토목기사 말뚝기초 지지력 — 항타 공식과 정재하시험

동역학적 항타 공식은 해머가 말뚝에 전달한 에너지와 타격당 관입량의 관계로 지지력을 구한다. Engineering News 공식은 해머 무게와 낙하높이를 관입량과 손실상수로 나눈 뒤 안전율을 적용하고, Sander 공식은 관입량에 계수를 곱한 항을 분모에 둔다. 하일리 공식은 말뚝머리에서 측정한 리바운드량을 이용해 충격 에너지의 분배를 반영한다. 공식마다 손실상수와 안전율의 기준이 다르므로, 해머 종류와 단위를 문제 조건에 맞추어야 한다.

정역학적 방법은 지반의 강도정수로 지지력을 계산하거나 정재하시험으로 확인한다. 현장타설 콘크리트 말뚝은 지반 조건과 마찰력 변화가 커서 동역학적 방법만으로 지지력을 단정하기 어렵다. 그래서 현장타설말뚝은 정재하시험이나 정역학적 방법으로 지지력을 확인하고, 동역학적 방법은 항타 기록을 해석하는 보조 수단으로 쓴다.

말뚝이 여러 개 모이면 군항 효과를 고려한다. 말뚝 간격이 가까우면 말뚝 주변의 응력이 겹쳐 군항 전체의 지지력이 단항 지지력의 합보다 작아진다. 군항 허용지지력은 단항 허용지지력에 말뚝 수와 군항 효율을 곱해 구한다. 말뚝 20개, 단항 허용지지력 15t, 효율 0.75이면 20×15×0.75 = 225t이다.

말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면마찰력으로 나누어 본다. 사질토에서는 선단지지력의 비중이 크고, 점성토에서는 주면마찰력의 비중이 커진다. 주변 연약지반이 말뚝보다 먼저 침하하면 부주면마찰력이 생겨 말뚝을 아래로 당기므로, 허용지지력을 정할 때 이 영향을 빼야 한다.