스크랩 건축물의 기초의 이해

[배재학]

기초구조

1. 개요

(1) 기초의 정의 :  

건물의 최하부에 있어 건물의 각종 하중을 받아 이것을 지반에 안전하게 전달하는 구조부분을 말하며 지정을 포함한 광의의 의미, 미관에 관계없으며, 보수보강이 어렵다.

(2) 용어정의

① 기초 : 지정의 윗부분을 말한다.

② 푸팅(footing) : 기둥 또는 벽의 힘을 지중에 전달하기 위하여 기초가 펼쳐진 부분

③ 지정 : 지반이 연약하여 건물의 하중을 견디지 못할 경우 기초를 보강하거나 지반의 지지력을 증가 시키기 위한 부분을 말함.

※ 지정의 종류 - 보통지정 : 잡석지정, 모래지정, 자갈지정, 밑창 콘크리트

말뚝지정 : 나무말뚝, 기성콘크리트말뚝, 제자리콘크리트말뚝

깊은기초지정 : 우물통식지정, 잠함기초 지정

④ 피어(pier) : 상부의 하중을 지중에 전달하기 위하여 푸팅, 기둥 등의 밑에 설치한 독립 원통기 둥 모양의 구조체
 

2. 기초의 분류

(1) 지정형식상 분류

직접기초 : 기초판이 직접 지반에 전달하는 형식의 기초(얕은기초, 온통기초)

말뚝기초 : 기초판에 말뚝을 박은 기초(지지말뚝, 마찰말뚝)

피어기초 : 피어(pier)로써 지지되는 기초

잠함기초 : 피어기초의 일종 (케이슨 공법)

(2) 기초판의 형식에 따른 분류

독립기초 : 단일 기둥을 받치는 기초

복합기초 : 2개이상의 기둥을 한 개의 기초판으로 받치는 기초

연속기초 : (=줄기초) 벽 또는 1열기둥을 받치는 기초

온통기초 : 건물하부전체를 받치는 기초

일체식기초: 하중에 의한 기초지반면의 침하는 최소한으로 하기 위하여 기초에서 파낸 흙의 무게가 건물 전체의 무게와 동일하도록 지하실 깊이를 정하는 기초

캔틸레버기초 : 대지경계선 등에 인접한 경우 푸팅의 돌출부를 적게 하기 위한 기초
 

 3. 지반조사

(1) 지반의 종류

암석층
흙
돌분 : 입도 2.0mm 이상
모래분 : 입도 2.0~0.05mm
실트(silt) : 입도 0.05~0.005mm(모래보다 작고, 육안으로 헤아릴 수 없으나 모 래와 대체로 같고 알은 구형에 가깝다. 끈기가 없음)
진흙(clay) : 입도 0.005mm이하(실트보다 작은 알로서 현미경으로 분별하기 어 려울 정도의 교질성이 있고, 물이 투과되지 않는다)
Loam(개흙), 부식토(hums)

(2) 지반의 성질

지반의 지지력 또는 토압을 문제로 할 때에는 지반의 종류에 따라 점착력과 마찰각이 흙의 역학적 성질을 지배한다.

① 모래질 지반 : 모래분이 많고 내부마찰각이 크고 점착력이 비교적 작음

② 점토질 지반 : 진흙분이 많고 점착력이 크며 내부마찰각 작음

③ 모래질 및 점토질 지반의 비교

 

비교사항	사 질	점 토 질
함수율 변화에 따른 지내력	작 다	크 다
압밀 침하의 계속시간	작 다	크 다
압밀 침하량	작 다	크 다
투수력	크 다	작 다
토점자간의 점착력	작 다	크 다
토점자간의 내부마찰력	크 다	작 다

(3) 지반조사

* 지반조사는 지층 표면 변천사항, 지층구성, 토질, 지내력, 동결심도, 용수량, 상수면 위치, 지하 유수방향, 장애물 등을 조사한다.

* 조사순서 : 사전조사 - 예비조사 - 본조사 -추가조사
 

(4) 조사방법

① 시험파기(터파보기: test pit) : 굳은 층이 얕거나, 지층이 단단할 때 지름 1m내외, 깊이 3m정도로 판다.

② 짚어보기(probing) : 상부지층이 무르고 굳은 층이 얕게 있을 때 사용, 지름 2.5~4cm정도의 철봉을 이용

③ 보오링 : 지표면에서 땅속으로 구멍을 뚫는 방법으로 수세식보오링, 충격식보오링, 회전식보오링이 있다.

④ 표준관입시험 : 보오링 구멍을 이용한 로드 끝에 샘플러를 달고 상단에서 63.5kg의 추를 76cm높이에서 자유낙하시켜 지반으로 샘플러를 30cm관입시키는데 필요한 타격횟수 N을 구한다.

⑤ 물리적 지하 탐사법 ; 탄성파식과 전기저항식이 있다.

⑥ 베인테스트 : 점토질지반의 점착력 시험에 사용한다.

※ 표준관입시험 N값으로 추정할 수 있는 사항

① 모래의 상대밀도와 내부 마찰각

② 점토지반의 컨시스턴시와 일축압축강도

③ 선단지지층이 모래지반일 때 말뚝의 지지력
 

4. 지내력시험

(1) 지내력의 정의

직접기초에 대한 지반의 내력

① 지지력 : 지반이 하중을 지지하는 능력

② 내력 : 지지력과 침하에 대한 능력

③ 허용 지내력 : 지지력과 내력에 안전율을 적용한 것

(2) 지내력 시험

① 매회의 재하는 1t이하, 또는 예상지반 파괴하중의 1/5이하로 한다.

② 재하판의 크기는 45X45cm로 하며, 원형, 각형의 강판으로 한다.

③ 총 침하량이 2cm일 때의 하중에 대한 압축응력도를 단기하중에 대한 허용지내력도로 하고 그 2/3를 장기허용 지내력도로 한다.

④ 총 침하량이란 24시간 경과후의 침하의 증가가 0.1mm이하일 때이다.

⑤ 침하가 정지할 때란 침하의 증가가 2시간에 0.1mm이하일 때로 보고 다음단계의 재하를 한다.

5. 말뚝박기시험 및 지반의 지내력

(1) 말뚝박기시험

① 시험말뚝은 3개 이상으로 한다. ② 시험말뚝은 실제 말뚝과 같은 조건으로 한다.
③ 시험말뚝은 연속적으로 박되 휴식시간을 두지 말아야 한다.
④ 시험 말뚝은 수직으로 박는다.
⑤ 최종 관입량은 5~10회 타격한 평균값으로 한다.
⑥ 소정의 최종 침하량에 도달하면 더 이상 무리하게 박지말것
⑦ 공이의 높이는 무거울 때 1~2m, 가벼울 때 2~3m로 하고, 말뚝공이 중량은 말뚝무게의 1~3 배로 한다.

(2) 각종 지반의 허용 지내력 (kg/cm ² )

 

지반		장기허용지내력		지반	장기허용지내력
경암반	화강암, 편마암, 안산암	400		자갈, 모래의 혼합물	20	50
연암반	판암, 판암의 수성암	200		모 래	10	40
	혈암, 표반암	100		모래섞인 점토 또는 loam토	15	30
자갈		30	60	점 토	20	25

단기 허용지내력은 장기허용지내력의 1.5배이며, 멸실할때의 지내력이 오른쪽 값이다.

6. 부동침하
 

한 건물에서 부분적으로 서로 상이하게 침하되는 현상이다.

(1) 원인

지반이 약한 경우
연약층의 두께가 상이할 때
이질 지층일 때
낭떠러지에 접근되어 있을 때
일부 증축시에
지하수의 변경시
메운땅일 때
이질 지정했을 때
일부지정했을 때

(2) 방지대책
 

① 상부구조에 대한 대책
건물의 중량 분배 고려
건물의 평면 길이를 작게할 것
인접 건물과의 거리를 멀게 할 것
건물의 강성을 높일 것

② 하부구조에 대한 대책

경질지반에 지지시킬 것

마찰말뚝을 사용할 것

지하실을 사용할 것

기초상호간을 연결할 것