7장 기초

얕은 기초(Shallow Foundation)이란 지표면 가까이에 놓이는 기초를 말한다. 보통 기초 저면이 지표면에서 깊이 3m 이내에 시공된다.

▪ 기초 요건: 근입깊이, 지지력, 침하, 시공성, 경제성
▪ 전단파괴: 전반, 국부, 펀칭
▪ 극한지지력
- Terzaghi 공식
- Meyerhof 수정식

▪ 접지압 분포: 연성 vs 강성기초
▪ 침하: 즉시 + 1차 압밀 + 2차 압밀

★ 사질토: 침하량 ∝ 비선형, 지지력 ↑
★ 점성토: 침하량 ∝ 시간, 지지력 일정

[공식] 침하 특성 및 즉시침하

▪ 사질토 침하 \[ S_f = S_p \left( \frac{2B_f}{B_f + B_p} \right)^2 \] ▪ 점성토 침하 \[ S_f = S_p \cdot \frac{B_f}{B_p} \] ▪ 즉시침하 (탄성론) \[ S_i = \frac{q_0 \cdot B (1 - \mu^2)}{E} \cdot I_p \]

[공식] 지지력 공식

▪ 일반형 \[ q_u = cN_c + \gamma D_f N_q + \frac{1}{2} \gamma B N_\gamma \] ▪ Terzaghi \[ q_u = \alpha c N_c + \beta \gamma B N_\gamma + \gamma D_f N_q \] ▪ Meyerhof \[ q_u = \alpha c N_c s_c d_c i_c + \beta \gamma B N_\gamma s_\gamma d_\gamma i_\gamma + \gamma D_f N_q s_q d_q i_q \] ▪ Skempton (포화 점성토) \[ q_u = c N_c + \gamma D_f \] ▪ 허용지지력 \[ q_a = \frac{q_u}{F_s} \]

깊은 기초(말뚝)

▪ 말뚝 vs 피어 (750mm 기준)
▪ 주면마찰력:
\[ \begin{aligned} f_s &= \alpha c_u \\ f_s &= \beta \sigma'_v \\ Q_s &= f_s A_s \\ \end{aligned} \]
▪ 선단지지력:
\[ q_u = cN_c + \gamma D_f N_q \]
▪ 부마찰력:
\[ Q_u = Q_p + Q_s - Q_{ns} \]

[공식] 말뚝 지지력 (선단 + 마찰)

▪ 총지지력 \[ Q_a = \frac{Q_p + Q_s}{F_s} \] ▪ 선단지지력 \[ Q_p = A_b \cdot (c N_c + \gamma D_f N_q) \] ▪ 주면마찰력 \[ Q_s = A_s \cdot f_s \quad \text{where} \quad f_s = \alpha c_u \quad \text{or} \quad K_0 \tan \phi' \cdot q' \]

깊은 기초(말뚝) 설계

▪ IGM 고려
▪ LRFD \[ \phi R_n \geq \gamma_i Q_i \] ▪ 관측설계법: 현장 계측 기반, 역해석

기타 말뚝

▪ 모노파일, 석션파일, 복합말뚝, 뗏목기초
▪ SLP: 부마찰력 저감용
▪ 성토지지말뚝: 성토 하중 직접 전달
▪ 마이크로말뚝, 그물망식, 헬리컬말뚝 등

[공식] 군말뚝 침하

▪ Vesic \[ S_g = S_t \cdot \sqrt{\frac{B_g}{D}} \] ▪ Meyerhof \[ S_g = \alpha q I \cdot \sqrt{\frac{B_g}{N}} \]

[공식] 부마찰력 및 설계 조건

▪ 부마찰력 반영 \[ Q_a = \frac{Q_p + Q_s - Q_{ns}}{F_s}, \quad \text{또는} \quad Q_a = \frac{Q_p + Q_s}{F_s} > Q_d + Q_i \]
▪ 선단지지력 (현타말뚝) \[ q_f = q_u (N_\phi + 1), \quad N_\phi = K_p = \tan^2\left(45^\circ + \frac{\phi}{2} \right) \]
▪ 주면마찰력 (FHWA, AASHTO 등 기준 적용 가능)