얕은 기초
- [용어] 직접기초(Direct Foundation)
일반적으로 "얕은 기초"와 "직접 기초"는 같은 개념으로 사용된다. 직접기초는 기초와 지반 사이의 직접적인 연결을 의미한다. 따라서 얕은 기초가 더 널리 사용되는 용어이다. - [용어] 확대기초 (Spread Foundation / Spread Footing))
기초 바닥 면적을 넓혀 상부 구조물에서 오는 하중을 지반에 분산시키는 얕은 기초 중에 하나이다.
얕은 기초(Shallow Foundation)이란 지표면 가까이에 놓이는 기초를 말한다. 보통 기초 저면이 지표면에서 깊이 3m 이내에 시공된다.
▪ 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
출처: https://blog.naver.com/kks9318/
[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)
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[예제] 말뚝의 허용지지력 산정
말뚝의 시공방법 (예: PRD, RCD 등)
▪ 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
▪ LRFD \[ \phi R_n \geq \gamma_i Q_i \] ▪ 관측설계법: 현장 계측 기반, 역해석
기타 말뚝
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병용기초(이종기초와 말뚝전면복합기초)
▪ 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)