HCP(Hybrid Composite Pile)의 설계 및 시공방법

(제 556 호)
강관말뚝과 PHC말뚝을 결합구로 용접시킨 매입형 복합말뚝(HCP : Hybrid Composite Pile)의 설계및시공방법


기술개발자
1) (주)파일테크 (대표이사 김동수)
2) 두산중공업(주) (대표이사 백한식)
3) (주)한맥기술 (대표이사 최영수)
4) (주)한국종합기술 (대표이사 송화영)

주 소
1) 경기도 안양시 평촌동 126-1 두산벤처타임 144호 (Tel. 031-425-5993)
2) 서울시 서초구 서초동 1303-22 (Tel. 02-513-6114)
3) 경기도 안양시 동안구 비산동 1108 금강벤처텔 1407호 (Tel. 031-384-1891)
4) 경기도 성남시 중원구 금광동 4845 (Tel. 031-735-4555)

보호 기간 : 2008-07-22～2011-07-21 

1. 신기술의 내용

가. 신기술의 범위 및 내용

(1) 범위
말뚝상부는 강관말뚝을, 말뚝하부는 PHC말뚝을 결합구로 용접시킨 매입형 복합말뚝(HCP : Hybrid Composite Pile)의 설계기법 및 시공 방법

(2) 내용
이 신기술은 수평력과 모멘트가 작용하는 말뚝상부는 전단 및 휨저항 능력이 우수한 강관말뚝을, 압축력이 주로 작용하는 말뚝하부는 PHC말뚝으로 조합된 복합말뚝(HCP : Hybrid Composite Pile)을 제작하고, 이를 지반 및 하중조건 등 현장 여건에 따라 달라지는 말뚝심도에 자유롭게 대응할 수 있도록 복합말뚝의 길이를 조절하여 시공하는 공법이다. 

나. 신기술의 원리 및 시공방법

(1) 원리
지중에 설치되는 말뚝은 재하하중, 지반상태, 기초결합조건에 따라 편차가 있지만 대부분 말뚝 상부에서 휨 모멘트가 크게 작용하고 말뚝 하부로 내려가면 수직력이 지배적이다.

신청기술은 이러한 말뚝의 거동을 고려하여 휨모멘트가 큰 말뚝 상부와 수직력이 지배적인 말뚝하부를 다른 재질(강관+PHC)로 구성하여 말뚝의 구조적 안정성을 확보하면서 경제성을 향상시키는 구조이다.

                                                                 그림1. HCP개요 및 말뚝 저항능력 

(2) 시공방법
설계 및 계획과 상이한 실제의 말뚝 심도에 대응하도록 강관말뚝과 PHC말뚝의 길이를 결정하고 이를 결합구를 이용하여 강결하여 시공되는 공법으로 시항타, 지지층 Mapping등의 현장 작업으로 시공되지 않는 말뚝 심도를 예측하면서 말뚝 심도를 예측하면서 말뚝의 조합을 결정하여 실제 심도에 맞는 말뚝을 시공한다. 

2. 국내·외 건설공사 활용현황 및 전망

가. 적용현장 분석 및 활용실적

구분	신청기술 현장적용 실적현황
1	공사명	서수원～오산～평택 고속도로 민간투자사업 제7공구 복합파일 제작 및 항타공사
	공사기간	2007.09.04～2007.12.31	공사규모	말뚝 190공
	주소	경기도 화성시 정남면 고지리 127-2	발주청	경기고속도로 주식회사

본 공사는 고속도로 교량의 기초에 설치되는 공사로 기 계획된 말뚝 심도와 상이한 실제 말뚝 심도에 대응하기 위한 현장 시스템 운용으로 실제 말뚝 심도에 맞게 시공되어 졌다. 시공 말뚝은 품질 시험 결과 건전도 및 성능이 설계값 이상으로 구조적 안정성을 확보하면서 강관말뚝에 비하여 경제성이 향상되는 것을 확인하였다.

나. 향후 활용가능분야 및 활용전망
말뚝은 상부 구조물의 종류에 따라 그 크기는 다소 다르지만 지중에서의 거동은 일정하므로 건축, 토목, 플랜트등의 깊은 기초에 사용되어 말뚝 공사비 절감에 일조할 것이다.  

3. 기술적·경제적 파급효과

가. 기술적 파급효과

복합말뚝은 말뚝의 거동에 따라 재질을 달리하여 말뚝의 효율 향상을 가능케 하므로 본 기술로 인하여 다양한 조합의 복합말뚝의 연구 및 성과로 진행되어 말뚝 기술 발달로 이어질 전망이다.

나. 경제적 파급효과

신청기술인 HCP는, 단일말뚝에 비하여 구조안정성과 경제성 측면에서 우위에 있으므로 시장 확보에 유리하다 할 수 있다. 특히, 근래에 강관말뚝 가격이 폭등하고 있고 국내․외 시장 현황을 감안하면 그 상승세는 꾸준히 유지될 전망이기에, 기존의 말뚝을 대체할 수 있는 신청기술의 시장 확보 전망은 밝을 것으로 기대된다.

신청기술은 실질적으로 2007년부터 신청기술을 소개하는 형태의 영업을 시작하였고 많은 기술자들이 복합말뚝이 가지고 있는 장점에 대하여 긍정적으로 생각하고 호응도 좋았지만, 실질적인 적용에 있어서는 심리적 불안감과 책임 때문에 자신의 과업에 직접 반영을 꺼리는 사회적 분위기임에도 불구하고 짧은 기간 내에 적지 않은 과업에서 설계 반영 된 상태이다.

향후 신청기술 HCP의 구조적 안정성, 시공성, 경제성 등의 측면에서의 독창성으로 꾸준히 시장을 넓혀 갈 수 있을 것이라 전망되며, 신기술로 지정되어 기존 단일말뚝 대비 구조적, 시공적, 경제적 장점 등의 부각으로 말뚝 적용 관계자의 부담이 덜어지면, 시장에서 미치는 파급효과는 보다 커지게 될 것이다.

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