지하구조물 부상

한 줄 정의

지하구조물 부상은 지하수에 의한 양압력이 구조물을 들어 올리는 현상이다.

양압력이 자중과 상부 하중을 합한 저항력보다 커지면 구조물이 떠오른다.

답안 첫 줄에는 이 정의 문장을 쓴다.

부력과 양압력

지하수위가 올라가면 바닥 아래에서 위로 미는 수압이 생긴다.

이 상향 수압이 양압력이다. 부력과 같은 현상을 다른 관점에서 본 것이다.

부력은 U = γw × V로 구한다. γw는 물의 단위중량, V는 침수 체적이다.

침수 체적이 커지므로 지하수위가 높을수록 부력이 커진다.

부상 안전율

부상 여부는 자중과 저항력의 합을 양압력으로 나눈 안전율로 판단한다.

Fs가 1.0보다 크면 부상하지 않는다고 본다. 허용 값은 설계기준을 따른다.

이제 양압력이 변할 때 안전율이 어떻게 되는지 직접 풀어 보자.

공사 중과 준공 후

부상은 공사 중과 준공 후를 나누어 검토해야 한다.

공사 중에는 자중이 가장 작아 부상에 가장 취약하다.

공사 후에는 자중이 늘어나므로 공사 중 부상이 더 위험하다.

따라서 설계 단계에서 부력 산정과 저항력 확보를 함께 검토한다.

부상 대책 공법

부상 대책은 크게 수압 저감, 부력 저항, 자중 증대로 나눈다.

배수공법은 지하수위를 낮춰 양압력 자체를 줄이는 방법이다.

앵커는 인장력으로 부력을 직접 상쇄하고, 자중 증대는 중량으로 버틴다.

공법마다 장단점이 다르므로 현장 조건에 맞게 고른다.

핵심 정리와 직접 풀기

부력, 양압력, 안전율은 부상 검토에서 가장 먼저 구분해야 할 용어다.

흔한 오류는 수위를 지표면 기준으로 잡거나 피압수를 빠뜨리는 것이다.

채점에서는 원인과 대책을 나누고, 공법별 유의사항을 함께 쓴다.

다음 문제에서 공사 중 검토 수위를 직접 골라 보자.