설계동결지수

정의

설계동결지수는 지역의 과거 기상자료로 구한 설계용 기준값이다.

동결지수는 기온이 얼마나 낮고 오래 이어졌는지를 나타내는 기상 현상의 값이다.

설계동결지수는 그 현상을 설계 입력으로 바꾼 대표값이다.

동결지수 F 계산

동결지수는 일평균기온이 0℃ 이하인 날의 기온 차이를 누적한 값이다.

F는 0에서 일평균기온 T_i를 뺀 값을 0℃ 이하인 날마다 더한 것이다. 단위는 ℃·일이다.

같은 지역이라도 해마다 F가 달라서 한 해의 값만으로는 설계에 쓰기 어렵다.

동결깊이와 정수 C

동결깊이는 지표에서 동결선까지의 깊이이며 Z = C√F로 추정한다.

동결깊이는 동결지수의 제곱근에 비례하고, C가 비례 상수가 된다.

정수 C는 햇빛이 적당하고 배수가 양호하면 3, 북향 산악에서 용수 침투와 실트가 많으면 5를 쓴다.

표고 보정

설계 지점의 표고가 측후소와 다르면 동결지수를 표고차로 보정한다.

보정식은 F에 동결기간과 표고차에 비례하는 보정량을 더하거나 뺀 식이다.

예시는 F 736℉·일, 동결기간 61일, 표고차 194.5m이다. 보정량은 약 106.8이므로 수정동결지수는 약 842℉·일이다.

동상과 치환깊이

동상은 토중수가 얼며 체적이 늘어 지표가 솟는 현상이다.

동상 방지층은 동결깊이 안의 동상성 흙을 치환재료로 바꾼 층이다.

치환깊이는 어디까지 두어야 하는지 직접 확인해 보자.

시험 포인트

정답은 동결깊이 이상이다. 치환깊이는 동결깊이 이상으로 두는 것이 원칙이다.

시험에서는 동결지수와 설계동결지수의 정의 차이를 묻는 경우가 많다.

채점은 정의, 식, 단위, C의 결정 조건이 빠지지 않았는지 본다.

정리

설계동결지수를 한 줄로 정리하면 이렇다.

동결지수는 기상 관측 값이고, 설계동결지수는 설계 입력으로 가공한 값이다.

동결깊이는 Z = C√F로 추정하고, 정수 C는 일조·토질·배수 조건으로 정한다.