기초 하중전달 방식

하중전달이란

기초 하중전달 방식은 상부 구조물의 하중이 지반에 전달되는 경로와 형태를 말한다.

기초의 종류는 하중을 지반 어디로 어떻게 내려보내느냐에 따라 나뉜다.

직접기초, 말뚝기초, 케이슨은 하중을 지반에 전달하는 방식이 각기 다르다.

직접기초의 접지압

직접기초는 하중을 기초 저면의 접지압으로 지반에 전달한다.

기초 면적을 넓혀 접지압을 낮추는 것이 직접기초의 기본 원리다.

전면기초의 순하중은 상부 하중에서 굴착된 흙의 무게를 뺀 값이다.

구조물 하중은 흔히 1,000kPa를 넘지만 흙의 지지력은 대개 400kPa 이하다.

말뚝의 하중 분담

말뚝은 상부 하중을 주면마찰과 선단지지로 지반에 전달한다.

주면마찰은 말뚝 측면과 흙 사이의 전단 저항이다. 작은 변위에서 먼저 발현된다.

선단지지는 말뚝 끝이 지지층에 닿아 받는 지압 저항이다. 큰 변위에서 발현된다.

극한지지력은 선단지지력과 주면마찰력의 합으로 구한다.

계산 예제

직경 0.5m, 길이 15m인 현장타설말뚝으로 계산 과정을 따라가 본다.

주면 면적은 πDL이고 주면마찰력은 마찰응력에 면적을 곱해 구한다.

선단 면적은 πD²/4이고 선단지지력은 지지응력에 면적을 곱해 구한다.

극한지지력은 두 성분을 더해 1,334kN이다. 주면마찰이 그중 약 71%를 담당한다.

선단 지지가 작아 보이는 이유는 선단 면적이 작기 때문이다.

시험에서 자주 틀리는 부분

시험에서 자주 틀리는 부분을 정리한다.

선단지지와 주면마찰을 혼동하면 말뚝을 기둥 거동으로만 설명하게 된다.

부마찰력은 연약층 침하 시 하향으로 작용해 하중을 더한다.

재하시험 극한하중은 안전율 2~3으로 나눠 허용하중을 구한다.

정리

기초 하중전달 방식은 기초형식에 따라 달라진다.

직접기초는 접지압, 말뚝은 주면마찰과 선단지지, 케이슨은 선단지지로 전달한다.

앞 문제의 답은 1,000kN이다. 허용하중은 극한하중을 안전율로 나눠 구한다.