얕은기초 지반파괴

정의와 핵심 용어

얕은기초 지반파괴는 기초 하중이 지반의 극한지지력을 넘어 지반이 무너지는 현상이다.

이때 지반 내부에는 전단 활동면이 생기고, 흙이 미끄러지며 전단파괴가 일어난다.

핵심 용어는 극한지지력, 전단파괴, 허용지지력이다.

파괴형태 3종

파괴형태는 일반, 국부, 펀칭 전단파괴 세 가지로 나눈다.

조밀한 사질토와 단단한 점토는 일반전단파괴가 나타난다.

중간 밀도 흙에서는 국부전단파괴가 나타난다.

느슨한 사질토와 연약 점토에서는 펀칭전단파괴가 일어난다.

일반전단파괴는 극한점이 뚜렷하고, 나머지 두 형태는 불명확하다.

극한지지력 식

점토의 단기 비배수 조건에서 극한지지력은 이 식으로 구한다.

c_u는 비배수 전단강도, N_c는 지지력계수, γ는 흙의 단위중량이다.

형상과 깊이 계수는 보수적으로 1로 둘 수 있다.

허용지지력은 극한지지력을 안전율로 나눈 값이다.

계산 예제

가상의 예로 폭 2m 정사각형 기초가 점토 지반에 놓인다고 하자.

지반 조건은 c_u 50kPa, γ 18kN/㎥, D_f 1.5m, N_c 5.14다.

극한지지력은 257에 27을 더한 284kPa이다.

이제 안전율 3을 적용한 허용지지력을 직접 구해 보자.

헷갈리는 점

극한지지력은 파괴 한계이고, 허용지지력은 그 값에 여유를 준 설계값이다.

시험에서는 지진 시 안전율을 평상시보다 작게 적용한다고 써야 한다.

연약 점성토에서는 지지력보다 침하가 먼저 허용치를 넘을 수 있다.

따라서 지지력과 침하를 함께 검토하는 것이 기본이다.

직접 풀어 보기

앞에서 본 파괴형태의 지반 조건을 떠올려 보자.

조밀한 지반은 일반전단파괴, 중간 밀도 흙은 국부전단파괴가 나타난다.

이제 느슨한 사질토에서 나타나는 파괴형태를 직접 골라 보자.

정리

정리하면 얕은기초 지반파괴는 하중이 극한지지력을 넘을 때 생긴다.

파괴형태는 지반 조건에 따라 세 가지로 나뉘고, 허용지지력은 안전율로 정한다.

설계에서는 지지력과 침하를 함께 검토하는 것이 핵심이다.