교량 확대기초

확대기초 정의

교량 확대기초는 기둥 하중을 넓은 저면으로 분산시키는 얕은 기초다.

말뚝을 쓰는 경우에는 말뚝 반력을 받아 휨과 전단에 저항하는 확대된 기초판이 된다.

시험에서는 위험단면, 말뚝 반력, 전단 검토를 함께 묻는 경우가 많다.

기본가정과 위험단면

기초판은 보 부재로 본다. 독립기초 휨모멘트는 위험단면을 고정단으로 하는 캔틸레버보로 구한다.

휨 위험단면은 기둥 외면이다. 원형이나 정다각형 기둥은 동일 면적의 정사각형으로 환산한다.

말뚝 기초에서는 말뚝 반력을 말뚝 중심에 집중된 힘으로 보고 휨모멘트를 구한다.

전단 위험단면과 파괴 유형

전단 검토는 위험단면 위치와 파괴 형태를 구분해서 본다.

전단 위험단면은 기둥 외면에서 유효깊이 d만큼 떨어진 위치다.

뚫림 전단은 기둥 주변 원추형 면에서 일어나는 2방향 전단이다.

두 파괴 형태를 대비시켜 쓰면 채점에서 감점을 줄일 수 있다.

말뚝 반력 관용법

말뚝 반력은 관용법으로 구하는 간이 계산법이다. 도심의 축력과 모멘트를 말뚝 좌표로 나눈다.

축력 항은 P를 말뚝 본수 n으로 나눈 값이다. 모멘트 항은 말뚝 위치에 따른 편심 성분이다.

예제는 상시 조건으로 P=6500kN, 말뚝 4본을 가정한다. 평균 반력은 1625kN이다.

각 말뚝 반력은 편심 성분의 부호를 반영해 최대와 최소를 함께 구한다.

안전 검토와 말뚝머리

안전 검토는 최대 반력을 허용 연직지지력과 비교하는 데서 시작한다.

최대 반력이 허용값을 넘으면 말뚝 본수 증가 또는 직경 증대를 검토한다.

상시 조건의 수평력 1300kN은 말뚝당 325kN이라 허용 수평지지력 150kN을 넘는다.

최대 압축 말뚝은 선단과 주면이 축력을 나눠 받고, 최소 반력 말뚝은 인장력에 저항한다.

강결 조건이면 말뚝 머리에서 휨모멘트도 함께 전달되어 상단 휨저항이 작용한다.

시험 포인트 정리

마지막으로 시험에서 자주 묻는 핵심을 정리한다.

휨은 기둥 외면, 전단은 유효깊이 d 떨어진 면이 위험단면이다.

말뚝 반력은 관용법으로 구하고 최대 반력과 허용값을 비교해 판정한다.

단위와 안전 판정 한 줄을 빠뜨리지 않으면 감점을 줄일 수 있다.