고강도 H 말뚝 기술자료집

아이앤아이스틸 주식회사

응용연구팀

목 차

1. H 말뚝이란

2. H 말뚝의 특징

3. H 말뚝의 적용지반

4. H 말뚝의 적용효과

5. H 말뚝 규격 및 단면성능

1) 치수 및 단면성능

2) 화학성분 및 기계적 성질

3) 형상 및 치수허용차

6. H 말뚝재료의 허용하중

1) 허용하중

2) 허용하중 산정시 고려사항

7. H 말뚝의 시공

1) 항타장비 및 관리

2) H 말뚝 이음.

3) H 말뚝의 선단보강

4) H 말뚝의 두부보강

8. 적용사례

1) 국내적용사례

2) 국외적용사례

1. H1. H1. H1. H 말뚝이란말뚝이란말뚝이란말뚝이란

H말뚝은 PHC,강관말뚝등과 같이 구조물의 하중을 지반에 안전하게 전달하기 위한 기초지지용

말뚝으로, 높은지지력,우수한 항타관입성,비배토성,간편한 시공성,운반.취급용이,친환경성등으로

경제적이며 확실한 말뚝시공을 실현할 수 있게 합니다.

2. HHHH말뚝의말뚝의말뚝의말뚝의 특징특징특징특징

항 목 내 용

높은지지력 재료의 강도가 크므로 큰 타격력으로 경질지반까지 관입할 수 있어 높은지

지력을 얻을 수 있다.

관입성

독특한 형상(H 형상)으로 인하여 같은 항타에너지에서 타 말뚝에 비하여 관

입성이 우수하여 견고한 지반까지 관입이 가능하다.

비배토성 비배토성 말뚝으로 항타시 지반융기로 인한 말뚝의 솟아오름 현상이 없고,

수평토압으로 인한 주변 말뚝.지반에 유해한 영향을 끼치지 않는다.

시공성

말뚝절단,두부보강 및 이음이 간편하게 처리되고, 상부 기초구조와의 연결

이 용이하다.

말뚝선정 말뚝길이, 규격 및 강종이 다양하여 소요지지력에 맞는 말뚝선정이 가능하

다.

운반.취급 M 당 중량이 작고, 상.하차 및 현장운반시 말뚝이 손상될 염려가 없다.

재활용성 두부정리 및 중파 등으로 인한 폐기물이 발생치 않고 잔재를 재활용할 수

있다.

3. H3. H3. H3. H말뚝말뚝말뚝말뚝 적용지반적용지반적용지반적용지반

ㅇ 일반지반

내용 지반형상

관입성이 양호하여 풍화암 및 연암근처까

지(N＞50) 항타가능하여 높은지지력 발휘

G.L

풍화암

연암

ㅇ 선단 경질암반지반

내용 지반형상

연약층 아래 중간지반층 없이 바로 경질선

단지반이 존재하는 지반

(선단지지층에 근입장 확보 지지 신뢰도

확보)

G.L

연약층

풍화암,연암

ㅇ 조밀한 사질토,중간전석지반

내용 지반형상

조밀한 사질토(N＞30),전석층이 분포하여

직항타가 불가능하여 오우거 천공후 항타

해야 하는 지반

G.L

조밀한

사질토

풍화암

ㅇ 부력이 발생하는 지반

내용 지반형상

지하수위가 높은 지역에서 상부구조물의

자중이 작고,지하구조물이 깊어 부력이 우

려되는 지반

(H 말뚝의 주면마찰력을 이용하여 부력

방지용 앵카 겸용)

G.L ▽ W.L

전석층

풍화암

ㅇ 견고한 점토,실트,연약층 지반

내용 지반형상

견고한 점토,실트,연약층이 존재하여 배

토로 인한 수평토압으로 말뚝이 손상 되거

나,기울거나 융기가 우려 되는 지반

G.L

견고한

점토층

풍화암

ㅇ 선단부가 풍화도가 크며 절리가 발달된지반

내용 지반형상

풍화도가 크며 절리가 발달되어,항타로

인한여 선단지지부 교란이 우려되는 지반

G.L

풍화도가 크고

전리 발달층

ㅇ 선단부의 경사진 지반

내용 지반형상

산악절개지 및 지지층 선단부가 30– 45。

경사져서 미끄럼거동이 우려되는 지반

G.L

선단부경사

ㅇ 선단부의 전석층이 존재하는 지반

내용 지반형상

선단부에 전석층이 존재하여 지지력이

불확실한 지반

G.L

선단전석층

4.H4.H4.H4.H 말뚝의말뚝의말뚝의말뚝의 적용효과적용효과적용효과적용효과

1)1)1)1)말뚝수량절감말뚝수량절감말뚝수량절감말뚝수량절감

PHC 말뚝에 비하여 선단부의 확실한 관입이 가능하여 재료의 허용지지력을 최대한 발휘

하므로 상부하중을 지지하는데 필요한 말뚝의 수량을 25%정도 줄일 수 있음.

종류 규격 통상허용하중 비고

H말뚝

H-244×252×11×11

H-294×302×12×12 80~90톤

SHK490M

SHK400M

PHC말뚝 Φ 400 60~70톤

2)2)2)2)경제적인경제적인경제적인경제적인 시공시공시공시공

중간전석층, N 치가 높은 사질토, 매립층등 직항타가 불가능한 지반에서 SIP(프리보링) 없이

직항타로 시공이 가능하므로 시공비를 60%정도 줄일 수 있음.

종류 규격 통상항타비(원/M) 비고

H말뚝 H-294×302×12×12 5,000 일반항타시

PHC말뚝 Φ 400 15,000 SIP적용시

3)3)3)3)타격수타격수타격수타격수 절감절감절감절감

관입성이 좋아 개소당 타격수가 절반으로 줄어들어 공기 및 공사비가 절감된다.

종류 관입깊이 총타격수 평균BPM(blows/m)

H말뚝(H-350×350) 359 27.6

PHC말뚝(Φ 450) 29M

771 96

4)4)4)4)운반비운반비운반비운반비 절감절감절감절감

PHC 말뚝에 비하여 M 당 중량이 37%정도로 가벼워 운송비 및 현장내 소운반비가 절감되고

제품손상의 염려가 없음.

종류 규격 단위중량(kg/m) 비고

H말뚝 H-244×252×11×11 64.4 100%

PHC말뚝 Φ 400 180 280%

5)5)5)5)폐기물폐기물폐기물폐기물 처리비용처리비용처리비용처리비용 절감절감절감절감

취급불량 및 시공시 중파,두부잔재처리등에서 PHC 말뚝의 폐기물처리 비용 발생.

종류 규격 잔재량(1M/본당) 처리비용(원)

H말뚝 H-244×252×11×11 64.4KG -6440(100천원/톤)

PHC말뚝 Φ 400 180KG 1710(25천원/M3)

5. H5. H5. H5. H 말뚝의말뚝의말뚝의말뚝의 규격규격규격규격 및및및및 단면성능단면성능단면성능단면성능

1) 1) 1) 1) 치수치수치수치수 및및및및 단면성능단면성능단면성능단면성능

표준단면칫수

mm

단면적

cm2

단위

중량

kg/m

단면

2차 모멘트

cm4

단면 2차

반경

cm

단면계수

cm3

공칭칫수

mm

H×B t1 t2 r A W Ix Iy ix iy Zx Zy

표면적

m2/m

200×200 200×204 12 12 13 71.53 56.2 4,980 1,700 8.35 4.88 498 167 1.17

244×252 11 11 16 82.06 64.4 8,790 2,940 10.3 5.98 720 233 1.45

250×250

250×255 14 14 16 104.7 82.2 11,500 3,880 10.5 6.09 919 304 1.46

294×302 12 12 18 107.7 84.5 16,900 5,520 12.5 7.16 1,150 365 1.74

300×300 10 15 18 119.8 94.0 20,400 6,750 13.1 7.51 1,360 450 1.75 300×300

300×305 15 15 18 134.8 106 21,500 7,100 12.6 7.26 1,440 466 1.76

338×351 13 13 20 135.3 106 28,200 9,380 14.4 8.33 1,670 534 2.02

344×354 16 16 20 166.6 131 35,300 1,800 14.6 8.43 2,050 669 2.04

350×350 12 19 20 173.9 137 40,300 13,600 15.2 8.84 2,300 776 2.04

350×350

350×357 19 19 20 198.4 156 42,800 14,400 14.7 8.53 2,450 809 2.06

388×402 15 15 22 178.5 140 49,000 16,300 16.6 9.54 2,520 809 2.32

394×405 18 18 22 214.4 168 59,700 20,000 16.7 9.65 3,030 985 2.33

400×400 13 21 22 218.7 172 66,600 22,400 17.5 10.1 3,330 1,120 2.34

400×408 21 21 22 250.7 197 70,900 23,800 16.8 9.75 3,540 1,170 2.35

414×405 18 28 22 295.4 232 92,800 31,000 17.7 10.2 4,480 1,530 2.38

400×400

428×407 20 35 22 360.7 283 119,000 39,400 18.2 10.4 5,570 1,930 2.41

2) 2) 2) 2) 화학성분화학성분화학성분화학성분 및및및및 기계적성질기계적성질기계적성질기계적성질

화 학 성 분 (%) 기계적성질 종류의

기호 C

max.

Si

max.

Mn

max. P max.

S

max.

두께

(mm)

인장강도

(N/mm2)

항복점

(N/mm2)

연신율

(%)

t≤ 16 245 17 SHK400 - - - 0.05 0.05

t＞16 400-510

235 21

t≤ 16 245 18 SHK400M 0.23 2.5*C 0.04 0.04

t＞16 400-510

235 22

t≤ 16 325 17 SHK490M 0.2 0.55 1.5 0.04 0.04

T＞16 490-610

315 21

3)3)3)3) 형상형상형상형상 및및및및 치수허용차치수허용차치수허용차치수허용차

구분 허용차 비고

변(B) ±3.0

400미만 ±3.0 높이(H)

400이상 ±4.0

13mm이

하

+규정하지않는다

-0.8mm 두께 (t1, , t2)

13mm초

과

+규정하지않는다

-6%

길이 +규정하지않는다

0

높이 300이하 변B의 1.2%이하

직각도

높이 300초과 변B의 1.5%이하

높이 300이하 길이의 0.20%이하 휨

높이 300초과 길이의 0.10%이하 상하 좌우의 큰 굴곡에 적용한다.

높이 300이하 ±3.0 중심의 편심

(S) 높이 300초과 ±4.5 2

bbS

21 −=

절단면의 직각도

(e)

변(B )또는 높이(H)의

1.6%

이하

6. 6. 6. 6. HHHH말뚝말뚝말뚝말뚝 재료의재료의재료의재료의 허용하중허용하중허용하중허용하중

허용하중

말뚝 허용압축응력에 부식을 고려한 유효단면적을 곱하여 말뚝의 허용연직하중을 산출한다.

여기에 말뚝의 이음,세장비에 대한 저감을 고려하여 최종 말뚝재료의 연직허용하중을 결정한다.

표준단면치수 장기허용연직하중

H×B t1 t2 단면적

단위

중량

공제

단면적 (ton)

(mm) (mm) (mm) (cm2) (kg/m) (cm2) SHK400 SHK490M

200×204 12 12 71.53 56.2 47.9 67.0 90.9

244×252 11 11 82.06 64.4 52.7 73.8 100.2

250×255 14 14 104.7 82.2 75.0 105.0 142.5

294×302 12 12 107.7 84.5 72.4 101.3 137.5

300×300 10 15 119.8 94.0 84.3 118.1 160.2

300×305 15 15 134.8 106.0 99.1 138.8 188.4

338×351 13 13 135.3 106.0 94.3 132.1 179.2

344×354 16 16 166.6 131.0 125.4 175.5 238.2

350×350 12 19 173.9 137.0 132.5 185.5 251.8

350×357 19 19 198.3 156.0 156.7 219.4 297.8

2)2)2)2)허용하중허용하중허용하중허용하중 산정시산정시산정시산정시 고려사항고려사항고려사항고려사항

ㅇ말뚝재료의 허용응력

구분 SHK400,SHK400

M SHK490M 비고

인장강도(kg/cm2) 1400 1900

압축강도(kg/cm2) 1400 1900

전단강도(kg/cm2) 800 1100

*도로교표준시방

서

ㅇ 말뚝 현장용접 이음에 의한 저감율(%)

구분 저감율

타입의 경우 5% / 1 개소당

타입이 아닌경우 2.5% / 개소당

ㅇ 세장비에 대한 저감율((%)

내용 비고

(L/d – n)*100 L:말뚝길이,d:말뚝폭,n:저감율을고려하지 않

아도 되는 세장비(n=70)

ㅇ 부식대공제 단면적

지반내 부식대 공제는 2mm 로 한다.(평균 부식속도가 0.02mm/년)

구조물의 중요도 및 내구연한에 따라 별도 부식대책 필요

7. H7. H7. H7. H 말뚝의말뚝의말뚝의말뚝의 시공시공시공시공

1)1)1)1)항타장비항타장비항타장비항타장비 및및및및 관리관리관리관리

ㅇ 항타장비

(유압해머)

강종/규격 H-200×200 H-244×252 H-294×302 H-300×305

SHK400(SS400) 5ton 5ton 5-7ton 7ton

SHK490M(SM490) 5ton 5-7ton 7ton 7-10ton

ㅇ항타기준

구분 최대항타응력

(kg/cm2)

총타격수 최종 10 m

부위 타격수

타격당 최종관입량

SHK400

(SS400)

2,160

(0.9Fy)

SHK490M

(SM490)

2,970

(0.9Fy)

3,000 이하 1,500 이하 2-10mm

ㅇ항타관리

최종관입량 관리

소정의 관입깊이와 속도로 허용연직 범위내에서

타입하고, 소요 최종관입량이 확보되는 길이까

지 관입시키면 그 이상 무리하게 박지 않는다.

설계위치벗어난 경우 위치편차는 허용한계는 75mm 이하 이고, 설계

위치에서 75-150mm 까지는 벗어난 만큼 기초

를 확대하고, 철근을 1.5 배 배근하며, 150mm

를 초과시는 추가항타를 한다.

수직으로 시공되지 않은경우 수직기울기가 1/50 이상일 경우 보강말뚝을 시

공한다.

항타중 말뚝 중파경우 항타중 말뚝이 중파될 경우 추가항타하고,말뚝

중심에서 벗어남만큼 기초폭을 확대하고 철근을

1.5 배 보강한다.

히빙 말뚝이 솟아오를 경우 타격격력을 증가시켜 원

지점이하까지 다시 밖는다.

2)2)2)2)말뚝의말뚝의말뚝의말뚝의 이음이음이음이음

ㅇ 이음규정

말뚝 말뚝높이 이음말뚝 최소길이 : 5m 이상, 지상으로부터 하부 말뚝 높

이는 50- 80cm

용접방법 수동아크용접, CO2 반자동용접

이음방법 맞대기용접, 덧판보강용접

절단면 허용치 단면부 요철 : 2mm 이하, 단면 직각도 : 4mm 이하

이음부 허용차 이음부 치수차: ±3mm 미만 ,두께 치수차: ±1.5mm 미만

이음부 휨허용한도 0.2% (L/500) L : 말뚝길이

용접

용접후타입시간 통상 1-2 분 경과후 시행.

외관검사 용접치수, 슬래그유무, 스패터제거상태, 비드외관 용접

검사 비파괴검사

비파괴검사는 10 개소당 1 회 이상 초음파탐상시험(UT)하여 검

사판정은 M 검출레벨 3 급이상의 등급

ㅇ맞대기용접이음

형 상 적용기준(건축공사표준시방서)

적용된두께 치수(mm) 허용차

G 0 -0,+4

R 2 -2,+2

T ≥ 6

a1 45o -5o ,+제한없음

ㅇ.덧판용접이음

SHK400(SS400) 형 상 부재 제원 플랜지 웨브

H B tw Tf R 폭

bf

길이

df

두께

tf

용접치수

S

폭

bw

길이

dw

두께

tw

용접치수

S

Mm mm mm Mm Mm mm mm mm mm mm mm mm mm

200 204 12 12 13 160 200.0 12.0 10.0 100 100.0 10.0 9.0

244 252 11 11 16 200 250.0 11.0 11.0 100 100.0 11.0 11.0

294 302 12 12 18 250 300.0 12.0 12.0 150 100.0 12.0 12.0

300 300 10 15 18 250 300.0 15.0 15.0 150 150.0 9.0 9.0

300 305 15 15 18 250 300.0 15.0 15.0 150 150.0 15.0 15.0

SHK490M(SM490) 부재 제원

플랜지 웨브 H B tw tf R 폭

bf

길이

df

두께

tf

용접치수

S

폭

bw

길이

dw

두께

tw

용접치수

S

Mm mm mm mm Mm mm mm mm mm mm mm mm mm

200 204 12 12 13 150 150.0 12.0 12.0 100 100.0 9.0 9.0

244 252 11 11 16 200 175.0 12.0 12.0 125 125.0 9.0 9.0

294 302 12 12 18 200 200.0 15.0 15.0 150 150.0 9.0 9.0

300 300 10 15 18 250 250.0 15.0 15.0 150 125.0 9.0 9.0

300 305 15 15 18 250 250.0 15.0 15.0 150 150.0 12.0 12.0

3)3)3)3) 선단보강선단보강선단보강선단보강

ㅇ 개요

고강도 H 말뚝은 관입성이 양호하고 재료강도가 크기 때문에 조밀한 사질토층 및 풍화암층까

지 별도의 보강없이 항타시공이 가능하나,느슨한 사질토,연약점토층 아래 단단한 지지층지층에

시공하거나,선단지지력 증대를 목적으로 단단한 지층에 깊게 시공시 선단보강이 필요한 경우가

있다.

ㅇ 선단보강 방법

형

상

A A' B B' T C D T 규격

Mm mm mm mm Mm mm mm Mm

H-200X204X12X12 174 30 144 72 9 138 144 9

H-244X252X11X11 222 29 192 96 9 178 192 9

H-294X302X12X12 272 30 242 121 9 222 242 9

H-300X300X10X15 270 28 242 121 9 222 242 9

H-300X305X15X15 275 33 242 121 9 222 242 9

4)4)4)4) 두부보강두부보강두부보강두부보강

ㅇ두부보강방식

말뚝머리에 가해지는 하중이 연직축력 위주이고 수평력이 크지

않은건축구조물의 경우 두부보강 방법은 힌지결합방법으로 한다

ㅇ절단부허용치

.절단후 말뚝두부의 레벨은 제시된 절단 레벨의 ±20mm이내여야 한다.

.절단은 일반적으로 가스절단하며, 손상이 생긴 경우에는 결함부분을 제거해야 한다.

ㅇ보강판.

.말뚝본체의 50mm를 기초에 매입하고 설계응력에 적합한 보강판을 부착한다.

. 보강판은 공장에서 플러그 용접용 구멍과 벤트홀을 미리 뚫는다.

. 현장 에서는 보강판을 두부에 올려놓고 Tack용접을 통해 말뚝본체와 연결한다.

ㅇ말뚝과 보강판용접

. 플러그 용접의 용착금속 두께는 구멍이 있는 판두께가 16mm 이하일때는 판두께와 같이하

고 판두께가 16mm를 초과할 때는 판두께의 1/2이상 또한 16mm를 넘어야 한다.

ㅇ인발력보강

. 말뚝두부에 수평력 또는 인발력이 발생할 때 보강판이 말뚝두부에서 분리되지 않는지 검토

하여야 하며 적정한 용접개소수를 결정한다.

. 말뚝두부는 인발력작용시 콘크리트와의 정착을 위해 소요 철근를 배근한다.

ㅇ 두부보강 방법

SHK400(SS400) SHK490M(SM490) 규 격

연직하중 L1 L2 t 연직축하중 L1 L2 T

H-H*B*t1*t2 (mm) (ton) (mm) (mm) (mm) (ton) (mm) (mm) (mm)

35 220 220 10 50 220 220 11

50 220 220 12 70 260 260 18 H-200X204X12X12

60 240 240 16 90 290 290 24

40 270 270 11 60 270 270 12

55 270 270 13 80 270 270 14 H-244X252X11X11

70 270 270 14 100 300 300 20

60 320 320 13 90 320 320 14

80 320 320 15 110 320 320 16 H-294X302X12X12

100 320 320 16 130 350 350 21

70 320 320 14 110 320 320 15

90 320 320 16 130 350 350 20 H-300X300X10X15

110 320 320 17 150 370 370 24

90 320 320 15 130 350 350 20

110 320 320 17 150 370 370 23 H-300X305X15X15

130 350 350 23 180 410 410 30

8.8.8.8. H H H H말뚝말뚝말뚝말뚝 적용실적적용실적적용실적적용실적

1)1)1)1)국내적용사례국내적용사례국내적용사례국내적용사례

PROJECT명 발주처 설계/시공 사용규격 현황

강원산업산소공장 강원산업 강원산업 H-350x350x12x19 SIP공법 기초로 사용

서해안고속도로

가설교량 도로공사 고려개발 H-350x350x12x19 교량기초로사용

영종도신공항

전시관

신공항

주식회사 금호건설 H-350c350x12x19 기초용말뚝으로 사용

유공울산공장 유공 선경건설 H-350x350x12x19

H-300x300x10x15 탱크구조물기초

시티텔업무용빌딩 시티텔 정석토건 H-350x350x12x19 건물기초

인천제철공장 인천제철 현대산업

개발 H-300x300x10x15 야적장기초

용산국립중앙

박물관 문화관공부

정림건축

동부건설 H-300x305x15x15

지지층교란,지반융기로

말뚝교체

홍천주공APT.

건설공사 대한주택공사 ㈜한영 H-100x100x6x8 오메가파일 보강용으로 사용

삼성화재전주사옥

건설공사 삼성화재 새길 ENG. H-400x400x13x21 RCD보강용으로 사용

인천시지하철공사 인천시 ㈜삼호 H-350x350x12x19 정거장 구간의 SUNKEN지지말

뚝

영덕지구

주공APT. 공사 대한주택공사 ㈜효성 H-300x200x9x14 옹벽활동을 막기위한 기초말뚝

대전~진주간

고속도로(두동교) 한국도로공사 동아건설 H-300x305x15x15 무조인트교량 교대 기초용말뚝

국세청 신청사

신축공사 국세청 삼우건축 H-400x400x13x21 RCD보강용으로 사용

Whole Barracks

Complex Renewal US ARMY 현대건설 H-300x305x15x15 미군숙소기초말뚝

동두천 미제2사단

체육관 신축공사 US ARMY

삼일기업

공사 H-250x255x14x14 미군체육관 기초말뚝

서울 강북정수장

활성탄 투입동

증설공사

강북구청 H-300x305x15x15 구조물 보강용 말뚝

울진하수처리시설

건설공사

환경관리

공단

건양ENG

POSEC H-294x302x12x12 하수처리장 구조물 기초말뚝

소너스텔레콤

공장

소너스

텔레콤 디스건설 H-298x201x9x14 매립지 전석층 기초말뚝

낙단대교제작장 한국도로

공사

CCL

코리아 H-300x300x10x15 가교제작장 기초말뚝

대한주택공사

APT. 신축공사 대한주택공사 H-200x204x12x12 아파트 기초말뚝 적용 검토중

2. 2. 2. 2. 국외적용사례국외적용사례국외적용사례국외적용사례

국 명 사 용 현 황 적용사례

미국

강관말뚝보다 H말뚝이 일반적으로 사용

대부분 H말뚝은 직항타방식으로 시공

규격은 HP12“ ~14” (H-300x300~350x350)

설계하중은 100~200톤 정도로 적용

말뚝길이는 25~45m가가 주류임

공장

발전소

교각기초

유럽

프랑스,벨기에등지에서 H말뚝사용

대부분 H말뚝은 직항타방식 선단지지 시공

사용규격은 HP-360(108kg/m,152kg/m)

설계하중은 100~120톤 정도로 적용

ARBED사에 의해 H말뚝 적용연구 활발

일반건축물

중국 중국의 경우 연약층 깊은기초로 H말뚝사용

(HP-400x176kg/m를 75m관입,300톤 적용) 아파트,오피스등

홍콩

H말뚝을 대단히 활발하게 이용

고강도 H말뚝(BS 4360 G55C) 사용증가 추세

(HP-350x180kg/m지지력 300톤 적용)

아파트

주상복합

싱가폴

아파트기초용으로 H말뚝 활발히 적용

HP200x200 ~300x300 많이 사용

설계하중은 60 ~ 100톤 정도로 사용

아파트