러나 말뚝 캡의 밑면에서 2m 이상 ② 횡지지를 제공할 수 없는 토질 또는 공기 중과 수중에 노출된 말뚝의 경우, 전체 비지지 길이에 ①에서 요구하는 길이를 더한 길이 (5)프리캐스트콘크리트 항타 말뚝의 경우, 말뚝 단부의 높이 변화 가능성을 고려하여 횡방향 철근의 배근 구 간을 충분히 확보하여야 한다. (6)1개 층 또는 2개 층의 낮고 폭이 넓은 내력벽체를 지지하는 기초의 콘크리트 말뚝, 교각 및 케이슨은 (4) 와 (5)의 횡철근 요구 사항을 만족시키지 않아도 된다. (7)경사말뚝을 포함한 말뚝 캡은 항타 경사말뚝을 단주로 가정할 때의 압축강도에 저항하도록 설계되어야 한다. 횡력을 제공할 수 없는 토질 또는 공기와 수중에 노출된 말뚝의 구간에 대해서 경사말뚝의 세장비 효과를 고려 하여야 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2702) 2021 구조용 무근콘크리트 설계기준(KDS 14 20 64, http://www.kcsc.re.kr) 4.1.3 설계 방법 (1)구조용 무근콘크리트 부재는 하중계수와 강도감소계수를 사용하여 이 설계기준의 규정에 따른 적절한 강도를 발휘할 수 있도록 설계하여야 한다. (2)계수하중과 단면력은 KDS 14 20 10(3.2)의 규정에 따라 결정하여야 한다. (3)소요강도가 설계 강도를 초과하는 경우에는 철근으로 보강하여야 하며, 철근을 사용한 부재는 이 설계 기준의 철근콘크리트 구조물 설계에 대한 모든 규정을 적용하여 설계하여야 한다. (4)휨모멘트와 축력을 받는 구조용 무근콘크리트 부재의 강도설계는 압축과 인장 모두 선형 응력-변형률 관계에 근거하여야 한다. (5)4.1.2의 규정을 따르면 무근콘크리트 부재를 설계할 때 콘크리트의 인장강도를 고려할 수 있다. (6)철근이 배치되어 있을 경우에도 철근의 강도는 고려하지 않는다. (7)인장력은 각 무근콘크리트 요소의 외부 단부, 시공줄눈, 수축줄눈, 분리줄눈을 통해 전달되지 않아야 한 다. 인접한 구조용 무근콘크리트 요소 사이의 인장에 의한 휨 연속성은 없다고 가정하여야 한다. (8)휨모멘트, 휨모멘트와 축력의 조합, 전단력에 대한 강도를 계산할 때 부재의 전체 단면을 설계에 고려한 다. 다만, 지반에 콘크리트를 치는 경우에 전체 두께  는 실제 두께보다 50㎜ 작은 값을 사용하여야 한다. 4.2(1)휨모멘트를강도 받는 단면의 설계는 식 (4.2-1)의 조건에 만족하도록 하여야 한다.  ≥  (4.2-1) 여기서, 인장이 지배적일 경우에  은 식 (4.2-2)에 의하여 계산되며, 압축이 지배적일 경우에는 식 (4.2-3)에 의해 계산한다.         (4.2-2)       (4.2-3) 여기서,  은 단면계수이다. (2)압축력을 받는 단면의 설계는 식 (4.2-4)의 조건에 만족하도록 하여야 한다.  ≥  (4.2-4) 여기서,  은 식 (4.2-5)에 의하여 계산되는 공칭축강도이다.                  (4.2-5) 여기서,  은 재하면적이다. (3)휨모멘트와 축력을 동시에 받고 있는 부재는 압축면에서 식 (4.2-6)을 만족하도록 설계하여야 한다.        ≤ (4.2-6) 그리고 인장면에서 식 (4.2-7)을 만족하여야 한다.       ≤     (4.2-7) (4)전단력에 대한 직사각형 단면의 설계는 식 (4.2-8)의 조건에 만족하도록 하여야 한다.  ≥  (4.2-8) 여기서,  은 식 (4.2-9), 식 (4.2-10)에 따라 계산하여야 한다. ① 보작용에 대해서 :         (4.2-9)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2715.3 말뚝기초 내적안정 검토 방법 및 구조계산 5.3.1 콘크리트 말뚝 1) 설계기준 및 적용 콘크리트 말뚝은 원칙적으로 콘크리트 재료이기 때문에 콘크리트 구조기준을 따른다. 앞에서 설명한 구조용 무근 콘크리트와 같이 콘크리트 구조 기준이 원칙이며, 건축물에서는 특수조건에 대한 특기사 항에 대하여 건축물 콘크리트 구조 설계기준을 따라 설계한다. 콘크리트구조 설계(강도설계법) 일반사항 KDS 14 20 01 : 2022 1.1.1일반사항목적(1)KDS 14 20 00은 무근콘크리트, 철근콘크리트 및 프리스트레스트콘크리트 구조물을 설계, 시공 및 유지 관리 단계에서 필요한 기술적 사항을 기술함으로써 콘크리트 구조물의 안전성, 사용성 및 내구성을 확 보하는 것을 그 목적으로 한다. 1.2 적용 범위 (1)KDS 14 20 00은 콘크리트 구조물의 설계, 시공 및 유지관리 단계에서 필요한 일반적이고 기본적인 요 구 사항을 규정한 것이다. (2)콘크리트 구조물의 설계는 이 기준에서 제시한 강도설계법을 적용하는 것을 원칙으로 한다. (3)강도설계법으로 콘크리트 구조물을 설계할 때 철근콘크리트 및 프리스트레스트콘크리트 구조물의 모든 부재는 KDS 14 20 10에서 규정하는 하중계수와 강도감소계수를 사용하여야 한다. 또한 KDS 14 20 30, KDS 14 20 40에서 요구하는 사용성과 내구성에 관한 규정도 만족시켜야 한다. (4)특별한 조사연구에 의하여 설계할 때에는 이 기준을 적용하지 않을 수 있다. 다만, 성능실험을 통한 조 사연구에 의하여 설계할 때에는 재료강도의 변동성과 구조물 저항성능의 변동성을 고려한 설계근거를 명시하여야 한다. 건축물 콘크리트구조 설계기준 KDS 41 30 00 : 2016 1.이1.1일반사항목적기준은 콘크리트구조 건축구조물에 대한 설계, 검사 및 실험, 설계하중, 재료별 설계방법, 재료강도, 제작 및 설치, 시공, 품질관리 등의 기술적 사항을 규정함으로써 콘크리트구조 건축구조물의 안전성, 사용성 및 내 구성 을 확보하는 것을 그 목적으로 한다. 1.2 적용범위 이 기준은 무근콘크리트, 철근콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 및 경량기포 콘크리트를 사용하는 건축구조 물에 이1.2.1적용한다.기본방침기준은KDS14 20 00을 따르며, 콘크리트구조 건축구조물에 대한 일부 특기사항을 규정한다. 2) 콘크리트 말뚝(강도설계법 예시) 건축구조 분야에서는 midas/Gen이용한 구조계산을 하는 경우가 많기 때문에 프로그램을 적용한 예 시를 다음과 같으며, 부록에 다양한 말뚝에 적용된 계산이 있다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 272내적안정검토예시 : D25, 8개 보강

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 273 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 274 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 275 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 276 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 277 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2785.3.2 강관 말뚝(강도설계법) 1) 설계기준 및 적용 강재로 적용되는 말뚝은 강구조 설계기준을 적용하여야 한다. 현재 공통기준과 건축물 시설기준이 최 근 수정이며, 최근 내용이 적용되는 것으로 할 때, 최근 건축물 시설물에 적용된 것을 따를 수 있으며, 원칙적으론 공통기준을 따르는 것이며, 설계자의 판단에 따른다. 강구조 설계 일반사항(하중저항계수설계법) KDS 14 31 05 : 2017 1.KDS1.1일반사항적용범위143105는 구조용 강재를 사용한 교량 등을 포함한 토목구조물, 건축물 및 공작물(이하 강구조물)의 부재 또 는 연결부 해석 및 설계의 일반적인 요구사항을 규정한 것이다. 이 기준은 교육이나 설계자의 판단을 대신하기 위한 것이 아니고 단지 공공의 안전을 위해 필요한 최소필요조건을 기술한 것이다. 발주자 또는 설계자는 최소필요조건보 다 높은 수준의 설계나 재료 및 시공의 품질을 요구할 수 있다. 1.4 각1.4.1설계원칙일반사항부재와연결부(접합부)는 시공성, 경제성, 미관 및 유지관리를 고려한 안전성 및 사용성을 확보하기 위하여 규정 된 한계상태에 대하여 설계한다. 해석의 종류에 상관없이 한계상태에 따라 조합된 하중의 효과는 식 (1.4-1)을 만족 해야 한다.     ≤  (1.4-1) 여기서,  : 하중수정계수  : 하중계수  : 하중 또는 하중효과  : 공칭저항에 곱하는 강도저항계수  :공칭저항 소요강도의 계산에서 정의 영향을 발생시키는 하중에 대해서는 최대의 하중계수를, 부의 영향을 발생시키는 하중에 대해서는 최소의 하중계수를 적용한다. 1.4.2 강재로한계상태된부재 또는 다른 재료와 강재가 합성으로 된 부재는 제작, 운반, 시공 및 사용 중의 각 단계에서 검토해야 한다. 부재 및 연결부의 설계는 일반적으로 다음의 한계상태를 만족해야 하며, 구조물의 상황 및 조건에 따라 적절 한 한계상태를 적용한다. 각 한계상태에서 적용하는 하중, 하중계수, 저항계수 등은 구조물별 설계기준에 따른다. 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00 : 2019 1.이1.1일반사항적용범위기준은구조용 강재를 사용한 건축물 및 공작물(이하 “강구조물”)에 적용한다. 1.4 참고기준 KDS 14 31 00 강구조 설계기준(하중저항계수설계법) KDS 41 10 05 건축구조기준 일반사항 KDS 41 10 15 건축구조기준 설계하중 KDS 41 30 00 건축물 콘크리트구조 설계기준

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2792) 강관말뚝(강도설계법 예시) : 하중 1조건 : P=1,000kN, M=30kN-m

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 280 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 281 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2825.3.3 강관말뚝(허용응력 설계법) 1) 말뚝 구조물 재료 및 강도 강관 말뚝은 허용응력 설계법이 현재까지 적용이 많이 이루어지고 있다. 따라서 한계상태 해석법이 완전히 적용이 되기 전까지는 강도설계법과 허용응력 설계법 중에 설계자가 판단하여 적용해야 한다. 강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.8.7 말뚝 및 널말뚝 구조물 4.8.7.1 4.8.7은4.8.7.1.1일반사항적용범위강말뚝및 강널 말뚝의 설계에 적용한다. 4.8.7.1.2 사용재료 및 강도 강재의 강도는 표 4.8-5의 설계 강도를 표준으로 구분규격기호설계한다. 강도 (MPa) 강관말뚝KS F 4602 STP355355STP275275 H형강 말뚝KS F 4603 SHP275 t≦ t>16mm16mm 265275 SHP275W t≦ t>16mm16mm 265275 SHP355W t≦ t>16mm16mm 345355 강널열간압연말뚝 KS F 4604 SY400,W400SY300,W300 강관널말뚝KS F 4605 SKY490315SKY400235 표 4.8-5 말뚝 강재의 설계 강도 4.8.7.1.3 설계를 위한 지반정수 강말뚝 및 강널 말뚝 구조물의 설계에 사용하는 지반의 모든 정수는 지반조사 및 토질시험의 결과를 종합적으로 판단하여 결정하여야 한다. 4.8.7.2 말뚝의 설계 4.8.7.2.1 설계 기본사항 말뚝머리부에 발생하는 축방향력은 말뚝의 허용지지력을 초과해서는 안 된다. 또한, 말뚝의 단면력과 변위는 허용 범위 이내이어야 한다. 4.8.7.2.2 말뚝 제원의 가정 설계조건을 충분히 고려하여 말뚝의 재질, 지름, 길이, 개수, 배열, 말뚝머리의 고정조건 등 제원을 결정하여야 한다. 4.8.7.2.3 말뚝의 허용지지력 외말뚝의 허용연직압축지지력, 허용연직인발지지력, 부주면마찰력, 허용수평지지력 및 무리말뚝의 영향에 대하여 검토하여야 한다. 4.8.7.2.4 말뚝의 스프링정수 (1) 외말뚝의 축방향 스프링정수는 시험을 통해 하중-침하량 곡선으로부터 구하며, 기존의 시험에 기초한 결과를 이용하여 추정할 수도 있다. (2) 외말뚝의 축직각방향 스프링정수는 수평방향 지반반력계수를 이용하여 탄성지반 위의 보이론을 기초로 산출하여야 한다. 4.8.7.2.5 말뚝머리 반력 및 변위의 계산 말뚝반력과 변위량은 확대기초를 강체로 보고 확대기초의 변위(연직, 수평 회전 변위)를 고려한 탄성해석법(변위 법)으로 계산하는 것을 원칙으로 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 283강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.8.7.2.6 말뚝 본체의 설계 (1) 말뚝 단면력에 대한 검토 ① 말뚝본체의 축력은 하중전이 특성을 고려하여 구하며, 축직각방향력 및 모멘트에 의한 단면력은 말뚝 을 탄성지반 위의 보로 가정하여 구한다. ② 말뚝본체 각 부분은 축력, 휨모멘트 및 전단력에 대하여 안전하여야 한다. 또한, 전 길이가 땅속에 근 입된 말뚝은 단주로 간주하여 설계한다. ③ 일반적인 환경에서 강관말뚝의 부식두께는 외측 2 mm로 한다. (2) 이음 ① 말뚝의 이음은 시공 중 및 완공 후에 작용하는 하중에 대해 안전하여야 한다. ② 이음의 위치는 단면에 여유가 있고, 부식 등의 영향이 적은 곳으로 설정한다. (3) 말뚝과 확대기초의 결합부 말뚝과 확대기초의 결합부는 말뚝머리 고정으로 설계하고, 결합부에 생기는 모든 응력들에 대해서 안전 하도록 설계하여야 한다. (4) 시공 시의 검토 말뚝은 시공 시와 시공오차에 따른 응력(기성말뚝의 경우 운반 및 타설 과정에서 발생될 수 있는 응력) 에 대하여 안전하여야 한다. 4.8.7.2.7 구조세칙 (1) 강말뚝은 KS F 4602 및 KS F 4603의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다. (2) 강관말뚝의 현장이음은 원칙적으로 전둘레⋅전두께 아크용접으로 이음한다. H형강 말뚝의 경우는 말뚝 본체 상호의 맞대기용접 혹은 덧붙임판을 사용한 필렛용접 중 어느 것을 사용해도 좋다. 4.1.6.2 세장압축요소를세장압축요소갖는 휨이나 압축단면은 국부좌굴을 고려하여 설계한다. 요소에 대한 설명 께비폭두 한계 폭 두께비     - 원형강관∙압축재∙휨부재      주1) 하이브리드보의 경우,   대신 플랜지의 항복강도를 사용한다. 2) 가장 폭이 큰 구멍이 있는 위치에서 플레이트의 순단면적을 가정한다. 3)    인 경우         , ≤ 인 경우      표 4.1-1 압축요소의 폭 두께비 4.1.8 세장비 제한 (1) 압축재의 세장비   은 200을 초과하지 않아야 한다. (2) 인장재의 세장비   은 300 이하로 한다. 다만, 강봉에는 적용하지 않는다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2842) 말뚝 내적 안정검토(부재응력 검토, 허용응력 설계법) 강관말뚝의 구조부재응력에 대한 안정은 강구조 부재 설계기준(KDS 14 30 10:2019)를 따른다. 강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.3이4.3.1인장재일반사항절은중심축 인장력을 받는 균일 단면부재에 대하여 적용되며 하중의 작용축은 단면의 도심축과 일치하여야 한다. 인 장력과 휨모멘트의 조합력을 받는 부재에 대해서는 4.6에 따른다. 4.3.2 허용인장응력 (1) 허용인장응력  는 총단면적에 대해서는     를, 유효순단면적에 대해서는     로 한다.            총단면적에대한검토         유효단면적에대한검토      단,   ≤ 여기서,   =인장부재의 기본허용응력 (MPa)   =강재의 항복강도 (MPa)  =강재의 인장강도 (MPa)  =부재의 길이 (mm)  =단면의 회전반경 (mm) 4.4(1)4.4.1압축재일반사항이절은중심축 압축력을 받는 조밀 및 비조밀 균일단면부재에 적용한다. 축방향 하중의 축은 단면의 도심축과 일치하여야 한다. (2) 세장판요소 부재에 대해서는 4.1.6을 따른다. (3) 압축력과 휨모멘트의 조합력을 받는 부재에 대해서는 4.6을 따른다. 4.4.2 좌굴길이와 세장비 (1) 좌굴길이계수 는 4.2.2를 따른다. (2) 세장비의 한계는 4.1.8을 따른다. 4.4.3 허용압축응력허용압축응력  는 다음 식에 따라 산정한다. (1)  ≤  일 때                       (4.4-1) (2)     일 때          (4.4-2) 여기서,  : 허용압축응력 (MPa)  : 한계세장비 (    )  : 좌굴길이 (mm)  : 단면 회전반경 (mm)  : 강재의 탄성계수 (MPa)   : 강재의 항복강도 (MPa)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 285강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.54.5.1휨재일반사항(1)이절은단면의 대칭축에 재하되는 경우에 적용하며 하이브리드보에도 적용할 수 있다. (2) ㄷ형강으로서 전단중심을 통과하며 복부판에 평행한 면내에 재하되는 경우 또는 하중점과 지지점에서 의 비틀림에 대하여 구속된 경우 이 장을 적용할 수 있다. (3) 복부판의 판폭 두께비가       보다 큰 경우는 4.5.6에 따른다. (4) 건축물의 허용휨응력은 4.5.2~4.5.7에서 결정된 값을 사용한다. 건축물 이외의 일반강구조물의 허용휨응 력은 4.5.2~4.5.7의 허용응력에 KDS 14 30 05의 4.2에 규정된 구조물별 허용응력 보정계수와 하중조합 별 허용응력 보정계수를 곱한 값으로 한다. 4.5.2 4.5.2.3허용휨응력박스형단면, 각형강관, 원형강관 (1) 조밀단면으로서 다음의 조건을 만족하는 경우 식 (4.5-14)를 적용한다.      (4.5-14) ① 단면의 높이 폭비   는 6 이하이어야 한다. ② 플랜지의 두께   는 복부의 두께  의 2배 이하이어야 한다. ③ 횡지지 길이  는 식 (4.5-15)와 식 (4.5-16)의  중 큰 값 이하이어야 한다.               (4.5-15)        (4.5-16) 여기서,  의 기호는 4.5.2.1에 따른다. (2) (1)항의 적용범위를 벗어난 조밀단면과 비조밀단면의 경우      (4.5-17) 4.5.2.4휨부재의세장단면단면이 세장단면인 경우, 국부좌굴을 고려하여 설계한다. 4.5.2.4휨부재의세장단면단면이 세장단면인 경우, 국부좌굴을 고려하여 설계한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 286강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.5.3 허용전단응력 4.5.3.1 형강의 복부가 전단력을 받는 경우 이 절은 형강보의 복부가 전단력을 받는 경우에 적용한다. 전단면적에 대한 허용전단응력  는 다음과 같이 산정한다.(1)     ≤      인 경우      (4.5-18) 이 경우 전단면적은 보의 전체 높이 와 복부 두께  의 곱으로 산정한다. (2)            인 경우       ≤    (4.5-19) 여기서,  ≤ 이면           ＞  이면         ≤  이면           ＞   이면           : 수직 보강재 간격  : 플랜지 사이의 순 높이 이 경우, 전단면적은 플랜지 사이의 복부 높이  와 복부 두께   의 곱으로 산정한다. 4.5.3.2 형강의 플랜지가 전단력을 받는 경우 형강보의 플랜지가 전단력을 받는 경우 전단면적에 대한 허용전단응력  는 식 (4.5-18)에 따른다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 287강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.6 조합력을 받는 부재 4.6.1 일반사항 이 절은 축력과 휨모멘트를 받는 1축 또는 2축 대칭인 단면재에 적용한다. 4.6.2 축압축과 휨 축압축과 휨을 함께 받는 부재는 다음 식 (4.6-1)과 식 (4.6-2)를 만족하여야 한다.       ′          ′     ≤  (4.6-1)         ≤ (4.6-2) 다만,    ≤  일 경우 식 (4.6-1)과 식 (4.6-2) 대신에 식 (4.6-3)을 적용할 수 있다.         ≤  (4.6-3) 여기서,  : 압축력만이 존재할 때의 허용압축응력 (MPa)  : 휨모멘트만이 존재할 때의 허용휨응력 (MPa)  ′ =       : 안전율을 포함한 오일러 좌굴응력 (MPa)  : 휨부재의 비지지 길이 (mm)  :  에 대응하는 단면2차 반경 (mm)  : 좌굴길이계수  : 축압축응력 (MPa)  : 휨압축응력 (MPa)  : 1) 휨면 내에서 절점의 이동이 구속되고, 그 지지점 사이에 수평하중을 받지 않 는 골조 내에서 구속된 압축재의 경우 :          여기서,  는 휨면 내에서 구속되지 않은 부재 양단부 모멘트 중 큰 단부 모멘트에 대한 작은 단부모멘트의 비율이다. 그리고 의 부호는 부재가 단 곡률 휨인 경우 부(-), 복곡률 휨인 경우 정(+)이다. 2) 하중면 내에서 절점 이동이 구속되어 있고, 그 지지점 사이에 수평하중을 받 는 골조 내의 압축재에 대해서  의 값은 엄밀한 해석에 의하지 않는 경우 다음 값을 단부회전이따른다.구속된 부재의 경우 :  = 0.85 단부회전이 구속되지 않은 부재의 경우 :  = 1.00 4.6.3 축인장과 휨 축인장과 휨을 함께 받는 부재는 다음 식 (4.6-5)를 만족하여야 한다.          ≤  (4.6-5) 여기서,   :허용인장응력 (MPa)  :축인장응력 (MPa)  :휨인장응력 (MPa)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 288강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.74.7.1합성부재일반사항4.7.1.1적용범위이절은압연형강, 용접형강, 조립형강이 구조용 콘크리트와 함께 거동하도록 구성된 합성기둥과 합성보에 적용한다.4.7.2압축재4.7.2.1적용범위(1)이규정은철근콘크리트 단면 내에 강재 형강이 매입된 매입형 합성기둥과 강관 내부에 콘크리트를 충 전한 충전형 합성기둥에 적용한다. (2) 합성기둥의 단면형상은 2축 대칭이어야 하며, 전체 길이에 걸쳐 등단면이어야 한다. 4.7.2.2 구조 제한 (1) 매입형과 충전형 합성기둥의 공통적인 구조 제한 ① 합성기둥 단면에서의 강재 단면적은 총단면적의 1% 이상으로 한다. ② 콘크리트의 설계기준강도  는 21 MPa 이상으로 한다. ③ 강재와 철근의 설계기준 항복강도는 650 MPa 이하로 한다. 다만, 이 값을 초과할 경우에는 650 MPa 를 적용할 수 있다. ④ 기둥과 보의 접합부에서 합성기둥의 유효단면을 연속적으로 확보하기 위해서는 콘크리트의 불완전 충 전 등 접합부위에서 단면 결손이 생겨서는 안 된다. (2) 매입형 합성기둥의 구조 제한 ① 주철근비는 0.4% 이상이며 4% 미만으로 한다. 주철근비가 0.4% 미만으로 합성될 경우, 철근 및 콘크 리트 효과를 무시하고 강재단면만으로 설계할 수 있다. ② 합성기둥 내의 띠철근 배치간격은 기둥단면 최소폭의 2/3 또는 300 mm 이하로 하며 기둥 상하단에서 첫 번째 철근은 일반 띠철근 간격의 1/2 이내로 배치한다. 또한, 띠철근의 단면적비는 다음 식을 만족 하여야 한다.   ≥  (4.7-1) 여기서,  :띠철근 총단면적 (mm2)  :장변방향의 기둥 폭 (mm)  :띠철근 간격 (mm) ③ 철근의 피복두께는 40 mm 이상이어야 하며, 강재와 철근과의 간격은 25 mm 이상이어야 한다. ④ 모든 주근은 띠철근의 모서리에 위치하거나 보조 띠철근으로 긴결되어 국부좌굴이 방지되도록 구속되어 야 한다. 다만, 어떤 주근의 좌우 150 mm 이내에 띠철근의 모서리가 있는 경우에 이 주근도 국부좌굴 에 대해 구속된 것으로 간주한다. (3) 충전형 합성기둥의 구조 제한 ① 각형강관의 판폭 두께비   는      이하이며, 원형강관의 지름 두께비   는      이하이어야 한다. ② 주근이 포함될 경우, 주근비는 4% 미만이어야 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 289강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.7.2.3 합성기둥단면성능부재의 허용응력 산정에서 사용되는 단면적, 항복강도, 단면2차 반경, 탄성계수는 다음과 같다. (1) 합성단면적  합성단면적은 강재만의 단면적 를 사용한다.    (4.7-2) (2) 합성항복강도  ① 매입형 합성기둥               (4.7-3) ② 충전형 각형강관 합성기둥            (4.7-4) ③ 충전형 원형강관 합성기둥                      (4.7-5) 여기서,  :주근 항복강도 (MPa)  :주근 단면적 (mm2)  :콘크리트 단면적 (mm2)  :원형강관 두께 (mm)  :원형강관 외경 (mm) (3) 합성단면의 단면2차 회전 반경     (4.7-6) 여기서,  : 강재만의 단면2차 회전 반경 (mm). 다만, 매입형 합성기둥에서  가 합성단면 폭의 0.3배 이하인 경우에는 0.3배의 값으로 한다. (4) 합성탄성계수  기둥의 좌굴을 고려 시에만 사용하는 합성탄성계수는 다음과 같다. .① 매입형 합성기둥          (4.7-7) ② 충전형 합성기둥          (4.7-8) 여기서,  는 KDS 14 20 10(4.3)에 따른다. (5) 합성단면계수  ① 매입형 합성기둥                           (4.7-9)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 290② 충전형 합성기둥               (4.7-10) 여기서,  : 강재의 단면계수 (mm3)  : 강재의 복부판 단면적 (mm2)  : 휨면에 대한 기둥 전체 단면의 폭 (mm)  : 휨면에 대한 기둥 전체 단면의 높이 (mm)  : 압축측 주근 중심으로부터 측정한 압축측 콘크리트 면까지의 거리와 인장측 주근 중 심으로부터 측정한 인장측 콘크리트 면까지의 거리의 평균값 (mm)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 291강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.7.2.4 합성기둥의 허용응력 (1) 합성기둥의허용압축응력허용압축응력  산정은 4.4의 강재 허용압축응력 산정방법과 동일하며, 다만 합성부재의 단 면성능  ,  ,  ,  을 4.4의 압축재 식의  ,  ,  ,  대신에 각각 적용하여 산정한다. (2) 허용휨응력 ① 매입형 합성기둥      (4.7-11) ② 충전형 합성기둥      (4.7-12) (3) 허용전단응력      (4.7-13) 4.7.2.5 매입형 합성기둥에서 이음부와 주각의 축하중 전달 (1) 기둥 이음부의 축하중 전달 ① 합성기둥에서 콘크리트가 부담하는 허용압축력 는 이음부 콘크리트의 지압에 의해 지지되도록 다음 식을 만족하여야 한다.  ≤     ′ (4.7-14) 다만,   ′ ≤ 이어야 한다. 여기서,              : 이음부 상하에서 콘크리트가 직접 접촉하는 지압면의 면적 (mm2) ′ : 이음부 상부의 재하면적으로부터 수직 1, 수평 2의 비율로 측면경사를 취하여, 지지부 내부에 완전히 포함된 가장 큰 피라미드, 원뿔 또는 경사진 쐐기 모양의 하부 면적 (mm2) ② 합성기둥의 이음부 콘크리트가 횡팽창에 대해 구속되었을 경우에는 다음 식에 따른다.  ≤     (4.7-15) (2) 주각부의 축하중 전달 ① 베이스플레이트 밑면의 콘크리트 지압 합성기둥 주각부에 설치되는 베이스플레이트는 다음 식으로 산정한다.  ≤    (4.7-16) 여기서,        : 베이스플레이트의 면적 (mm2)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 292② 합성기둥 밑면 전체 단면에 대한 콘크리트의 지압 합성기둥 주각부 밑면의 전체 단면에 대한 콘크리트의 지압은 다음과 같이 검토한다.  ≤       ′ (4.7-17) 다만,    ′ ≤ 이어야 한다. 여기서,   : 합성기둥 주각부 밑면의 전체 단면적 (mm2)   ′ : 합성기둥 상부의 재하면적으로부터 수직 1, 수평2의 비율로 측면경사를 취하여, 지지 부 내부에 완전히 포함된 가장 큰 피라미드, 원뿔 또는 경사진 쐐기 모양의 하부 면 적 (mm2) ③ 합성기둥에서 콘크리트가 부담하는 허용압축력 는 베이스플레이트 면적을 제외한 합성기둥 단면이 직접 접촉하는 콘크리트 지압면의 허용지압강도를 초과할 수 없다.  ≤       (4.7-18)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 293강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.7.3 휨 부재 4.7.3.1 적용범위 (1) 이 규정은 압연형강 또는 용접형강이 구조용 콘크리트와 함께 거동하는 합성보에 적용한다. 강재 보의 형강은 좌우 대칭인 단면이어야 하며, 하이브리드보 단면을 사용할 수 있다. (2) 이 규정은 노출형 합성보와 매입형 합성보 모두에 적용한다. (3) 노출형 합성보는 강재 보와 콘크리트 슬래브가 전단연결재로 연결되어야 하며, 일정한 두께의 콘크리트 슬래브나 데크플레이트를 사용한 슬래브 모두에 해당된다. (4) 노출형 합성보는 전단연결재의 사용 정도에 따라 완전합성보와 불완전합성보로 분류하며, 불완전합성보 는 작은보에만 허용된다. 4.7.3.2 구조 제한 (1) 데크플레이트와 결합된 노출형 합성보 ① 동바리를 사용하지 않을 경우, 콘크리트가 설계기준강도  의 75%에 도달하기 전에 작용하는 모든 시 공하중을 지지할 수 있도록 강재단면을 설계하여야 한다. ② 데크플레이트의 공칭 골 깊이는 75 mm 이하이어야 하며, 골의 폭 또는 헌치의 평균 폭   은 50 mm 이상이어야 한다. ③ 콘크리트 슬래브와 강재 보를 연결하는 스터드연결재는 지름이 22 mm 이하이어야 하며, 부착 후 데크 플레이트 상단 위로 35 mm 이상 돌출되어야 한다. ④ 데크플레이트 상단 위의 콘크리트 두께는 50 mm 이상이어야 한다. (2) 매입형 합성보 ① 강재보의 측면과 하부는 피복두께가 50 mm 이상이어야 한다. ② 강재보의 상단은 슬래브의 상부 면에서 최소 40 mm 아래에, 슬래브 하부 면에서 최소 50 mm 위에 설 치되어야 한다. ③ 콘크리트는 탈락 방지를 위하여 스터럽, 와이어메시 또는 기타 철물로 적절하게 보강되어야 한다. 4.7.3.3 합성보의 유효 폭 보 중심을 기준으로 좌우 각 방향에 대한 콘크리트 슬래브의 유효 폭은 다음 중에서 최솟값을 택하여 결정 한다.(1)보 스팬(지지점의 중심간)의 1/8 (2) 보 중심선에서 인접 보 중심선까지 거리의 1/2 (3) 보 중심선에서 슬래브 가장자리까지의 거리

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 294강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.7.3.4 단면설계 가정 (1) 데크플레이트 골 내부의 콘크리트 ① 데크플레이트의 골 방향이 강재 보와 평행인 경우에는 골 내부의 콘크리트를 단면특성 계산에 포함할 수 있고, 강재 보에 직각인 경우에는 포함할 수 없다. ② 강재보에 직각인 경우에 있어서 데크플레이트가 연속하지 않고 절단 및 격리되어 있으면, 격리된 부분 에 채워진 콘크리트는 포함할 수 있다. (2) 응력분포와 환산단면 합성부재의 각 부분 응력은 탄성응력분포로 가정하며, 인장측 콘크리트 단면은 무시하고, 압축측 콘크리 트 단면은 탄성계수비로 나눈 환산단면으로 취급한다. (3) 정모멘트의횡좌굴 경우에는 슬래브의 구속 효과에 의해 보의 횡좌굴을 고려하지 않아도 되며, 부모멘트의 경 우에는 하부 플랜지가 압축력을 받으므로 횡좌굴을 고려하여야 한다. (4) 불완전합성보의 단면성능 ① 유효단면2차모멘트        ′    (4.7-19) 여기서,  : 완전합성보의 수평전단력 (N)  ′ : 불완전합성보의 수평전단력 (N)  : 합성보의 환산단면2차모멘트 (mm4) ② 인장측 유효단면계수        ′     (4.7-20) 여기서,  : 강재 보만의 인장측에 대한 환산단면계수 (mm3)  : 합성보의 인장측에 대한 환산단면계수 (mm3) ③ 압축측 유효단면계수      ′  (4.7-21) 여기서,  : 합성보의 압축측에 대한 환산단면계수 (mm3) (5) 장기하중에 대한 허용휨응력 ① 강재 부분      (4.7-22) ② 콘크리트 부분      (4.7-23)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 295강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.7.3.5 노출형 합성보의 정모멘트에 대한 설계 (1) 시공 중에 동바리를 설치하지 않는 경우 ① 시공하중을 포함하여 콘크리트 경화 이전의 하중에 대한 강재 보 단면만의 응력은 단기허용휨응력 이하 이어야 한다. ② 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 강재 부분 응력은 허용휨응력  이하이어야 한다. ③ 콘크리트 경화 이전의 하중에 대한 강재 보 단면만의 응력과 콘크리트 경화 이후의 하중에 대한 합성단 면의 강재 부분 응력의 합은    이하이어야 한다. ④ 콘크리트 경화 이후의 하중에 대한 합성단면의 콘크리트 부분 응력은 환산단면계수를 사용하여 검토하 며 허용휨응력  이하이어야 한다. (2) 시공 중에 동바리를 설치하는 경우 ① 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 강재 부분 응력은 허용휨응력  이하이어야 한다. ② 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 콘크리트 부분 응력은 환산단면계수를 사용하 여 검토하며 허용휨응력  이하이어야 한다. 4.7.3.6 노출형 합성보의 부모멘트에 대한 설계 다음 조건을 모두 만족하면 유효 폭 슬래브 내의 종방향 철근을 합성보의 단면설계에 포함할 수 있다. (1) 강재보가 조밀단면이며 적절히 횡지지된 경우 (2) 전단연결재가 설치된 경우 (3) 유효 폭 내의 슬래브 철근이 적절히 이음 또는 정착된 경우 4.7.3.7 매입형 합성보의 설계 (1) 콘크리트에 완전히 매입된 강재보는 전단연결재가 없어도 완전합성으로 간주하며, 횡좌굴을 고려하지 않아도 된다. (2) 단면설계 시 유효 폭의 슬래브를 포함한 합성단면의 단면계수 또는 식 (4.7-9)의 합성단면계수 과 식 (4.7-22)의 허용휨응력  를 적용한다. 4.7.3.8 전단력에 대한 설계 (1) 합성보에 작용하는 전단력 전체는 강재 보의 복부판이 단독으로 부담하는 것으로 한다. (2) 합성보 단부의 접합에서 전단력 전체가 복부판을 통하여 전달되는 것으로 한다. 4.7.3.9 처짐 (1) 합성보의 처짐은 탄성이론에 의해 산정하며, 콘크리트 타설시 안전성과 건축물 사용 시 사용성을 유지 하여야 한다. (2) 동바리를 사용하지 않는 경우 고정하중에 의한 처짐은 강재보만의 단면2차모멘트  를, 활하중에 의한 처짐은 유효단면2차모멘트  를 사용하여 계산한다. (3) 동바리를 사용하는 경우 고정하중과 활하중에 의한 처짐 모두 유효단면2차모멘트  를 사용하여 계산 한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 296강구조 부재 설계기준(허용응력설계법)KDS 14 30 10 : 2019 4.7.3.5 노출형 합성보의 정모멘트에 대한 설계 (1) 시공 중에 동바리를 설치하지 않는 경우 ① 시공하중을 포함하여 콘크리트 경화 이전의 하중에 대한 강재 보 단면만의 응력은 단기허용휨응력 이하 이어야 한다. ② 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 강재 부분 응력은 허용휨응력  이하이어야 한다. ③ 콘크리트 경화 이전의 하중에 대한 강재 보 단면만의 응력과 콘크리트 경화 이후의 하중에 대한 합성단 면의 강재 부분 응력의 합은    이하이어야 한다. ④ 콘크리트 경화 이후의 하중에 대한 합성단면의 콘크리트 부분 응력은 환산단면계수를 사용하여 검토하 며 허용휨응력  이하이어야 한다. (2) 시공 중에 동바리를 설치하는 경우 ① 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 강재 부분 응력은 허용휨응력  이하이어야 한다. ② 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 콘크리트 부분 응력은 환산단면계수를 사용하 여 검토하며 허용휨응력  이하이어야 한다. 4.7.3.6 노출형 합성보의 부모멘트에 대한 설계 다음 조건을 모두 만족하면 유효 폭 슬래브 내의 종방향 철근을 합성보의 단면설계에 포함할 수 있다. (1) 강재보가 조밀단면이며 적절히 횡지지된 경우 (2) 전단연결재가 설치된 경우 (3) 유효 폭 내의 슬래브 철근이 적절히 이음 또는 정착된 경우 4.7.3.7 매입형 합성보의 설계 (1) 콘크리트에 완전히 매입된 강재보는 전단연결재가 없어도 완전합성으로 간주하며, 횡좌굴을 고려하지 않아도 된다. (2) 단면설계 시 유효 폭의 슬래브를 포함한 합성단면의 단면계수 또는 식 (4.7-9)의 합성단면계수 과 식 (4.7-22)의 허용휨응력  를 적용한다. 4.7.3.8 전단력에 대한 설계 (1) 합성보에 작용하는 전단력 전체는 강재 보의 복부판이 단독으로 부담하는 것으로 한다. (2) 합성보 단부의 접합에서 전단력 전체가 복부판을 통하여 전달되는 것으로 한다. 4.7.3.9 처짐 (1) 합성보의 처짐은 탄성이론에 의해 산정하며, 콘크리트 타설시 안전성과 건축물 사용 시 사용성을 유지 하여야 한다. (2) 동바리를 사용하지 않는 경우 고정하중에 의한 처짐은 강재보만의 단면2차모멘트  를, 활하중에 의한 처짐은 유효단면2차모멘트  를 사용하여 계산한다. (3) 동바리를 사용하는 경우 고정하중과 활하중에 의한 처짐 모두 유효단면2차모멘트  를 사용하여 계산 한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 297강구조 부재 설계기준(허용응력설계법) KDS 14 30 10 : 2019 4.7.4 압축과 휨의 조합 합성기둥의 대칭면 내에서 축방향 압축력과 x방향 및 y방향의 휨모멘트의 조합은 다음 식에 의한다.                ≤  (4.7-24) 여기서,      (4.7-25)      (4.7-26)      (4.7-27) 또한, x방향과 y방향의 모멘트 확대계수 와  는 각각 다음 식에 의한다.     ′    ≥  (4.7-28)     ′    ≥   (4.7-29)  ′           (4.7-30)  ′           (4.7-31)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 298강구조 부재 설계기준(하중저항계수설계법) KDS 14 31 10 : 2017 4.2.2 유효좌굴길이와 세장비 제한 (1) 건축물 강구조와 일반 강구조의 경우, 유효좌굴길이계수 와 기둥의 세장비(   )의 산정은 표 4.2-4 에 따른다. 압축력에 기초하여 설계되는 부재의 세장비(   )는 가급적 200을 넘지 않도록 한다. (2) 교량 강구조의 경우, 압축부재의 세장비는 다음을 만족해야 한다. ① 주부재 :  ≤ ② 가새 :  ≤ 여기서,  : 횡좌굴에 대한 비지지 길이(mm)  : 단면2차 반경(mm)  : 표 4.2.2-1에서 결정되는 유효좌굴길이계수 (3) 다음 조건을 만족할 때 회전반경은 단면의 일부를 제외한 가상단면으로 계산할 수 있다. ① 실제 단면적과 회전반경에 의한 부재의 저항강도가 설계하중을 초과하고, ② 감소된 단면적과 그 회전반경에 의한 가상부재의 저항강도가 설계하중을 초과할 경우 좌굴형태를기둥의점선으로표시 (a) (b) (c) (d) (e) 단부조건설계이론값0.50.71.01.02.02.0(f)값0.650.81.21.02.12.0회전고정및이동고정회전자유및이동고정회전고정및이동자유회전자유및이동자유 표 4.2-4 유효좌굴길이계수 

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 2993) 말뚝 구조 부재 검토 예시 가) 말뚝 구조 구분PMyMzFyFzT(인장력)부재력 D406.4185.26274.610.337.58138.7655.98D216190.529.891.040.588.3255.98 나) 말뚝단면 검토(D216, t10mm, STP550-KS F 4602) ① 단면 부식두께제원일반조건강관말뚝 : 2mm 소구경말뚝 그라우팅 : 1mm 콘크리트 50mm이상 피복 : 0mm 땅속에 뭍인 말뚝의 경우, 지지층 5.5m, 상부보강부 3.5m를 제외한 15m에서 6m부의 압축, 모멘트, 전단 부재로 검토한다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 300② 세장비 검토 말뚝이 설치 조건은 하부(회전, 이동구속), 상부(회전구속, 이동자유)로 c조건으로 K=1.2이다. *   = 98.15 < 200: OK 좌굴형태를기둥의점선으로표시 (a) (b) (c) (d) (e) 단부조건설계이론값0.50.71.01.02.02.0(f)값0.650.81.21.02.12.0회전고정및이동고정회전자유및이동고정회전고정및이동자유회전자유및이동자유 표 4.2-4 유효좌굴길이계수  ③ 폭 두께비 - 한계 두께비    = 23000/550 = 41.81   = 216.3/9 = 24.03 < 41.81: OK ④ 허용인장응력             총단면적에대한검토          유효단면적에대한검토          = 0.6*550 = 330 MPa 지진 시 1.5배       = 1.5*330 = 480 MPa 축인장응력    = (55.98*1000)/5861 = 9.55 MPa < 330 MPa ⑤ 허용압축응력     = sqrt(2*3.14^2*210000/550) = 86.77

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 301  = 98.15 > 86.77          = 12*3.14^2*210000/(23*98.15^2) = 112.13 MPa 지진 시 1.5배      = 1.5*112.13 = 336.39 MPa 축압축응력     = (190.52*1000)/5861 = 32.5 MPa < 112.13 MPa (1)  ≤  일 때                          (4.4-1) (2)     일 때          (4.4-2) 여기서,  : 허용압축응력 (MPa)  : 한계세장비 (     )  : 좌굴길이 (mm)  : 단면 회전반경 (mm)  : 강재의 탄성계수 (MPa)   : 강재의 항복강도 (MPa) ⑥ 허용 휨응력 말뚝의 휨응력은 비조밀 단면으로 검토한다.      = 0.6*550 = 330MPa 지진 시 1.5배       = 1.5*330 = 480 MPa 휨인장응력     = (9.89*1000*1000)/387003 = 25.55 MPa < 330MPa : OK

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 302    = (1.04*1000*1000)/387003 = 2.69 MPa < 330MPa : OK ⑦ 축압축과 휨 축압축과 휨을 함께 받는 부재는 다음 식 (4.6-1)과 식 (4.6-2)를 만족하여야 한다.    = 32.5/112.13 =0.29 > 0.15  : 0.85(말뚝의 조건은 수평하중 있고, 단부 회전 구속조건으로 함))  ′ =        = 12*3.14^2*210000/(23*(1.2*10000/73.36)^2) = 40.37MPa (* 말뚝 안전 길이는 모멘트 Lb = 10m로 함)    = 32.5/112.13 = 0.2898   ′       = 0.85*25.55/((1-(32.5/40.37))*330) = 0.3376   ′       = 0.85*2.69/((1-(32.5/40.37))*330) = 0.0355            ≤  =0.2898+0.3376+0.0355 = 0.6629 < 1.0 : OK              = 32.5/(0.6*550) + 25.55/330 + 2.69/330 = 0.184 <1.0 : OK ⑧ 축인장과 휨 축인장과 휨을 함께 받는 부재는 다음과 같다.            = 9.55/330 + 25.55/330 + 2.69/330 = 0.115 <1.0 : OK ⑨ 전단 응력 전단력 검토는 다음과 같다.       = 0.4*550 = 220MPa     = (0.58*1000)/5681 = 0.102 MPa < 220MPa : OK     = (8.32*1000)/5681 = 1.464 MPa < 220MPa : OK

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3034) 말뚝단면 검토 예시(합성부재, D406, t12mm, Concrete, fck=24MPa) ① 단면 부식두께제원일반조건강관말뚝 : 2mm 충전형 말뚝 땅속에 뭍인 말뚝의 경우, 상부보강부 3.5m를 c구속 조건, 압축, 모멘트, 전단 부재로 검토한다. 하중(말뚝 상부, 보강부) 구분PMyMzFyFzT(인장력) D406.4185.26274.610.337.58138.7655.98

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 304② 세장비 검토 말뚝이 설치 조건은 하부(회전, 이동구속), 상부(회전구속, 이동자유)로 c조건으로 K=1.2이다. *   = 1.2*3500/140 = 30 < 200: OK 좌굴형태를기둥의점선으로표시 (a) (b) (c) (d) (e) 단부조건설계이론값0.50.71.01.02.02.0(f)값0.650.81.21.02.12.0회전고정및이동고정회전자유및이동고정회전고정및이동자유회전자유및이동자유 표 4.2-4 유효좌굴길이계수  ③ 폭 두께비 - 한계 두께비    = 23000/275 = 83.64   = 406.4/10 = 40.64 < 83.64: OK ④ 허용인장응력             총단면적에대한검토          유효단면적에대한검토          = 0.6*275 = 165 MPa 지진 시 1.5배        = 1.5*165 = 247.5 MPa 축인장응력    = (55.98*1000)/12453 = 4.495 MPa < 165 MPa

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 305⑤ 허용압축응력     = sqrt(2*3.14^2*210000/275) = 122.71   = 30 <  = 122.71          = (1-30^2/(2*122.71^2))*275 = 266.78     = 30/122.71 = 0.24448  = 266.78/(5/3 + (3/8)*0.24448 + (1/8)*0.24448^3) = 151.56 MPa 지진 시 1.5배       = 1.5*151.56 = 227.34 MPa 축압축응력     = (185.26*1000)/12453 = 14.877 MPa < 151.56 MPa : OK ⑥ 허용 휨응력 말뚝의 휨응력은 비조밀 단면으로 검토한다. 충진형 허용       = 0.75*275 = 206.25MPa 지진 시 1.5배      = 1.5*206.25 = 309.37 MPa 휨인장응력     = (274.6*1000*1000)/1571663 = 174.719 MPa < 206.25 MPa : OK      = (10.33*1000*1000)/1571663 = 6.572 MPa < 206.25 MPa : OK ⑦ 축압축과 휨 축압축과 휨을 함께 받는 부재검토는 외부 강관이 모두 받는 것으로 검토.    = 14.877/151.56 =0.098 < 0.15            = 14.877/151.56 + 174.719/206.25 + 6.572/206.25 = 0.977 < 1.0

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 306⑧ 축인장과 휨 축인장과 휨을 함께 받는 부재는 다음과 같다.            = 14.877/165 + 174.719/206.25 + 6.572/206.2 = 0.969 <1.0 : OK ⑨ 전단 응력 전단력 검토는 다음과 같다.      = 0.4*275 = 110MPa     = (7.58*1000)/12453 = 0.608 MPa < 110MPa : OK     = (138.76*1000)/12453 = 11.14 MPa < 110MPa : OK

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3075.4 내진말뚝 종류 및 적용범위 5.4.1 철근으로 보강된 PHC 내진 말뚝 1) 공법 개요 국내에도 PHC내부를 전단철근과 보강철근으로 보강된 내진말뚝이 개발되었다. 그림과 같으며, 철근을 PHC말뚝 제작 시 전단철근을 미리 배치하고, 현장에서 시공 시 철근을 내부에 배치하여 콘크리트 몰타르 를 채우는 방식이며 시제품은 그림과 같다. 철근으로 보강된 내진말뚝 시제품철근으로 보강된 내진말뚝 특허 [그림 5.8] 철근으로 보강된 내진말뚝 시제품 및 특허

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3082) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방행으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다. [표 5.4] 말뚝 설계 강도(철근보강 내진PHC말뚝) 하중조건 말뚝설계 강도 Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) D25@6 120080-100D25@8 1500100-1203) 구조부재 검토(상세검토 부록 1.항 참조) 적용 프로그램은 midas/Gen에서 제공하고 있는 철근 콘크리트 단면 설계 프로그램을 적용하였으며 계산 결과는 다음과 같다. 콘크리트 강도는 PHC의 경우 80MPa이며, 중공을 채우는 콘크리트 강도는 40MPa로 하는 경우 압축측 지배가 큰 말뚝구조부재로 면적비가 약50%로 합성 설계 강도는 60MPa로 적용하였다. 교량 구조물이나, 일반 건축물에서는 콘크리트 설계시 안전율이 1.1정도로 설계 강도를 하중강도에 10%여유를 두고 설계하지만, 지반분야에 적용되는 터널, 지하박스, 말뚝 등은 조건에 따라서 충분한 안전율을 하는 것이 일반적이다. 최근에 붕괴된 터널에서 설계 여유가 10%였으나 예기치 못한 토압으로 몇 천억의 추가 공사비가 발생하는 사고가 발생하였다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3095.4.2 소구경 강관으로 보강된 PHC 내진말뚝 1) 공법 개요 국내에도 PHC내부를 기초용 내진보강용 강관(STP550, D216, t10)을 이용한 보강된 내진말뚝이 개발되었다. 그림과 같으며, 현장에서 시공 시 강관을 설치하고 내부에 콘크리트 몰타르를 채우는 방 식이며 시제품은 그림과 같다. 공장에서 제작해서 운반할 수도 있다. 고강도 강관으로 보강된 내진말뚝 시제품철근으로 보강된 내진말뚝 특허 [그림 5.9] 고강도 강관으로 보강된 내진말뚝 시제품 및 특허 2) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다. [표 5.5] 말뚝 설계 강도(소구경 강관으로 보강된 PHC 내진말뚝) 하중조건 말뚝설계 강도 Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) D216,t10 2400150-200-

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3103) 구조부재 검토(상세검토 부록 2.항 참조) 적용 프로그램은 midas/Gen에서 제공하고 있는 철근 콘크리트 단면 설계 프로그램을 적용하였으며 계산 결과는 다음과 같다. 콘크리트 강도는 PHC의 경우 80MPa이며, 중공을 채우는 콘크리트 강도는 40MPa로 하는 경우 압축 측 지배가 큰 말뚝구조부재로 면적비가 약50%로 합성 설계 강도는 60MPa로 적용하였다. 강관의 제원은 최근에 내진말뚝으로 적용하기에 적합한 STP 또는 SGT의 550MPa 강도의 소재가 국 내에서도 생산되기 시작하였으며, 포스코, 현대제철, 세아제강, 휴스틸 등에서 생산하고 있어 대리점에 서 쉽게 구하여 생산할 수 있다. 구조계산에서 PHC자체에 있는 강선을 철근으로 사용할 수는 없지만, 공장제작에서 만들어진 PHC 성능을 고려하여, 강선 면적에 해당하는 리바로 모델링 하는 경우, 다음과 같이 산정될 수 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3115.4.3 고강도 소구경(마이크로) 강관 말뚝 1) 개요 국내에서는 소구경 말뚝에 적용하는 케이싱이 구조용이 아닌 천공을 위한 단순 케이싱으로 적용하기 때문에 말뚝으로 사용할 수 없고 그림과 같이 그림과 같이 STP550의 기초 보강용 말뚝이라고 표시되고 최소한 t=7mm이상을 적용하여야 한다. 그것은 부식두께 2mm를 적용하고 나면 5mm만 남기 때문이 며, 고강도(fy = 500MPa)이상의 직경 200mm이상을 사용할 때만 축력과 모멘트를 동시에 받는 구조물 로 계산하며, 200mm 이하인 경우는 좌굴이 발생되지 않도록 하는 보강부가 있거나, 삼축 내진말뚝 등 과 같이 트러스 구조형태로 하여 말뚝으로 하여야 한다. 상세한 것은 소구경 말뚝 설명을 참조한다. [그림 5.10] 기초용 강관말뚝(STP 또는 SGT550 D216.3, t=100mm) 2) 말뚝 구조 부재력(상세검토 부록 3.항 참조) 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다. 축력을 크게 설계하는 경우는 하중1조 건 계산을, 모멘트가 큰 경우는 하중2조건이 적합하다. 지진하중은 건물하중의 3~10%범위로 다음과 같이 계획 할 수 있다. 지반이 연약한 경우는 모멘트가 크게 산정되고, 풍화토에서는 모멘트가 작게 산 정된다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 312[표 5.6] 말뚝 설계 강도(고강도 소구경 말뚝-마이크로 파일) 하중조건 말뚝설계 강도 Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) 하중1, 100030-150하중2. 80050150 하중3. 70070-150-

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3135.4.4 리바로 보강된 내진말뚝 1) 공법 개요 리바 내진보강 말뚝은 기초보강용강관(STP550, D216, t10)을 이용하여, 모멘트가 크게 작용하는 구간에 리바를 이용하여 보강한 말뚝으로 국내에서 생산되는 말뚝이다. 하부지반이 견고하고, 상부지반이 연약할 때, 하부는 모멘트가 0에 가깝고, 상부의 모멘트를 리바로 보강한다. 리바 내진말뚝리바 내진말뚝 특허 [그림 5.11] 리바로 보강된 내진말뚝 시제품 및 특허

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3142) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다. [표 5.7] 말뚝 설계 강도(리바 내진말뚝) 하중조건 말뚝설계 강도(D216, t10, STP550, rebar D25@8), 하부 부식두께 2mm Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) 리바 보강 1,200120-150하부 기초강관 1,20020-1503) 구조부재 검토(상세검토 부록 4.항 참조) 적용 프로그램은 midas/Gen에서 제공하고 있는 철근 콘크리트 단면 설계 프로그램을 적용하였으며 계산 결과는 다음과 같다. 리바 보강부는 모멘트가 20이상인 구간에 적용하며, 최대 모멘트가 120kN-m를 적용할 수 있으며, 축력은 1200kN까지 적용한다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3155.4.5 하이브리드 내진보강말뚝 1) 공법 개요 하이브리드 내진보강말뚝은 기초보강용강관(STP550, D216, t10)을 이용하여, 모멘트가 크게 작용하 는 구간에 외부강관을 이용하여 CFD(Concrete Filled Design)구조 형태로 보강된 내진 말뚝으로 국내에 서 생산되는 하부지반이말뚝이다.견고하고, 상부지반이 연약할 때, 하부는 모멘트가 0에 가깝고, 상부의 모멘트를 그림과 같이 상부 외부강관+콘크리트+기초보강용 강관으로 보강한다. 하이브리드 내진말뚝하이브리드 내진말뚝 특허 [그림 5.12] 하이브리드 내진보강말뚝 시제품 및 특허

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3162) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다. [표 5.8] 말뚝 설계 강도(하이브리드 내진말뚝 하중조건-1 말뚝설계 강도(D216, t10, STP550, 외부강관D406,t12mmSTP275), 부식두께 2mm Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) CFD-D406t12 1200250-500하부 기초강관 120020-150하중조건-2 말뚝설계 강도(D114, t9, STP550, 외부강관D300,t9mmSTP275), 부식두께 2mm Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) CFD-D300t9 600120-200하부 기초강관 60010-503) 구조부재 검토(상세검토 부록 5.항 참조) 하중조건-1은 상부 모멘트가 큰 경우에 적용한다. 상재하중에 비교하여 수평력이 큰 경우 적당하며, 상재하중 대비 수평하중 20%에 해당하는 경우 적당하다. 하중조건-2는 헬리컬파일, 소구경말뚝, 스레드 바와 조합 할 수 있다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3175.4.6 래티스 소구경 보강 말뚝 1) 공법 개요 래티스 거더형 내진 말뚝은 기초보강용강관(STP550, D114, t9)을 이용하여, 모멘트가 크게 작용하는 구간에 소형강관을 래티스로 보강하여 소형장비로 협소한 지역에서도 시공이 가능하도록 개발된 내진 말뚝이며, 소형주택에서 소구경 말뚝을 내진보강하기 어려운 점을 개선한 공법이다. 래티스 거더형 내진말뚝래티스 거더형 내진말뚝 특허 [그림 5.13] 래티스 거더형 내진말뚝 시제품 및 특허 2) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다. [표 5.9] 말뚝 설계 강도(래티스 소구경 말뚝) 하중조건 말뚝설계 강도(D114, t9, STP550), 부식두께 2mm Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) 래티스보강부 600(C200,S150)100(C25,S30)-200하부 기초강관 60010-50-

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3183) 구조부재 검토(상세검토 부록 6.항 참조) 상부 래티스 거더형 보강부는 중앙말뚝에는 200kN의 축력과 25kN-m을 받고, 래티스 보강부 말뚝은 축력은 150kN을 받고 모멘트는 30kN-m가 받도록 설계되어 분담되어 작용된다. 전단력은 각각 50kN 으로 보강부는 4*50=200kN을 받게 된다. 다음 그림은 래티스 말뚝에 적용된 하중으로 발생된 부재력을 보인 것이다. 상세해석에서는 예상과는 달리 모멘트가 작게 산정된다. 래티스 거더형으로 보강되어 하중이 축력 성분이 조금 더 크게 산정된다. 최대 축력 144.722 kN 최대 모멘트 5.409 kN [그림 5.14] 유한요소해석에 따른 지지력 검토

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3195.4.7 래티스 내진 말뚝 1) 공법 개요 래티스 내진 말뚝은 기초보강용강관(STP550, D216, t10)을 이용하여, 모멘트가 크게 작용하는 구간에 소형 강관을 래티스로 보강하여 대형장비로 일반말뚝과 동일하게 시공하는 공법으로, 상부지반이 연약하여 지반 그라우트가 필요한 경우 상부는 그라우트 크기를 크게 하고 하부는 그라우트를 작게 하여 지반을 보강함과 동시에 말뚝지지말뚝으로 상부는 래티스 구조로 보강되어 내진성능이 우수한 공법으로 국내에서 제작 판매중인 상품이다.래티스 거더형 보강말뚝과 다른 점은 천공을 크게 하여 지반을 그라우트를 실시하여 지반보강을 같이 수 행한다는 점이 다르며, 래티스 거더형은 래티스부와 중앙파일이 분리되어 시공하게 되어 소형장비가 가능하 고, 일체형은 주로 대형장비로 높은 하중을 받을 때 시공한다. 소형장비로 여러 번 천공하는 방식도 가능하다. 래티스 말뚝래티스 거더형 내진말뚝 특허 [그림 5.15] 래티스 내진말뚝 시제품 및 특허 2) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 320[표 5.10] 말뚝 설계 강도(래티스 내진말뚝) 하중조건 말뚝설계 강도(D114, t9, STP550), 부식두께 2mm Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) 래티스보강부 2000(C1000,S400)150(C60,S30)-300하부 기초강관 200010-1503) 구조부재 검토(상세검토 부록 7.항 참조) 상부 래티스 거더형 보강부는 중앙말뚝에는 200kN의 축력과 25kN-m을 받고, 래티스 보강부 말뚝은 축력은 150kN을 받고 모멘트는 30kN-m가 받도록 설계되어 분담되어 작용된다. 전단력은 각각 50kN 으로 보강부는 4*50=200kN을 받게 된다. 다음 그림은 래티스 말뚝에 적용된 하중으로 발생된 부재력을 보인 것이다. 상세해석에서는 예상과는 달리 모멘트가 작게 산정된다. 래티스 거더형으로 보강되어 하중이 축력 성분이 조금 더 크게 산정된다. [그림 5.16] 구조계산 예

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 321[그림 5.17] 말뚝제작 말뚝 설치위치 천공케이싱 설치말뚝 삽입 [그림 5.18] 말뚝 시공 모습

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3225.4.8 삼축 내진말뚝 1) 공법 개요 삼축 내진 말뚝은 기초보강용강관(STP550, D114, t9) 또는 스레드바와 같이 휨강성이 작아서 좌굴 파괴 되는 마이크로 파일을 두부를 고정하여 삼축 트러스 구조로 하여 좌굴과 모멘트 발생을 하지 않도록 하는지진공법이다.시마이크로 파일에서 발생되는 모멘트를 트러스 구조형태로 하여, 모멘트가 이론상 없도록 하 고, 지진의 방향이 어느 방향에서 올지 모르기 때문에 모든 방향에서 동일한 거동이 되도록 하는 구조 이다.국내에서 소규모 주택에 소형장비로 시공이 가능하도록 하는 공법으로 소규모 주택에서도 필요에 따라 기초를 내진 보강할 수 있도록 한 공법이며, 국내에서 생산되고 시공되는 공법이다. 삼축 내진말뚝삼축 내진말뚝 특허 [그림 5.19] 삼축 내진말뚝 시제품 및 특허 2) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 323[표 5.11] 말뚝 설계 강도(삼축 내진말뚝) 하중조건 말뚝설계 강도(D114, t9, STP550) 부식두께 2mm Fp(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) Sx(kN) Sy(kN) 기울기15도 1000100602.75.9mm기울기15도 750150645.28.8mm3) 구조부재 검토 삼축 내진말뚝은 그림과 같이 삼축트러스 구조로 되어 있어 수평력이 작용되면, 한쪽의 말뚝에서 최댓 값이 발생하며, 360도 회전에서 크로 모양의 축력이 변화하고 변위는 모든 방향에서 동일하다. 구조부재 검토는 좌굴 없는 축력 부재로 700kN로 검토한다. 360°모든 방향에 대한 변위 검토360°하중 작용 시 축력 분포 [그림 5.20] 삼축 내진말뚝의 변위와 축력

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 324[그림 5.21] 삼축 내진 말뚝의 최대 축력 검토(수평력이 축력에 10%) [그림 5.22] 삼축 내진 말뚝의 최대 축력 검토(수평력이 축력에 20%)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3255.4.9 삼축 내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초(Piled Raft Foundation) 1) 공법 개요 삼축 내진 말뚝은 그림과 같이 말뚝이 기초판을 기준으로 지반을 감싸는 구조이다. 따라서 지반의 지지력을 이용하는 병용기초 중에 하나인, 말뚝지지 전면기초에 적용하기에 적합하다. 말뚝지지 전면기초는 N=30이상인 지반에서 적용하여야 한다. 그것은 지반이 연약한 경우는 지반의 지지효과가 상대적으로 작기 때문에 적용이 어렵다. 말뚝 성능의 30%를 넘지 않도록 하는 것이 안정성 확보에 유리한 것으로 판단된다. 삼축 내진말뚝에서 기초판을 크게 하여 지반의 지지효과를 말뚝 성능의 30%까지 증가시키는 경우 앞에서 적용한 말뚝의 성능은 증가하게 될 것이다. 기초 보강용 삼축 내진말뚝기초 보강용 삼축 내진말뚝 특허 [그림 5.23] 기초 보강용 삼축 내진말뚝 시제품 및 특허 2) 말뚝 구조 부재력 건축물 말뚝에서는 교량과 다르게, 지진 시에 주로 수평지진력이 크기 때문에 한 방향으로만 모멘트 와 전단력이 발생한다. 360도 어느 방향에서 오든 동시에 지진하중이 2개 방향으로 흔들리는 경우는 발생하지 않는다. 따라서 다음과 같은 설계 강도로 계산하였다.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 326[표 5.12] 말뚝 설계 강도(삼축 내진말뚝을 이용한 PRF) 하중조건 말뚝설계 강도(D114, t9, STP550) 부식두께 2mm Fp(kN) 수평력 최대 축력 수평변위 비고 기울기15도 1300100602.75.9mm 3) 구조부재 검토 삼축 내진말뚝을 이용한 말뚝지지 전면기초는 축력 성능만 증가되고 수평성능은 증가되지 않는다. 따라서 말뚝에 작용하는 구조부내는 동일하고, 총 설계 축하중만 1000kN에서 300kN으로 증가될 수 있으며, 이런 경우 Fp=1300kN으로 설계가능하다. 말뚝기준이 아닌 직접기초 기준으로 설계하는 경우는 하부 지반이 암반과 같이 지지가능한 지반이 있는 경우는 삼축 내진말뚝을 암반에 지지하고 삼축말뚝에서 경감된 지지력을 직접기초설계에서 적용하여 계산할 수도 있다. 이런 특수한 경우는 지반전문가의 정밀 안정 검토가 필요하다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 제 5 장 말뚝 구조부재 내력 (사)대한건축학회검토- 3275.4.10 스레드 압축 파일 그림과 같이 압축력을 받는 스레드바는 구조용 케이싱에 설치하거나, 암반 속에 설치되어 좌굴과 모멘트가 발생되지 않도록 하여야 한다. 그렇지 않은 경우는 설계 강도를 스레드바에 발생하는 축력과 모멘트에 의한 단면 검토를 수행하여야 하면, 좌굴길이 검토가 병행되어야 한다. 국내에서는 가격을 낮추기 위하여 구조용 케이싱을 적용하지 않고, 천공 홀 붕괴 방지용으로 사용되 는 저가의 케이싱을 사용하는 스레드바 압축파일은 지진설계가 필요한 건축물에는 적용하는데 부적절하 다. 마이크로 파일에 적용되는 스레드바암반소켓에 적용되는 스레드바 [그림 5.24] 스레드 압축 파일 상세도

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 6 장 건축물 말뚝기초 내진설계 적용 및 (사)대한건축학회요약- 328제 6 장 건축물 말뚝기초 내진설계 적용 및 요약 6.1 건축물 말뚝기초 내진설계 적용 최근에 변경된 구조기준에는 기초에 대한 내진설계를 하도록 하고 있다. 그러나 건축물 설계에서는 오랜 관습으로 내진설계를 하지 않았다. 최근에 지하구조물 내진설계가 적용되었고, 건축물의 구조부재 중에 하나인 기초도 내진설계 하도록 기준이 변경되었다. 따라서 건축물 설계에서도 말뚝기초와 직접 기초 설계 시 내진설계를 하여야 한다. 2017년 “공간건축”에서 설계한 인하대학교 연구동에는 건축에서 말뚝 내진설계 되지 않았던 관습을 깨고 강관말뚝과 PHC말뚝이 합쳐진 내진말뚝이 적용되었다. 건축분야에서 주장하고 있는 기초의 내진 설계가 필요 없다고 하는 논리에는 건축물에 적용되는 면진장치의 설계도 필요가 없다. 최근 변경된 기준에서는 기초의 내진설계를 명시하고 있어, 더 이상 이 논증은 필요가 없으며, 본 연구에서는 현재 까지 적용되지 않던 내진기초를 어떻게 반영하느냐의 건축계획, 건축구조, 지반분야의 설계자가 가급적 용이하게 설계를 할 수 있도록 간단한 설계법과 다양한 내진말뚝 소개와 설계예시를 연구하였다. 일본건축학회에서도 2017년에 “철근콘크리트와 기초구조부재의 내진설계지침(안)·동해설”이 출간 되었으며, 지진으로 피해를 많이 보는 나라에서도 건축분야에서 최근에 돼서야 말뚝기초 내진설계를 하는기초의듯하다.내진설계가 건축비에 커다란 영향을 주어서 건축을 포기한다고 주장하는 것은 건축계획 측면 에서 볼 때, 합리적이지 않다. 25층 아파트 100가구 되는 분양가는 서울의 경우 10억 정도로 본다면 전체 비용은 1,000억 정도이다. 여기에서 값싼 무근 콘크리트 말뚝으로 하는 경우 말뚝이 500개 소요되는 경우, 1개에 50만원이라고 할 때, 전체는 2.5억 정도이고, 내진말뚝 최고급로 한다고 하면 10억이다. 말뚝만 본다면 2.5억에서 10억이 증가한다고 하면 그럴 수 있다고 생각할 수도 있다. 그러나 이것은 전체 비용에서는 0.25%에서 1%정도이다. 10억중에는 250만원이고 1,000만원이다. 아파트에 인테리어를 고급스럽게 하면 1억 이상 되는 집도 많다. 집을 40년 넘게 지탱하고 있는 말뚝이 10억 하는 가구에 1000만원이라고 하면, 어느 누구도 그것을 비싸다고 하지 않을 것이다. 그러나 지진이 6.5이상 발생되어 말뚝 파괴로 건물이 기울어 진다면, 그보다 더 큰 비용이 발생할 수도 있다. 따라서 법령과 구조기준이 변경되었음에도 불구하고 기준을 적용하지 않아 발생되는 피해로 인한 손실을 건축주, 설계자, 인허가 주체인 지자체에 구상권을 청구할 수 있다고 한다면 더 이상 기초에 대한 설계기준에 대한 이슈가 없어질 것이다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 참고 (사)대한건축학회문헌- 329다음 그림에서와 같이 최근에는 스마트 시티 플랫폼을 운영하는 회사도 생겨서, 말뚝기초에 대한 내 진설계를 수행한 경우에 대하여, 말뚝의 시리얼 번호와 좌표, 제작 회사, 시공 시 사진 등을 소비자에 게 공개하는 플랫폼이 생겼다. 이 플랫폼은 국토부 공모에서도 당선이 되어 아이디어의 신선함을 보였 다.앞으로는 땅속에 있어 보이지 않는 말뚝이 건물의 가치를 평가하게 되고, 건물의 가격, 임대료까지 영향을 미치는 시대가 올 것으로 판단된다. 그렇게 된다면, 내진말뚝 적용이 창호와 벽돌, 내장 인테리어 자재와 같이 고급 진 것을 원하게 될 것이다. 어느 누가 지진에 취약하다고 기초에 쓰이는 자재를 자기 집에 있는 냉장고 값만 못한 것을 건물 바닥에 놓고 살고 싶어 할까를 생각한다면, 더 이상 건축물의 말뚝기초 내진설계를 하느냐 마느냐의 논란은 의미가 없어질 [그림것이다.6.1] 건축물 내진 말뚝기초 적용 표시 스마트 시티 플랫폼

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 6 장 건축물 말뚝기초 내진설계 적용 및 (사)대한건축학회요약- 3306.2 건축물 말뚝기초 내진설계 요약 건축설계에서 말뚝기초 설계 시 내진설계를 반영하기 유용한 표는 다음과 같다. 하중조건과 지반조건에 따라 변경될 수 있지만 다음을 참조한다면 기본적으로 내진설계가 반영되지 않은 조건의 말뚝 적용을 방 지할 것으로 판단된다. 다음 표는 내진말뚝으로 적용이 가능한 시제품을 보인 것이다. [표 6.1] 적용 가능한 내진말뚝 종류 삼축 내진말뚝 래티스 거더형 보강 말뚝 기존 보강 다축 내진말뚝 소형 고강도 강관 말뚝 래티스 내진 말뚝 하이브리드 내진말뚝 리바 내진말뚝 대형 강관 말뚝 (D300 이상) 소구경 강관 보강 PHC 내진보강 말뚝 PHC 내진보강 말뚝 면진 적용한 내진말뚝 현장타설 말뚝 (내진보강 콘크리트)

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 참고 (사)대한건축학회문헌- 331다음은 내진말뚝으로 적용하기에는 좌굴, 인장, 전단, 균열파괴 등이 불리한 말뚝이다. [표 6.2] 내진 적용이 어려운 일반 말뚝 구분 Fp(kN) M S 비고 일반 PHC, D500 169700축력만7003050축력+모멘트작용 일반 PHC, D600 236000축력만9005060축력+모멘트작용 일반 PHC, D800 391000축력만1800100120축력+모멘트작용 스레드바(75mm, fy=550MPa) 100000축력만 50000좌굴고려작용시 헬리컬(D114,9t,STP355) 45000축력만 작용 강관마이크로(D114,9t,STP550) 45000축력만 작용 다음은 내진말뚝으로 적용할 수 있는 제원을 표시하였으며, 설계축 강도와 적용가능한 모멘트 및 전 단력을 표시하여 설계 적용 시 활용될 수 있도록 하였다. [표 6.3] 국내 내진말뚝 적용 범위 제원 내진말뚝 공법 및 제원 Fp(kN) Mx(kN-m) Sx(kN) 내진보강 하부 내진보강 하부 래티스 내진말뚝(D214, t10, STP550)200015010300150 래티스 거더형 내진말뚝(D114, t9, STP550)6001001020050 하이브리드 내진말뚝(D214, t10, STP550) 내진보강부 CFD(D406, t12, STP275) 120025020500150 하이브리드 내진말뚝(D114, t9, STP550) 내진보강부 CFD(D318, t9, STP275) 6001201020050 리바 내진말뚝(D216, t10, STP550,Rebar D25@8)1,20012020150150 기초보강용 고강도 강관 (D214, t10, STP550) 하중37007070150150하중28005050150150하중110003030150150 PHC500, 철근 내진보강 D25@81500100100120120D25@612008080100100 PHC500+고강도강관(D214, t10, STP550)2400150150200200

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-제 6 장 건축물 말뚝기초 내진설계 적용 및 (사)대한건축학회요약- 332다음은 마이크로 파일의 좌굴을 방지하고 지진 시 수평력에 대한 효과가 큰 삼축 내진말뚝 제원이다. [표 6.4] 소구경말뚝(micropile)을 이용한 삼축 내진말뚝 제원 삼축 내진 말뚝 말뚝설계 강도조건 Fp(kN) 수평력 최대 축력 수평변위 비고 일반형, 설치각도 15도 (D114, t9, STP550) 하중1 1000100602.75.9mm하중1 750150645.28.8mmPRF형, 설치각도 15도(D114, t9, STP550 1300100602.75.9mm 기초에 대한 내진설계를 큰 지진발생확률도 낮아서 하지 않아야 한다고 생각하는 건축분야 전문가의 다수의 의견이 있다. 그렇다면, 상부구조물에 높은 등급의 내진설계를 할 필요는 있는가? 최근에는 심지어 비구조 요소에까지 내진설계를 한다고 공청회를 하면서, 건물을 지탱하고 있는 기초는 내진설계를 하지 않아도 된다고 하는 것은 건축분야의 오랜 관습이라기보다는 나와 관련이 없는 분야라 굳이 할 필요가 없다고 생각하지 않은 것은 아닌가 판단된다. 기초에 대한 내진설계를 하지 않아도 된다는 공학적이고 논리적인 이유를 제시하지 못하고 있다면 정해진 법령에 따라 설계하는 것이 맞다고 판단 된다. 토목분야에 기초 내진설계를 할 때, 건축물 기초 내진설계를 하지 않는 것에 대한 의문에 건축분야 에서는 건축은 원래부터 안한다고 했다. 20~30년 전에는 건축물에서 상부구조물에도 하지 않았고, 지하구조물은 최근에 돼서야 내진설계를 시작하였다. 기초에 대한 내진설계를 하지 않아서 얻는 이익은 누가 얻게 되고, 손해는 누가 보는지를 본다면 기준이 만들어진 이유가 명확하다. 본 연구에서 제시한 방법은 국내 건축분야에서 처음으로 기초에 대한 내진설계 절차와 기준에 대한 연구로 설계적용과 시공적용하면서 계속 업데이트 될 것으로 판단된다. 좀 더 합리적이고, 논리적이고, 공학적이면서 건축학적으로 접근된 기초 설계지침이 계속 나올 것을 기대한다. 또한 현재까지는 공통 기준과 시설물 기준이 상호 교류가 적었던 것으로 판단된다. 국가기준센타에서도 공통기준과 건축물 기초 기준에 대한 상호 교류가 충분히 되어 한국적이면서 글로벌한 K-건축기초 기준이 업데이트 되리라 판단된다.

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 참고 (사)대한건축학회문헌- 333참고 문헌 1. 서정해, 도로교 말뚝기초에 대한 간편한 내진설계 절차 제안, 경성대학교 석사논문, 2000.02 2. 최용규 외, 도로교 말뚝기초의 간편한 내진설계 절차, 한국지반공학회 17권4호, 2001,08, pp117-126 3. 김세환, 비내진 말뚝기초 교량의 내진성능 향상에 관한 연구, 서울과학기술대학교, 2020.02. 4. 강대준, 말뚝기초 역T형 옹벽의 내진 최적설계, 경북대학교, 2009.06. 5. Federal Emergency Management Agency of the U.S. Department of Homeland Security, NEHRP Recommended Seismic Provisions for New Buildings and Other Structures 2015 Edition, 2015. 6. Federal Emergency Management Agency of the U.S. Department of Homeland Security, NEHRP Recommended Seismic Provisions for New Buildings and Other Structures 2020 Edition, 2020.09. 7. 이강석 외, 말뚝기초를 포함한 철근콘크리트 건물의 비선형 지진해석법에 관한 연구, 한국지진공학 회 논문집 제7권 제2호, 2003, pp9-20 8. 김나엽 외, 교각의 내진설계를 위한 말뚝기초의 모델링 기법 비교, 한국지진공학회 논문집 제6호 제 28호, 2002, pp25-32 9. 김동관, 건축물의 지하구조 내진설계, 한국강구조학회지, 2019.6.21.pp21-24 10. 김동관 외, 건축구조용 강관을 이용한 건축물 하부구조 내진설계, 한국강구조학회지, 2018.12. pp37-40 11. 일본건축학회, 철근콘크리트와 기초구조부재의 내진설계지침(얀)동해설, 2017 12. 주혁준&이승찬, 변경된 내진설계기준을 고려한 지반응답해석, DAELIM TECH- NICAL REVIEW, 2019. 13. 안성율&이강주, 변경된 구조기준에 최적화된 건축기초내진설계매뉴월, 2020, 에스와이텍 14. 김성렬(2020), 얕은기초와 깊은기초의 내진설계, 한국지반공학회, 36(5), 68-73 15. 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙[시행 2021.8.27.][국토교통부령 제882호, 2021.8.27., 제1장 총칙 16. 안창윤, 박두희, 공항하부 토사 병설 쉴드터널에서 대구경 강관추진에 의한 횡갱 설계/시공사례 연 구, 한국터널지하공간학회, 2021.09. 17. 김선웅, 강구조 건축물의 성능기반 내진설계, 한국강구조학회지, 2016.06. 18. 김희동, 건축구조용 강재와 내진설계, 한국강구조학회지, 2011.04. 19. 홍갑표, 건축물의 내진구조 시스템, 한국강구조학회지, 1991.06. 20. 이인모, 오진기, 말뚝기초의 내진설계, 한국전산구조공학회, 1990. 21. 이승준, 철골 건축구조물의 내진설계, 한국강구조학회지, 1991.09. 22. Lijun Deng, A.M.ASCE; Bruce L. Kutter, M.ASCE; and Sashi K. Kunnath, P.E., F.ASCE, Seismic Design of Rocking Shallow Foundations: Displacement-Based Methodology, ASCE, 2014, 23. Nathan M, Newmark and William J. Hall, SEISMIC DESIGN CRITERIA FOR NUCLEAR REACTOR FACILITIES. 1973. 24. A.PECKER, Enhanced seismic design of shallow foundations: example of the Rion Antirion Bridge, 4th Athenian Lecture on Geotechnical Engineering, 2006, 25. Dr. S. K. PRASAD, Earthquake Resistant Design 26. R. PAOLUCCI and E. FACCIOLI, SEISMIC BEHAVIOUR OF SHALLOW FOUNDATIONS BY SIMPLE ELASTO-PLASTIC MODELS, Elsevier Science Ltd, 1996, 27. W. D. Liam FINN, Characterizing Pile Foundations for Evaluation of Performance Based Seismic Design of Critical Lifeline Structures, 13th World Conference on Earthquake Engineering , 2004. 08.

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-참고(사)대한건축학회문헌- 33428. FEMA P-749, Earthquake-Resistant Design Concepts, 2010. 12. 29. Architectural Institute of Japan, AIJ Standard for Structural Design of Reinforced Concrete Boxed-Shaped Wall Structures, 30. Geoffrey R. Martin; Ignatius Po Lam, Seismic Design of Pile Foundations: Structural and Geotechnical Issues, MISSOURI S&T, 1995. 04. 31. M. J. Pender, ASEISMIC PILE FOUNDATION DESIGN ANALYSIS, 1993.03 32. T. OGTSUKA, G.Aramaki and K. koga, SOIL IMPROVEMENT OF SOFT GROUND AROUND PILE FOUNDATION IN EARTHQUAKE-RESISTANT DESIGN, 2004.06 33. Amir M. Kaynia and Saeed Mahzooni, FORCES IN PILE FOUNDATIONS UNDER SEISMIC LOADING, 1996.01. 34. Antonio Bobet; Rodrigo Salgado; Dimitrios Loukidis, SEISMIC DESIGN OF DEEP FOUNDATIONS, 2001. 09.

부록 : 구조부재 상세 검토 1. 철근으로 보강된 PHC 내진 말뚝 2. 강관으로 보강된 PHC 내진말뚝 3. 고강도 소구경(마이크로) 강관 말뚝 4. 리바로 보강된 내진말뚝 5. 하이브리드 내진보강말뚝 6. 래티스 소구경 보강 말뚝 7. 래티스 말뚝 8. 삼축 내진말뚝

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3361. 철근으로 보강된 PHC 내진 말뚝 가. D25, 6개 보강

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 337 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 338 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 339 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 340 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 341 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 342나. D25, 8개 보강

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 343 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 344 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 345 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 346 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 347 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3482. 강관으로 보강된 PHC 내진말뚝

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 349 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 350 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 351 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 352 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 353 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 354 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3553. 고강도 소구경(마이크로) 강관 말뚝 가. 하중 1조건 : P=1,000kN, M=30kN-m

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 356 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 357 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 358나. 하중 2조건 : P=800kN, M=30kN-m

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 359 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 360 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 361다. 하중 3조건 : P=700kN, M=70kN-m

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 362 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 363 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3644. 리바로 보강된 내진말뚝 가. 리바 보강부 : 기초 보강용 말뚝 :　D216, t10mm, STP550, Rebar D25@8EA

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 365 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 366 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 367 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 368 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 369 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 370 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 371나. 리바 보강부 : 기초 보강용 말뚝(D216, t10mm, STP550, 부식두께2mm)

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 372 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 373 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3745. 하이브리드 내진보강말뚝 가. 하중조건-1 : CFD, D406, t12mm, STP275, 부식두께 2mm, 콘크리트 24MPa

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 375 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 376 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 377나. 하중조건-1 : 기초 보강 말뚝, D216, t10mm, STP550, 부식두께 2mm

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 378 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 379 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 380다. 하중조건-2 : CFD, D318, t9mm, STP275, 부식두께 2mm, 콘크리트 24MPa

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 381 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 382 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 383라. 하중조건-2 : 기초 보강 말뚝, D114, t9mm, STP550, 부식두께 2mm

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 384 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 385 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3866. 래티스 소구경 보강 말뚝 가. 하부 : 기초 보강 말뚝, D114, t9mm, STP550, 부식두께 2mm

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 387 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 388 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 389나. 상부 래티스 중앙부 : 기초 보강 말뚝, D114, t9mm, STP550, 부식두께 2mm

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 390 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 391 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 392다. 상부 래티스 보강부 : 기초 보강 말뚝, D114, t9mm, STP550, 부식두께 2mm

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 393 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 394 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 3957. 래티스 말뚝 가. 하부 : 기초 보강 말뚝, D210, t10mm, STP550

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 396 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 397 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 398나. 상부 래티스 중앙부 : 기초 보강 말뚝, D216, t10mm, STP550

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 399 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 400 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 401다. 상부 래티스 보강부 : 기초 보강 말뚝, D114, t9mm, STP550

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 402 -

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 403 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 4048. 삼축 내진말뚝 가. 삼축내진말둑 구조부재력 검토 : 기초 보강 말뚝, D114,t9mm,STP550,부식2mm

건축물 말뚝기초 내진설계 지침연구 부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 405 -

-변경된 구조기준에 따른 말뚝기초 내진설계 지침 및 방법-부록 : 구조부재 상세 (사)대한건축학회검토- 406 -

06687 서울특별시 서초구 효령로 87 TEL:02-525-1841http://www.aik.or.krFAX:0505-300-1845