SJ 구조기술사사무소건축구조 · 토목구조

검토 사례 · 흙막이·지반

중간말뚝을 잘라야 한다면 — 그 하중이 갈 곳부터 계산합니다

재직기 수행 참여흙막이·지반지하 환기구 · 가시설2022년 3월

도시철도 환기구(지하 5층 규모) 공사에서 후속 공정을 위해 흙막이 중간말뚝을 절단해야 하는 상황 — 말뚝이 지지하던 상부 복공 하중 약 900kN을 어디로 보낼 것인가가 문제였습니다. 추가 가시설로 하중을 본구조물에 전달하는 방안을 검토하고, 하중을 받게 되는 영구 구조물의 여력까지 재해석으로 검증했습니다.

결론. 절단되는 중간말뚝의 하중(약 900kN)을 H형강 추가 가시설로 받아 본구조물 거더에 전달하는 방안은 가시설과 본구조물 모두 허용 이내로 성립합니다. 단 — 받침 위치가 거더를 벗어나면 슬래브에 집중하중이 걸리므로, 받침 위치와 콘크리트 강도 확인을 시공 조건으로 걸었습니다.

검토 대상

대상
도시철도 환기구(RC BOX, 지하 5층 규모) — 후속 공정 간섭으로 흙막이 중간말뚝 절단 필요
변경안
H형강 보(H-700급, L=17m)를 지하층 슬래브 위에 설치해 복공 하중을 본구조물 거더로 전달
검토 축
추가 가시설 부재 + 하중이 유입되는 영구 구조물(하부 거더 · 내력벽체)의 여력 — 원 구조해석 모델에 가설 하중을 추가 재하해 검증

쟁점 — 이 검토가 단순하지 않았던 이유

가설 하중이 영구 구조물로 들어가는 순간, 검토의 성격이 바뀝니다. 가시설끼리의 문제라면 가설 기준 안에서 끝나지만, 이 방안은 본구조물이 가설 하중을 받는 구조입니다. 영구 부재의 설계 여력을 원 해석 모델에 하중을 추가해 직접 확인했고, 거더와 벽체 모두 충분한 여유를 확인했습니다.

성립 조건이 도면 한 칸에 달려 있었습니다. H형강의 받침이 거더(폭 1.6m) 위에 정확히 앉으면 안전하지만, 벗어나면 두께 0.6m 슬래브에 집중하중이 걸립니다. 계산의 결론만큼이나 "받침을 어디에 둘 것인가"를 시공 조건으로 명시하는 것이 중요했습니다.

해석과 검토 과정

지하 환기구 본구조물의 3차원 유한요소 해석 모델 메시
본구조물 전체의 3차원 유한요소 모델 — 가설 하중이 유입되는 영구 구조물의 여력을 이 모델로 재검증했습니다.
중간말뚝 하중을 전달받는 하부 거더의 휨모멘트 다이어그램
하중을 받게 되는 하부 거더의 모멘트도 — 재해석 결과에서 발췌했습니다.

절단 전 하중 경로와 절단 후 하중 경로를 각각 확인하고, 새 경로 위의 모든 부재 — 추가 H형강, 받침, 거더, 벽체 — 를 순서대로 판정했습니다. 원설계 결과를 이용한 검토이므로, 원설계와 현장 조건이 다르면 재검토한다는 전제도 명시했습니다.

검토 결과

구분작용허용판정
추가 H형강 응력116.0 MPa189 MPaO.K
추가 H형강 처짐4.8mm37mmO.K
하부 거더 휨(최대)1,047 kN·m4,639 kN·mO.K
내력벽체(최대)74.2 kN·m354 kN·mO.K

적용 조건과 범위

  • 받침은 거더 위에 위치 — 벗어나면 슬래브 집중하중으로 별도 검토 필요
  • 슬래브 콘크리트가 설계강도 이상임을 확인한 후 시공
  • 원설계 오류 또는 현장 조건 상이 확인 시 재검토

성과품 구성

  • 기술검토의견서 — 가시설 · 본구조물 판정표와 시공 조건 5항

이 사례는 대표 기술사가 과거 종합건설사 재직 중 구조 기술지원 업무로 수행 과정에 참여한 검토를 익명화하여 재구성한 것입니다. 현장을 특정할 수 있는 정보는 표기하지 않습니다.

FAQ

이 사례에 대해 자주 묻는 것

가시설 변경인데 왜 본구조물까지 검토하나요?
하중이 가는 곳이 검토 범위입니다. 이 사례처럼 가설 하중이 영구 구조물로 유입되는 변경은 가시설 계산만으로는 절반만 확인한 것입니다.

비슷한 검토가 필요하신가요?

도면이나 현장 사진을 보내주시면, 어떤 검토가 필요한지와 범위·기간을 먼저 안내해 드립니다.

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