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1. 팽이 말뚝 기초공법 개요
팽이 말뚝 기초의 기원이 되었던것은 선인들이 연약지반에서 목재로 엮은 지지대 위에 옥석을 부설함으로 하중을 분산시켰던 옥석기초공법에서 비롯됐다고 합니다. 현대에서는 옥석대신 팽이모양의 말뚝을 이용하여 지내력이 부족한 지반위에 설치하고 지반을 개량 보강하는 공법입니다.
2. 팽이말뚝 기초공법 메카니즘
지내력이 부족한 지반위 쇄석층에 팽이말뚝의 팽이부가 잇으며 그 아래 지반층에는 팽이말뚝 말뚝부가 촘촘히 박혀있는 형태 입니다. 이때 상부와 하부는 철근으로 상호 결속되어 있기에 팽이말뚝기초는 유연성을 가진 강성지반구조로 볼수 있습니다. 팽이말뚝 팽이부 접지면은 45도 이기 때문에 접지면이 증가하게 되는데요 이는 마치 연약지반에서 사용되는 습지도저의 트랙과 같은 원리라고 할수 있습니다. 팽이말뚝 팽이부 45도 접지면으로 연직재하하중이 수평분력(Ph)와 수직분력(Pv)의 응력으로 나누어 지면서 수평분력은 서로 상쇄가 되는것이죠. 이는 곧 팽이말뚝기초에서 채워놓은 쇄성층과 팽이부의 접지면이 응력분산효과와 채움쇄석층과 말뚝부의 근입저항에 의해 측방유동억제를 기대할수 있게 되는것입니다. 즉, 팽이모양으로 인해서 응력분산효과와 측방유동억제라는 소기의 역학특성이 확실하게 이루어짐으로써 지지력 증대와 침하량 감소의 효과가 나타나는 이상적인 연약지반 기초공법이 되는 것입니다.
3. 팽이말뚝 기초공법의 적용
팽이말뚝 기초공법의 적용 특징으로 첫번째는 연약지반에서 상재하중을 안전하게 지지할수 있습니다. 두번째로는 침하량을 억제시키며 부등침하를 방지할수 있습니다. 세번째로는 흡진 및 방진효과로 내진성이 뛰어납니다. 네번째로 시공이 간편하고 특별한 장비가 필요없습니다. 다섯번째로 진동과 소음의 건설공해가 전혀 없으며 협소한 장소와 건축물내 시공도 가능합니다. 여섯번째로 시공기간이 짧고 경제적입니다. 이러한 특징으로 인해서 매립장, 소각장, 폐기물처리장 같이 환경시설관련 구조물기초에 쓰일수 있습니다. 또한 일반 아파트 기초 및 정화조와 저수조의 탱크기초, 일반 토목시설물의 기초, 가도와 지하차도의 기초, 교량과 Box교량의 기초에 사용될 수도 있습니다.
4. 팽이말뚝 기초공법 특징
팽이말뚝기초공법은 팽이말뚝본체의 특징적인 형상과 말뚝사이 다짐된 채움쇄석이 응력집중을 방지하고 팽이말뚝의 말뚝부와 지반사이에 마찰저항이 발생하여 말뚝부 주변지반의 측방변형을 구속함으로, 지내력 즉, 지지력이 증대되고 침하량이 억제되는 효과가 발휘 됩니다. 무처리기초의 경우에는 중앙의 바로 아래에서만 강도증가가 나타나고 단부에서는 나타나지 않는데 이는 단부의 지반내에서 측방유동이 일어난 결과이며 이로 인하여 큰 침하가 발생하는 원인기 되기도 합니다. 팽이말뚝 기초 공법의 경우 오히려 기초지반의 단부에서 강도증가가 나타나고 있는데 이는 기초지반을 구속하는 효과가 일어나고 있다는 것이며 이로 인해 지반의 측방유동이 방지되고 침하가 억제됩니다.
5. 지진에 대한 액상화 대책 공법 - 팽이말뚝기초공법
1964년 일본의 신사지진 때에는 대규모의 액상화가 발생하였습니다. 이때 일본은 정말 큰 피해를 입게 되었는데요. 그 이후 액상화 대책공법으로 여러가지가 개발되었고 이중에 경제적인 팽이말뚝 기초가 많이 채택되었다고 합니다. 그 결과로서 1987년 12월 지바현 풍파지진이나 1995년 1월 고베대지진에서도 광범위한 액상화 때문에 큰 피해가 일어났으나 팽이말ㄸ뚝기초를 사용한 주택이나 건축물에서는 거의 피해가 발생하지 않았다고 합니다. 동경대학 지진연구소에서 시행한 여러가지 조사시험결과 팽이말뚝기초공법이 액상화 대책공법으로 매우 효과적임이 밝혀졌다고 합니다.
6. 진동에 대한 내진대책공법 - 팽이말뚝기초공법
구조물 하중이 지반이 가진 허용지지력보다 더 크고 편심하중으로 작용할때 침하와 변위의 억제기초로서 효과적이며 액상화가 발생할수 있는 지반일때 액상화를 방지하고자 하는 보강기초로서 효과적입니다. 일본대학에서 주행차량 현장시험 결과 기초의 진동감소율은 쇄석기초 형식은 경우 진동감소율이 39% 였고 팽이기초형식의 경우는 진동감소율이 54%로 약 15%나 더 진동에 대한 내진에 효과가 좋다고 밝혀졌습니다.