KDS 14 20 72 콘크리트벽체 설계기준
KDS 14 20 74 기타 콘크리트구조 설계기준
KDS 41 19 00 건축물 기초구조 설계기준
KDS 42 19 00 소규모건축 기초 및 지하구조
목차
14.1 벽체
14.1.1 설계 일반
KDS 14 20 72 콘크리트벽체 설계기준
4.1 설계 일반
(1) 벽체는 계수연직축력이 \(0.4A_g f_{ck}\) 이하이어야 하고 총 수직철근량이 단면적의 0.01배 이하인 부재를 가리키며, 이외의 부재는 KDS 14 20 20, KDS 14 20 50의 압축부재의 설계 및 배근 원칙을 따라야 한다.
(4) 정밀한 구조해석에 의하지 않는 한, 각 집중하중에 대한 벽체의 유효수평길이는 하중 사이의 중심거리, 그리고 하중 지지폭에 벽체 두께의 4배를 더한 길이 중 작은 값을 초과하지 않도록 하여야 한다.
(5) 전단력에 대한 설계는 KDS 14 20 22(4.9)의 규정에 따라야 한다.
14.1.2 최소 철근비
- ① 설계기준항복강도 400 MPa 이상으로서 D16 이하의 이형철근: 0.0012
- ② 기타 이형철근: 0.0015
- ③ 지름 16 mm 이하의 용접철망: 0.0012
- ① 설계기준항복강도 400 MPa 이상으로서 D16 이하의 이형철근: \(0.0020 \times 400/f_y\) (단, \(f_y\)는 500 MPa 초과 불가)
- ② 기타 이형철근: 0.0025
- ③ 지름 16 mm 이하의 용접철망: 0.0020
- ① 벽체의 외측면 철근은 각 방향에 대하여 전체 소요철근량의 1/2 이상, 2/3 이하로 하며, 외측면부터 50 mm 이상, 벽 두께의 1/3 이내에 배치하여야 한다.
- ② 벽체의 내측면 철근은 각 방향에 대한 소요철근량의 잔여분을 내측면부터 20 mm 이상, 벽 두께의 1/3 이내에 배치하여야 한다.
KDS 14 20 72 콘크리트벽체 설계기준
4.2 최소 철근비
(1) 벽체의 수직 및 수평 최소 철근비는 4.2(2) 및 4.2(3)의 규정을 따라야 한다. 다만, KDS 14 20 22(4.9.2(5)), (4.9.3)의 규정에 의해 요구되는 전단보강철근의 소요량이 더 큰 경우에는 그 소요량을 적용하여야 한다.
(2) 벽체의 전체 단면적에 대한 최소 수직철근비는 다음 규정을 따라야 한다.
(3) 벽체의 전체 단면적에 대한 최소 수평철근비는 다음 각 항에 따라야 한다.
(4) 두께 250 mm 이상의 벽체에 대해서는 수직 및 수평철근을 벽면에 평행하게 양면으로 배치하여야 한다. (단, 지하실 벽체에는 이 규정을 적용하지 않을 수 있다.)
(5) 수직 및 수평철근의 간격은 벽두께의 3배 이하 또한 450 mm 이하로 하여야 한다.
(6) 수직철근이 집중배치된 벽체 부분의 수직철근비가 0.01 이상인 경우 KDS 14 20 50(4.4.2)의 규정에 따른 횡방향 띠철근을 설치하여야 한다.
(7) 모든 창이나 출입구 등의 개구부 주위에는 4.2(1)에 규정된 최소 철근량 이외에도 수직 및 수평방향으로 이열배근된 벽체에서 두 개의 D16 이상 철근, 일렬배근된 벽체에서 한 개의 D16 이상의 철근을 창이나 출입구 등의 개구부 주변에 배치하여야 한다. 이때 이러한 철근은 개구부 모서리에서 설계기준항복강도를 발휘할 수 있도록 정착되어야 한다.
[LINK] 철근콘크리트 구조일반사항, 6. 벽체 배근
14.1.3 설계
- ① 상·하단이 횡구속 벽체로서
- 가. 상·하 양단 중 한쪽 또는 양쪽의 회전이 구속된 경우: 0.8
- 나. 상·하 양단 모두 회전이 구속되지 않은 경우: 1.0
- ② 비횡구속 벽체: 2.0
- ① 벽체의 두께는 수직 또는 수평 받침점 간 거리 중에서 작은 값의 1/25 이상이어야 하고, 또한 100 mm 이상이어야 한다.
- ② 지하실 외벽 및 기초 벽체의 두께는 200 mm 이상으로 하여야 한다.
KDS 14 20 72 콘크리트벽체 설계기준
4.3 벽체의 설계
4.3.1 압축부재로서 벽체의 설계
(1) 축력을 받거나 축력과 휨모멘트를 동시에 받는 벽체의 설계는 KDS 14 20 20(4.1), (4.4), (4.5), (4.6.1), (4.7), 이 기준의 4.1 및 4.2의 규정에 따라야 한다. 다만, 해당 조건을 만족할 경우 4.3.2의 실용 설계법을 따를 수 있다.
4.3.2 실용 설계법
(1) 직사각형 단면의 벽체로 계수하중의 합력이 벽두께의 중앙 1/3 이내에 작용하는 경우에는 실용설계법에 의해 설계할 수 있다.
(2) 벽체의 설계축강도 \(\phi P_{nw}\)는 다음 식에 의하여 산정한다.
\[ \phi P_{nw} = 0.55\phi f_{ck} A_g \left[1 - \left(\frac{kl_c}{32h}\right)^2\right] \quad (4.3\text{-}1) \]여기서 \(\phi = 0.65\)이고, 유효길이계수 \(k\)는 다음과 같다.
(3) 벽체의 최소 두께
□ 특수전단벽
KBC 2009에서는 구조시스템에 따라 구조물의 안전성 확보를 위해 높이 제한에 관한 규정을 도입하였다. RCC 전단벽 구조시스템은 지진위험성이 높은 내진설계범주 D에 속하고, 높이가 60m 이상인 경우, 특수전단벽으로 설계되어야 한다. 특수전단벽시스템은 내력벽이 가지고 있는 취성적인 붕괴현상이 발생하지 않기 위해, 적절한 변형능력을 보유할 수 있도록 벽체의 양단부를 특별 경계요소 배근으로 보강하는 벽체시스템이다.
[예제] 벽체
[예제] 벽체 (2022년 건축기사)
27. 철근콘크리트공사 시 벽체 거푸집 또는 보 거푸집에서 거푸집판을 일정한 간격으로 유지시켜 주는 동시에 콘크리트의 측압을 최종적으로 지지하는 역할을 하는 부재는?
① 인서트 ② 컬럼밴드
❸ 폼타이 ④ 턴버클
[풀이]
폼타이(form tie)는 벽체·보 거푸집에서 거푸집판 간격을 유지하면서 콘크리트 측압을 최종 지지하는 부재이다.
[답] 3
14.2 지하외벽(기초구조)
14.2.1 일반사항
+ DA(dry area)부분, 램프벽체 등 슬래브의 지지조건을 볼 수 없는 구간에 대해 면밀히 검토한다. 램프 등에 의해 지하외벽의 구분이 어렵고 형상이 복잡한 경우 실무에서는 유한요소해석에 의해 검토한다. 지하외벽의 종류는 하중경로에 따라 1방향, 3변고정, 4변고정 벽체를 구분하여 설계하여야 한다. 벽체명은 RW(retaining wall) 또는 BW(basement wall)으로 표기한다.
+ 구조명면에 벽체 두께를 명기하고 벽체 두께가 바뀌는 부분에 버트레스(buttress, 부벽)나 기둥이 없는 경우는 벽체에 단차가 발생하므로 벽체 두께를 맞춘다. 특히 역타공법인 경우에 벽체에 기둥이 없는 경우가 많으므로 주의한다.
+ 1방향 벽체에 비하여 4변고정 벽체로 하면 물량을 절감할 수 있으나, 배근이 어렵고 해석에 많은 시간이 걸리므로 보통은 1방향 벽체로 하고 있다. 3변고정 벽체는 1층 부분이 오픈되어 상부가 지지되지 않는 벽체로 벽체의 길이가 길어지면 부벽(buttress)을 설치하여 해결한다.
(1) 단부고정율
1) 하부
매트기초인 경우는 1.0, 줄기초인 경우는 0.8
2) 상부
0.5를 적용하여 최상단의 부모멘트가 최상부 슬래브의 단부 공칭모멘트보다 클 경우 단부고정율을 0.1~0.5 사이로 낮추어 적용한다.
KDS 42 19 00 소규모건축 기초 및 지하구조
4.2 지하구조 / 4.2.5 지하외벽
(1) 높이 3 m 초과 3.5 m 이하의 벽체는 두께 250 mm 이상으로 하고 각 부위별 철근비는 수직방향 외부철근 0.37 %, 수직방향 내부철근 0.27 %, 수평방향 내부철근 0.1 %, 수평방향 외부철근 0.1 % 이상으로 한다.
(2) 높이 3 m 이하의 벽체는 두께 250 mm 이상으로 하고 각 부위별 철근비는 수직방향 외부철근 0.30 %, 수직방향 내부철근 0.22 %, 수평방향 내부철근 0.1 %, 수평방향 외부철근 0.1 % 이상으로 한다.
(3) 지하외벽에 개구부를 설치할 경우 개구부의 크기가 600 mm × 600 mm 이하이어야 하며, 개구부 보강근을 추가하여 보강해야 한다.
KDS 41 19 00 건축물 기초구조 설계기준
4.6 깊은 지하층의 지하외벽, 바닥구조 및 기둥
4.6.2 지하외벽구조
(1) 지하외벽구조는 지상층구조의 횡력 영향과 지하외벽에 직접 작용하는 토압 및 수압의 영향을 고려하여 설계되어야 한다.
(2) 지하외벽에 직접 작용하는 정적 횡토압과 횡수압은 KDS 41 12 00(7.2)에 따라 결정한다.
(5) 지하연속벽공법에 의해 시공되는 지하외벽이 영구벽체로 사용되는 경우, 지하연속벽의 수직 시공 이음부의 설계전단강도와 전단강성은 소요전단강도와 소요전단강성을 만족하도록 설계하여야 한다.
4.6.3 지하층 바닥구조
(1) 1층을 포함한 지하층 바닥구조는 연직하중에 의한 영향뿐만 아니라 지상층 구조의 횡력 영향과 지하외벽에 직접 작용하는 횡토압 및 횡수압에 의한 면내압축력도 고려하여 설계하여야 한다.
4.6.4 지반에 접한 지하층 바닥구조
(1) 지반에 접한 바닥구조는 지하외벽으로부터의 면내하중과 지반으로부터의 상향 수압 및 토압에 의한 면외 하중도 고려하여 설계하여야 한다.
14.2.2 하중
(1) 토압
+ 오픈컷 흙파기인 경우 지하외벽에 면하는 되메우기 토사는 일반 사질토이므로 깊이에 상관없이 같은 마찰각과 중량을 적용하며, 되메우기한 흙은 충분한 다짐이 없는 경우 내부마찰각이 원 지반에 비해 적으므로 판단에 의해 마찰각을 적게 적용하거나 지하외벽 설계도서에 다짐에 대한 특기시방을 기재한다.
+ 합벽, 탑다운의 경우는 지질조사서의 내용에 따라 깊이에 따른 내부마찰각과 중량을 적용하며, 정지토압계수는 흙의 종류에 무관하게 0.5를 적용하고, 층고의 차이가 큰 경우는 부분적인 수동토압 조건에 대해 검토하여야 한다.
(2) 수압
+ 지질조사보고서 상의 공내 수위는 절대적인 지하수위가 아니므로 조사시점과 지점을 종합적으로 판단하여 설계수위를 가정하며, 계산서 상에 가정수위임을 명기하여야 한다. 배산임수 지형의 골짜기 부분이나 분지, 대지 주변으로 하천이 있는 경우는 만수위로 가정하는 것이 안전한 구조물 설계에 기본이다.
(3) 상재하중
+ 지하외벽 직상부의 용도에 따라 활하중을 적용하며, 단차이가 나는 기초나 인접 대지의 건물이 있는 경우는 지반력을 상재하중으로 대치한다.
14.2.3 철근배근
(1) 수직철근 설계
+ 해석값을 그대로 적용하되 철근의 배근방법은 기본배근에 추가배근(add bar)을 하는 형식으로 배근하면 경제적인 설계가 된다. 철근 간격은 벽두께의 3배 이하, 또한 400 mm 이하로 하여야 하며, 내측 수직근은 모멘트 재분배의 영향을 고려하여 최대 20% 정도를 설계값보다 증가시켜 배근한다.
(2) 수평철근 설계
1) 1방향 벽체: 온도 배근에 의한 최소 철근만을 배근만으로 규준을 만족하나 배근량이 과소한 편이다.
2) 2방향 벽체: 슬래브 배근과 같이 CUT BAR 형식으로 단부, 중앙부를 구분하여 배근한다. 전단보강근이 설치되는 경우 전단보강근의 설치를 위해 전단보강근 배근 피치 이내로 수평철근을 배근하여 시공성을 높여주어야 한다.
(3) 전단보강근 설계
전단보강이 필요한 경우, 전단보강근의 수직 피치는 벽체 유효 춤의 1/2 이하로 배치한다.
[예제] 지하벽체 / 기초구조
[예제] 지하벽체 (2019년 건축기사)
23. 사질 지반 굴착 시 벽체 배면의 토사가 흙막이 틈새 또는 구멍으로 누수가 되어 흙막이벽 배면에 공극이 발생하여 물의 흐름이 점차로 커져 결국에는 주변 지반을 함몰시키는 현상은?
① 보일링 현상 ② 히빙 현상 ③ 액상화 현상 ❹ 파이핑 현상
[답] 4
[예제] 기초구조 (2023년 공무원 9급 건축구조)
20. 건축물 기초구조 설계기준에서 깊은 지하층의 지하외벽 및 바닥구조 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 지하외벽구조는 지상층구조의 횡력 영향과 지하외벽에 직접 작용하는 토압 및 수압의 영향을 고려하여야 한다.
② 지하연속벽공법에 의해 시공되는 지하외벽이 영구벽체로 사용되는 경우, 지하연속벽의 수직 시공 이음부의 설계전단강도와 전단강성은 소요전단강도와 소요전단강성을 만족하여야 한다.
③ 1층을 포함한 지하층 바닥구조는 연직하중에 의한 영향뿐만 아니라 지상층구조의 횡력 영향과 지하외벽에 직접 작용하는 횡토압 및 횡수압에 의한 면내압축력도 고려하여야 한다.
❹ 지반에 접한 바닥구조는 지하외벽으로부터의 면외면내하중과 지반으로부터의 상향 수압 및 토압에 의한 면내면외하중도 고려하여야 한다.
[풀이]
지반에 접한 바닥구조는 지하외벽으로부터의 면내하중과 지반으로부터의 상향 수압 및 토압에 의한 면외 하중도 고려하여 설계하여야 한다.
[답] 4
[예제] 지하벽체 — 토압 (2022년 토목기사)
벽체에 작용하는 주동토압을 \(P_a\), 수동토압을 \(P_p\), 정지토압을 \(P_0\)라 할 때 크기의 비교로 옳은 것은?
① \(P_a > P_p > P_0\) ❷ \(P_p > P_0 > P_a\) ③ \(P_p > P_a > P_0\) ④ \(P_0 > P_a > P_p\)
[답] 2
14.3 옹벽
[Note] 옹벽(擁壁; 옹호하는 벽; retaining wall)
14.3.1 일반사항
+ 캔틸레버 옹벽의 기초판이 건물과 연결되는 경우 판 해석에 의해 검토하는 것이 좋으며, 도형, 역 T형, 부벽식 옹벽 등 지반조건 및 건축 상황에 맞추어 적절한 옹벽으로 설계한다.
| 형식 | 지지 개념 | 적용성 |
|---|---|---|
| 중력식 | 자중으로 토압을 지지하는 무근콘크리트 옹벽 | 벽체 내에 콘크리트 저항력 이상의 인장력이 생기지 않도록 하여야 함. 높이가 낮고 기초 지반이 양호한 경우 |
| 반중력식 | 중력식 옹벽과 동일 | 중력식 옹벽의 벽체 내 생긴 인장력을 콘크리트 대신 소량의 철근으로 보강. 대체로 중력식 옹벽에 준함 |
| L형, 역T형, 역L형 (캔틸레버식) | 벽체의 자중과 저판 위의 흙의 중량으로 토압에 저항 | 철근콘크리트 구조이며 역T형이 일반적임. L형은 옹벽이 용지 경계에 접하여 앞판 설치가 곤란할 때. 역L형은 배면에 구조물이 있거나 저판을 설치할 수 없을 때 적용 |
| 부벽식 | 캔틸레버 옹벽배면에 일정 간격의 부벽을 설치하여 벽체를 보강한 옹벽 | 시공이 복잡하며 배면 다짐이 곤란함. 앞부벽식은 옹벽 전면에 부벽을 설치하는 형식으로 역L형과 같이 안정상 불리하므로 특별한 경우에만 예외적으로 적용 |
[Note] 부벽(扶壁; 도와주는 벽; buttress)
14.3.2 하중
+ 일반적으로 옹벽에 작용하는 토압은 Coulomb 토압을 적용하나, 역 T형 옹벽 또는 부벽식 옹벽과 같이 토압이 뒷굽에서부터 위로 연직하게 세운 가상배면에 작용할 때는 Rankine 토압을 적용한다.
(1) 토압계산
+ 일반적으로 캔틸레버 옹벽은 벽체 상단의 이동이 가능하므로 주동토압을 적용하여야 하며, 캔틸레버 옹벽 및 옹벽의 기초판이 건물에 연결되는 경우 벽면에 작용하는 토압을 정지토압으로 적용하여 충분히 안정적으로 설계한다.
(2) 수압계산
+ 배수가 잘 되고 점착력이 없는 흙이 뒷채움으로 사용된다면 수압은 없는 것으로 가정하며, 충분한 배수장치가 설치되지 않는 경우 수압을 추가 고려하여 검토한다.
(3) 상재하중
+ 옹벽 직상부의 용도에 따라 활하중을 적용하며, 단차 기초나 인접 대지의 건물이 있는 경우는 지반력을 상재하중으로 대치한다.
+ 상재하중이 옹벽에서 얼마간 떨어진 곳에서 작용할 경우, 상재하중은 수평면과 45°를 이루는 곳에서부터 옹벽에 영향을 미치는 것으로 가정하여 해석한다.
14.3.3 단면
| 구분 | 중력식 | 역T형 (구조물기초 설계기준 해설) | 역T형 |
|---|---|---|---|
| 저판 폭(B) | 0.5H~0.7H | 0.4H~0.7H | \(\frac{2}{5}H \sim \frac{2}{3}H\) |
| 저판 두께 | 0.12H~0.17H | \(\frac{H}{12} \sim \frac{H}{10}\) | \(\frac{H}{12} \sim \frac{H}{10}\), 최소 400 mm |
| 앞굽판 길이 | 0.12H~0.17H | \(\frac{B}{3}\) | \(\frac{B}{10} \sim \frac{B}{3}\) |
| 벽체하단 두께 | — | \(\frac{H}{12} \sim \frac{H}{10}\) | (0.1~0.15)H |
| 벽체상단 두께 | 최소 300 mm | 최소 200 mm 이상으로 300 mm가 바람직 | 최소 300 mm |
(1) 옹벽의 높이
기초저면이 동결심도 이하에 위치하도록 하며, 일반적으로 0.9~1.2 m를 더한 값으로 계획한다.
(2) 벽체의 두께
벽체 밑면의 두께는 높이 \(h\)의 1/12~1/10, 벽체 윗면의 두께는 200~300 mm로 가정하며, 일반적으로 경사단면(taper)을 사용하나 높이 3 m 이내의 짧은 벽체에서는 일정두께로 계획한다.
(3) 밑면의 길이
벽 높이 \(h\)의 2/5~2/3로 계획한다.
(4) 밑면의 두께
벽체 밑면에서의 두께와 동일한 값으로 계획하며 일반적으로 300 mm 이상으로 계획한다.
(5) 부벽의 간격
옹벽 높이의 1/2~2/3로 계획한다.
14.3.4 안정조건
KDS 14 20 74 기타 콘크리트구조 설계기준
4.1.1.2 안정조건
(1) 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
(2) 전도 및 지반지지력에 대한 안정조건은 만족하지만, 활동에 대한 안정조건만을 만족하지 못할 경우에는 활동방지벽 혹은 횡방향 앵커 등을 설치하여 활동저항력을 증대시킬 수 있다.
(3) 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 2.0배 이상이어야 한다.
(4) 지반에 유발되는 최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과할 수 없다.
(5) 지반의 허용지지력 \(q_a\)는 극한지지력 \(q_u\)의 \(1/3\)이어야 한다.
활동 안전율 산정식:
\[ F_s = \frac{R_v \tan\delta + C_a B}{P_h} > 1.5 \quad \text{(안전)} \]14.3.5 구조해석
KDS 14 20 74 기타 콘크리트구조 설계기준
4.1.2.1 저판
(1) 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
(2) 캔틸레버식 옹벽의 저판은 전면벽과의 접합부를 고정단으로 간주한 캔틸레버로 가정하여 단면을 설계할 수 있다.
(3) 부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 부벽 사이의 거리를 경간으로 가정한 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다.
4.1.2.2 전면벽
(1) 캔틸레버식 옹벽의 전면벽은 저판에 지지된 캔틸레버로 설계할 수 있다.
(2) 부벽식 옹벽의 전면벽은 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계할 수 있다.
(3) 전면벽의 두께는 KDS 14 20 72(4.3.2(3)) 내력벽체의 최소 두께 규정에 따라야 한다.
4.1.2.3 뒷부벽 및 앞부벽
(1) 뒷부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.
[Note] 뒷부벽을 설계할 때, 전면벽은 압축을 받으므로 고려하며, T형보(뒷부벽+전면벽)로 설계한다. 앞부벽을 설계할 때, 전면벽은 인장을 받으므로 고려하지 않으며, 직사각형보(앞부벽)로 설계한다.
4.1.3 구조 상세
(1) 부벽식 옹벽은 전면벽과 저판에 의해서 부벽에 전달되는 응력을 저항할 수 있도록 필요한 철근을 부벽에 KDS 14 20 52(4.1)의 규정에 따라 정착시켜야 한다.
(2) 활동에 대한 효과적인 저항을 위하여 저판의 밑면에 활동방지벽을 설치하는 경우 활동방지벽과 저판을 일체로 만들어야 한다.
(3) 옹벽을 설계할 때, 콘크리트의 수화열, 온도변화, 건조수축 등 부피변화에 대한 별도의 구조해석이 없는 경우 신축이음을 설치할 수 있으며, 부피변화에 대한 구조해석을 수행한 경우는 신축이음을 두지 않고 수평철근을 연속으로 배치할 수 있다.
14.3.6 철근배근
+ 해석값을 그대로 적용하되 철근의 배근방법은 기본배근에 추가배근을 하는 형식으로 배근하면 경제적인 설계가 된다. 철근 간격은 벽두께의 3배 이하, 또한 400 mm 이하로 하여야 하며, 수축과 온도변화에 의한 균열을 방지하기 위하여 벽의 노출면에 가깝게 수평·수직 두 방향으로 철근을 배치하고, 이 철근은 될 수 있는 대로 가는 것을 좁은 간격으로 배치하는 것이 좋다.
+ 부벽식 옹벽의 경우, 전면벽과 저판에 각각 인장 주철근의 20% 이상의 배력철근을 배치하여야 한다.
14.3.7 기타 고려사항
(1) 배수공 설치
옹벽에는 쉽게 배수될 수 있는 높이에 65 mm 이상의 지름을 가진 배수구멍을 4.5 m 정도의 간격으로 설치하고, 뒷부벽식 옹벽에서는 부벽의 각 격간에 1개 이상의 배수구멍을 설치하도록 한다.
옹벽의 뒤채움 속에는 배수구멍으로 물이 잘 모이도록 배수층을 두어 수압에 의한 영향을 받지 않도록 한다.
(2) 수축이음 및 신축이음
1) 수축이음: 옹벽 연직벽의 표면에는 연직방향으로 V형 홈의 수축이음을 두고 그 간격은 9 m 이하로 계획한다.
2) 신축이음: 신축이음은 30 m 이하로 계획한다.
[예제] 옹벽
[예제] 뒷부벽식 옹벽 (2026년 국가직 9급 토목설계)
뒷부벽식 옹벽에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 뒷부벽은 압축거동을 한다.
② 벽체는 뒷부벽으로 지지된 연속판으로 설계한다.
③ 뒷부벽은 저판에 고정된 변단면 T형 캔틸레버보로 설계한다.
④ 벽체 및 기초 슬래브의 양쪽 단부를 부벽에 지지된 캔틸레버보로 설계한다.
[풀이] 뒷부벽 사이의 벽체와 저판은 부벽을 지점으로 하는 연속판 또는 연속보 거동을 고려한다. 양쪽 단부가 지지된 부재를 캔틸레버보로 보는 ④의 설명은 부적절하다.
[답] ④
출처: 2026년 국가직 9급 토목설계 14번
[예제] 토압 (2019년 토목기사)
토압에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?
① 일반적으로 정지토압 계수는 주동토압 계수보다 작다.
② Rankine 이론에 의한 주동토압의 크기는 Coulomb 이론에 의한 값보다 작다.
❸ 옹벽, 흙막이벽체, 널말뚝 중 토압분포가 삼각형 분포에 가장 가까운 것은 옹벽이다.
④ 극한 주동상태는 수동상태보다 훨씬 더 큰 변위에서 발생한다.
[풀이]
(3) 옹벽은 강성체로서 변위에 따른 토압분포가 삼각형 분포에 가장 가까우며, 널말뚝은 앵커 위치에 따라 복잡한 분포를 보인다.
[답] 3
[예제] 안정조건 (2022년 토목기사)
옹벽의 설계 및 구조해석에 대한 설명으로 틀린 것은?
(1) 지반에 유발되는 최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과할 수 없다.
(2) 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 1.5배 이상이어야 한다.
(3) 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
(4) 캔틸레버식 옹벽의 저판은 전면벽과의 접합부를 고정단으로 간주한 캔틸레버로 가정하여 단면을 설계할 수 있다.
[풀이]
(2) 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 1.5배 → 2.0배 이상이어야 한다.
[답] 2
[예제] 안정조건 (2021년 토목기사)
옹벽의 설계에 대한 설명으로 틀린 것은?
❶ 무근콘크리트 옹벽은 부벽식 옹벽의 형태로 설계하여야 한다.
② 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
③ 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
④ 부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 부벽 사이의 거리를 경간으로 가정한 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다.
[풀이]
❶ 무근콘크리트 옹벽은 부벽식 → 중력식 옹벽의 형태로 설계하여야 한다.
[답] 1
[예제] 안정조건 (2020년 토목기사)
옹벽설계에서 안정조건에 대한 설명으로 틀린 것은?
❶ 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 1.5배 이상이어야 한다.
② 옹벽의 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
③ 지반에 유발되는 최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과하지 않아야 한다.
④ 전도 및 지반지지력에 대한 안정조건만을 만족하지 못할 경우 활동방지벽 혹은 횡방향 앵커 등을 설치하여 활동저항력을 증대시킬 수 있다.
[풀이]
❶ 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 1.5배 → 2.0배 이상이어야 한다.
[답] 1
[예제] 안정조건 — 뒷굽판 (2019년 토목기사)
캔틸레버식 옹벽(역 T형 옹벽)에서 뒷굽판의 길이를 결정할 때 가장 주가 되는 것은?
(1) 전도에 대한 안정 (2) 침하에 대한 안정
(3) 활동에 대한 안정 (4) 지반 지지력에 대한 안정
[풀이]
활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다. 뒷굽판의 길이를 늘이면 토압은 일정하고 활동에 대한 저항력은 증가한다.
[답] 3
[예제] 지반반력 (2019년 토목기사)
그림과 같은 캔틸레버 옹벽의 최대 지반반력(t/m²)은?
(1) 10 (2) 20 (3) 20/3 (4) 10/3
조건: \(V = 10\text{ t}\), \(e = 50\text{ cm} = 0.5\text{ m}\), 저판 폭 \(B = 3\text{ m}\), 단위폭 1 m
[풀이] 계산 단위: t, m
\[ f = \frac{V}{A} + \frac{M}{S} = \frac{10}{3 \times 1} + \frac{10 \times 0.5}{\dfrac{1 \times 3^2}{6}} = \frac{20}{3} \][답] 3
[예제] 안정조건 (2017년 공무원 9급)
그림과 같이 옹벽의 무게 \(W = 90\text{ kN}\)이고 옹벽에 작용하는 수평력 \(H = 20\text{ kN}\)일 때, 전도에 대한 안전율과 활동에 대한 안전율은?
(단, 옹벽의 저판콘크리트와 흙 사이의 마찰계수는 0.4, KDS 콘크리트구조기준 적용)
(1) 전도: 3.0, 활동: 1.5 (2) 전도: 3.0, 활동: 1.8
(3) 전도: 6.0, 활동: 1.5 (4) 전도: 6.0, 활동: 1.8
조건: 높이 3 m, 저판 폭 2 m, W 작용점은 저판 좌단에서 2/3 × 2 = 4/3 m, H 작용점은 바닥에서 1 m 높이
[풀이] 계산 단위: kN, m
(1) 전도에 대한 안전율
\[ FS = \frac{M_r}{M_o} = \frac{90 \times \left(2 \times \dfrac{2}{3}\right)}{20 \times 1} = 6 \](2) 활동에 대한 안전율
\[ FS = \frac{H_r}{H} = \frac{90 \times 0.4}{20} = 1.8 \][답] 4
[예제] 안정조건 (2017년 공무원 9급)
옹벽의 안정조건에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, KDS 콘크리트구조기준 적용)
(1) 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
(2) 지반에 유발되는 최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과할 수 없다.
(3) 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 2배 이상이어야 한다.
(4) 지반의 허용지지력은 지반의 극한지지력의 3배 이상이어야 한다.
[풀이]
(4) 지반의 허용지지력은 지반의 극한지지력의 3배 → 1/3배이어야 한다. (즉, \(q_a = q_u/3\))
[답] 4
[예제] 안정조건 (2016년 공무원 9급)
옹벽의 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
(1) 옹벽은 상재하중, 뒤채움 흙의 중량, 옹벽의 자중 및 옹벽에 작용하는 토압, 필요에 따라서는 수압에 견디도록 설계하여야 한다.
(2) 무근콘크리트 옹벽은 자중에 의하여 저항력을 발휘하는 중력식 형태로 설계하여야 한다.
(3) 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
(4) 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트 이상이어야 한다.
[풀이]
(4) 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 1배 → 2배 이상이어야 한다.
[답] 4
[예제] 안정조건 (2015년 공무원 9급)
일반적인 옹벽의 안정에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?
① 지반에 유발되는 최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과할 수 없다.
② 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
③ 전도 및 지반지지력에 대한 안정조건은 만족하지만, 활동에 대한 안정조건만을 만족하지 못할 경우에는 활동방지벽 혹은 횡방향 앵커 등을 설치하여 활동저항력을 증대시킬 수 있다.
④ 전도에 대한 저항 모멘트는 횡토압에 의한 전도 모멘트의 1.5배 이상이어야 한다.
(1) ①, ② (2) ②, ③ (3) ①, ②, ③ (4) ①, ③, ④
[풀이]
④ 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 1.5배 → 2배 이상이어야 한다. → ④ 틀림
[답] 3
[예제] 구조해석 (2022년 토목기사)
뒷부벽식 옹벽에서 뒷부벽을 어떤 보로 설계하여야 하는가?
(1) T형보 (2) 단순보 (3) 연속보 (4) 직사각형보
[풀이]
뒷부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.
[답] 1
[예제] 구조해석 (2024년 토목설계) [이의신청]
15. 옹벽 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 앞부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 뒷부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.
② 무근콘크리트 옹벽은 자중에 의하여 저항력을 발휘하는 중력식 형태로 설계하여야 한다.
③ 부벽식 옹벽의 전면벽은 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계할 수 있다.
④ 지반에 유발되는 최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과할 수 없다.
[풀이]
❶ 앞부벽 → 뒷부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 뒷부벽 → 앞부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.
[답] 1
[이의 제기] KDS 14 20 74 : 2021 기타 콘크리트구조 설계기준에 "(2)무근콘크리트 옹벽은 자중에 의하여 저항력을 발휘하는 중력식 형태로 설계하여야 한다."라는 문구가 명시되어 있으므로 ①뿐만 아니라 ②도 문제가 있다는 이의가 있었으나, 심사 결과 ①이 정답으로 인정됨.
[예제] 구조해석 (2021년 토목기사)
옹벽의 설계에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?
❶ 뒷부벽은 캔틸레버로 설계하여야 하며, 앞부벽은 T형보로 설계하여야 한다.
② 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
③ 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 2.0배 이상이어야 한다.
④ 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
[풀이]
❶ 뒷부벽은 캔틸레버 → T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 T형보 → 직사각형보로 설계하여야 한다.
[답] 1
[예제] 구조해석 (2020년 토목기사)
옹벽의 구조해석에 대한 설명으로 틀린 것은?
(1) 뒷부벽은 직사각형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 T형보로 설계하여야 한다.
(2) 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
(3) 캔틸레버식 옹벽의 저판은 전면벽과의 접합부를 고정단으로 간주한 캔틸레버로 가정하여 단면을 설계할 수 있다.
(4) 부벽식 옹벽의 전면벽은 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계할 수 있다.
[풀이]
(1) 뒷부벽은 직사각형보 → T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 T형보 → 직사각형보로 설계하여야 한다.
[답] 1
[예제] 구조해석 (2019년 토목기사 A)
옹벽의 구조해석에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 기타 콘크리트구조 설계기준에 따른다.)
(1) 부벽식 옹벽의 전면벽은 2변 지지된 1방향 슬래브로 설계하여야 한다.
(2) 뒷부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.
(3) 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
(4) 캔틸레버식 옹벽의 저판은 전면벽과의 접합부를 고정단으로 간주한 캔틸레버로 가정하여 단면을 설계할 수 있다.
[풀이]
(1) 부벽식 옹벽의 전면벽은 2변 지지된 1방향 슬래브 → 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계하여야 한다.
[답] 1
[예제] 구조해석 (2019년 토목기사 B)
옹벽의 토압 및 설계일반에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
(1) 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
(2) 뒷부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계하여야 한다.
(3) 뒷부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 직사각형 보로 설계하여야 한다.
(4) 지반에 유발되는 최대 지반반력이 지반의 허용지지력을 초과하지 않아야 한다.
[풀이]
(2) 부벽식 옹벽의 저판 → 전면벽은 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계하여야 한다. (저판은 고정보 또는 연속보)
[답] 2
[예제] 구조해석 (2019년 토목기사 C)
옹벽의 구조해석에 대한 내용으로 틀린 것은?
(1) 부벽식 옹벽의 전면벽은 3변 지지된 2방향 슬래브로 설계할 수 있다.
(2) 캔틸레버식 옹벽의 전면벽은 저판에 지지된 캔틸레버로 설계할 수 있다.
(3) 뒷부벽은 T형 보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 직사각형 보로 설계하여야 한다.
(4) 부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 부벽의 높이를 경간으로 가정한 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다.
[풀이]
(4) 부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 부벽 높이 → 사이의 거리를 경간으로 가정한 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다.
[답] 4
[과제] 벽체 배근
[도면] 벽체 배근
참조: 철근콘크리트 구조일반사항 (230912 가온구조, 전북교육청)
6.1 벽체배근 상세
(1) 최상층 벽체 배근
(2) 일반층 벽체 배근
(3) 벽체-보 배근 상세
6.2 벽체 단부보강 상세
(1) 일자형 벽체
(2) 모서리 벽체
(3) T형 벽체
6.3 벽체 수직철근 이음
(1) 일반적인 경우
(2) 복배근에서 단배근으로 바뀔 경우
(3) 상하 철근 간격이 다를 경우
(4) 상하 벽체 두께가 다를 경우
6.4 최하층 벽체와 기초 접합부
(1) 내부벽체
(2) 외부벽체(지하외벽)
6.5 벽체 개구부 보강
[예제] KCI 예제
[KCI 예제] 제11장 벽체
[참조] 한국콘크리트학회, 콘크리트구조 학회기준 예제집, 기문당, 2020.12.
예제 11.1 실용설계법을 이용한 내력벽체의 설계
예제 11.2 세장한 벽체의 대체설계법을 이용한 벽체 설계
예제 11.3 압축부재로서의 벽체의 설계
예제 11.4 전단벽의 설계
[KCI 예제] 제13장 옹벽 및 지하외벽
[참조] 한국콘크리트학회, 콘크리트구조 학회기준 예제집, 기문당, 2020.12.
예제 13.1 역 T형 옹벽
예제 13.2 지하층 외벽의 설계 - 1방향 벽체
예제 13.3 지하층 외벽의 설계 - 3변 고정벽체
[Excel 예제] 벽체 P-M 곡선
- 콘크리트 \(f_{ck} = 24\text{ MPa}\)
- 수직철근 D10@300, \(f_y = 400\text{ MPa}\)
- 벽체 두께 200 mm, 벽체 길이 5,000 mm
- 콘크리트 \(f_{ck} = 24\text{ MPa}\)
- 벽체 두께 \(h = 200\text{ mm}\), 벽체 전체길이 \(l_w = 6{,}700\text{ mm}\), 수직철근 D10@300, \(f_y = 400\text{ MPa}\)
- 경계요소 두께 = 200 mm, 길이 = 800 mm, 수직철근 8-D16, \(f_y = 400\text{ MPa}\)
[Excel 예제 10.1] 벽체: P-M 곡선
[참조] 이영욱, 송진규, 엑셀을 이용한 철근콘크리트 설계, 동화기술, 2012
횡좌굴이 방지된 벽체에 대하여 약산식을 이용하여 다음과 같은 벽체의 P-M 곡선을 작성하여라.
[풀이] 단위: N, mm → MPa
1. 구조재료: \(f_{ck} = 24\text{ MPa}\), \(f_y = 400\text{ MPa}\), \(\beta_1 = 0.80\)
2. 벽체단면: 벽체 길이 \(l_w = 5{,}000\text{ mm}\), 벽체 두께 \(h = 200\text{ mm}\)
3. 철근: D10@300 mm
\[ \rho_v = \frac{2A_s}{hs} = \frac{2 \times 71.33}{200 \times 300} = 0.00237 \geq 0.0012 \quad \text{(O.K)} \] \[ A_{st} = \rho_v l_w h = 0.00237 \times 5000 \times 200 = 2377.66\text{ mm}^2 \]4. 최대축력
\[ P_n = 0.85 f_{ck}(l_w h - A_{st}) + f_y A_{st} = 0.85 \times 24(5000 \times 200 - 2377) + 400 \times 2377 = 21{,}303\text{ kN} \]5. 약산식에 의한 전단벽의 휨강도 (PCI 약산식)
\[ M_n = 0.5 A_{st} f_y l_w \left(1 + \frac{P_u}{A_{st} f_y}\right)\left(1 - \frac{c}{l_w}\right) \quad (10.2a) \] \[ \frac{c}{l_w} = \frac{\omega + \alpha}{2\omega + 0.85\beta_1} \quad (10.2b) \] \[ \omega = \frac{A_{st}}{l_w h} \cdot \frac{f_y}{f_{ck}} \quad (10.2c), \qquad \alpha = \frac{P_u}{l_w h f_{ck}} \quad (10.2d) \] \[ \varepsilon_t = \frac{l_w - c}{c} \times 0.0033 \quad (10.3) \][Excel 예제 10.2] 벽체: 특수전단벽 P-M 곡선
[참조] 이영욱, 송진규, 엑셀을 이용한 철근콘크리트 설계, 동화기술, 2012
횡좌굴이 방지된 벽체에 대하여, 다음과 같이 경계요소를 갖고 있는 특수전단벽의 P-M 곡선을 작성하여라.
[Note] VBA 등의 매크로 기능을 사용할 경우, 엑셀 확장자가 xlsx → xlsm으로 변경됨
특수전단벽은 지진에 대하여 저항력을 향상하기 위하여 벽체의 단부에 경계요소(boundary element, BE)를 설치한 것이다. 즉, 벽체의 단부를 기둥의 경우와 같이 폐쇄형 후프(closed hoop)를 배근하여 횡구속력을 향상시킨 것이다. 특수전단벽의 벽체 내부는 일반 전단벽과 동일하게 수직과 수평철근으로 구성되어 있다. 이 경우의 휨공칭강도는 식 (10.2)를 사용하여 산정할 수 있다. 이 때 \(A_{st}\)는 벽체내부와 경계요소 내의 수직철근의 면적을 더한 값이다.