보상기초 (부동기초)

도입

보상기초는 굴착으로 파낸 흙의 무게로 건물 하중을 상쇄하는 기초다.

연약지반에서 침하를 억제하는 대표 기초형식이며 부동기초라고도 한다.

기초공학 시험에서 개념 정의와 설계 검토사항 형태로 자주 출제된다.

원리

굴착으로 흙을 파내면 그 자리에 있던 지반 응력 γD_f가 사라진다.

건물 하중 q가 올라가면 기초 저면의 순접지압은 q에서 γD_f를 뺀 값이 된다.

q_net이 0에 가까우면 지반의 지지력 부담이 사라져 침하가 거의 생기지 않는다.

이 상태를 보상 조건이라 한다. 이때 q는 γD_f와 같다.

예제 계산

가상의 예로 굴착 깊이 4m, 흙의 단위중량 18kN/㎥인 연약지반을 생각한다.

기초 면적은 20m × 30m로 600㎡다. 굴착 흙 중량 W_e는 43200kN이 된다.

건물 무게가 43200kN이면 q_net은 0이므로 완전보상이다.

건물 무게가 32400kN이면 q_net은 -18kN/㎡로 부상 방향이 된다.

실제 설계에서는 지하수위와 부력도 함께 검토해야 한다.

헷갈리는 점

첫째, 보상기초를 단순한 깊은 기초로 오해하기 쉽다. 핵심은 흙 중량과 건물 중량의 균형이다.

둘째, 배토 중량과 건물 중량을 같게 맞추면 안전하다고 쓰면 틀린다.

셋째, 지하수위가 낮아지면 점토층에서 압밀침하가 생기므로 수위를 관리한다.

넷째, 기초 저면 접지압을 균등하게 하지 않으면 부등침하가 생긴다.

정리

정리하자. 보상기초는 굴착 흙 중량과 건물 중량의 균형으로 순하중을 줄이는 기초다.

설계는 굴착, 중량 비교, 중량 억제, 온통기초 시공 순서로 살펴본다.

기출에서는 원리와 설계·시공 시 검토사항을 함께 묻는다.

방금 문제의 정답은 건물 중량을 배토 중량의 2/3~3/4 수준으로 억제하는 것이다.