지하구조물 양압력

양압력의 정의

지하구조물 양압력을 알아보자.

양압력은 지하수위 아래 구조물 바닥면에 작용하는 상향 수압이다.

구조물 자중이 이를 이기지 못하면 구조물은 부상한다.

구성요소와 작용 방향

양압력은 구조물 저면에 작용하는 상향 수압이다.

부력은 잠긴 부피만큼의 물 무게에 해당하는 상향 힘이다.

구조물이 떠오르지 않으려면 자중과 토피 같은 하향 저항력이 커야 한다.

계산 예제

가상의 예로 계산해 보자. 저면은 지하수위 아래 6m에 있다.

양압력은 저면 수압의 합이며, U는 γw·Hw·A로 구한다.

값을 대입하면 U = 9.81 × 6 × 400으로 쓸 수 있다.

안전율 판정

구조물 자중 W를 18,000kN이라 하면 양압력은 23,544kN이다.

안전율은 저항력을 양압력으로 나눈 값으로 판정한다.

이 예의 안전율은 약 0.76으로 1.0보다 작다.

그래서 구조물은 떠오를 수 있으며 부족분을 보완해야 한다.

부상 원인과 대책

지하수위가 오르면 양압력이 커져 자중으로 버티기 어려워진다.

대책은 수압을 낮추는 방법과 저항을 키우는 방법으로 나뉜다.

저항을 키우려면 앵커, 마찰말뚝, 자중 증대를 쓴다.

수압을 낮추려면 강제 배수로 수위를 설계 수위 이하로 유지한다.

두 방향을 함께 검토하는 것이 원칙이다.

시험 포인트 비교

배수는 수압을 줄이고, 앵커는 구조물을 지반에 긴결한다.

배수 공법은 펌프가 멈추면 즉시 위험해지므로 장기 유지관리가 필요하다.

앵커는 정착체 부식 방지가 설계의 핵심이다.