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제안 방법
- 아산 ∼ 천안 도로 건설공사는 국도21호선 중 충청남도 최대 상습 정체 구역인 천안시 신방동과 아산시 배방면 구령리 구간을 왕복 8차로로 확장하여 상습 정체를 해소하기 위한 사업으로써<그림 1>, 교량의 기초는 당초 강관말뚝으로 계획되어 있었으나 설계 당시에 비해 강재값이 급등(Ø500 mm기준으로 m당 강관파일 가격이 PHC(고강도콘크리트말뚝)파일 가격의 4 ∼ 5배)하여 예산 증대가 우려되었다. 이에 콘크리트와 강재를 복합한 신기술 복합말뚝을 적용하여 예산을 절감토록 하였다.
- 상기 와 에 보듯이 해석으로 파악된 말뚝의 거동에 따라 말뚝의 조합(각 말뚝의 길이)을 결정하고 강관말뚝 및 PHC의 최대 작용력에 대한 응력 검토를 수행하여 안정성을 확보하였다.
- 실제로 지반은 깊이에 따라 지반의 종류, N치 등이 매우 다양하므로 말뚝의 수평 저항에 관계되는 지반을 설계 지반면으로부터 1/β까지 깊이의 평균값을 적용하는 현재의 설계방법은 동일 재료를 사용하는 말뚝의 경우에는 큰 문제가 없겠지만 복합말뚝처럼 재료의 물성이 다른 말뚝에서 그 해석법을 수용하기에는 문제가 있을 것이라 판단된다. 그렇기 때문에 복합말뚝에서는 말뚝 부위별 길이를 산정하기 위하여 변위법에 의한 해석 및 별도의 지반 해석프로그램을 병행하여 지반조건, 하중, 말뚝의 강성 등을 입력하고 실제의 말뚝 설치 현황을 모사하였다.
- 전자의 경우는 3개의 이질 재료(강관, 주강, PHC)를 연결하는 형태이고 연결 매개체가 직접 외력을 받는 주부재로 사용되며 말뚝을 연결할 때의 최소길이 규정(3 m 이상)에도 위배된다. 그러므로 강관과 PHC를 직접 연결하여 응력집중을 최소화하고 하중 전이가 원활한 연결 방법을 선정하였다<;그림 6, 사진 1>.
- 강관말뚝을 대체 할 수 있는 공법으로 복합말뚝이 개발, 적용 되고 있으며 향후 예산 절감 및 강재 수입을 줄일 수 있는 공법으로써 활발한 적용 확대가 예상된다. 본 현장에서는 국토부 신기술 취득(2008. 7.) 후 다년간의 연구와 시험시공, 검증을 통하여 안정성이 확보된 HCP(hybrid composite pile)를 적용함으로써 공사비 절감을 실현하였다<;사진 2>.
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