지지력 vs 지내력 [YouTube]

[참조] 10장 조사 및 시험: 평판재하시험(PBT)

(1) 지지력 vs 지내력

지지력 (Load Capacity, 支持力)
지반 또는 말뚝 등이 지지할 수 있는 최대 하중 또는 하중강도로서, 극한지지력을 의미한다. 흔히 말뚝의 극한지지력으로도 불린다.
지내력 (Bearing Capacity, 地耐力)
지반이 구조물에 피해를 주지 않는 정도의 침하량에서 버틸 수 있는 지지력으로, 땅의 허용지지력을 의미한다.

(2) 허용지내력이란?

기초 밑면의 허용지내력(Allowable Bearing Capacity)이란, 지반이 구조물의 하중을 침하나 파괴 없이 장기적으로 견딜 수 있는 단위면적당 최대 하중을 의미한다. 이는 지반의 안전성 확보와 구조물의 침하 방지를 위해 필수적인 개념이다.

(3) 허용지지력 산정

허용지지력(Allowable Load Capacity)은 극한지지력(\( q_u \))에 안전율(\( F_s \))을 적용하여 산정되며, 다음의 식으로 표현된다.

\[ q_{allow} = \frac{q_u}{F_s} \]

예를 들어, 극한지지력이 600 kN/m²이고 안전율이 3.0일 경우, 허용지지력은 200 kN/m²가 된다.

(4) 관련 기준 및 유의사항

지반조사를 통한 실제 지지력 확보는 필수적이다 (SPT, CPT, 현장재하시험 등).
허용지지력은 파괴 기준 외에도 침하 한계(예: 25mm 이내) 기준을 함께 고려해야 한다.

1) 국토안전관리원

[부록 D] 기초 및 지하구조

D.3. 기초의 지지력

(1) 기본 원칙

기초의 안전성은 기초의 기대지지력에 기초하여 평가한다. 기초의 기대지지력은 지반조사에 의한 극한지지력으로 결정하거나 설계도서에 명시된 허용지지력과 그에 포함된 안전율을 고려하여 다음 식으로 산정할 수 있다.

\begin{align} q_c &= \phi \,(3.0 \, q_{\mathrm{all}}) \tag{D.3.1}\\[6pt] Q_c &= \phi \,(3.0 \, Q_{\mathrm{all}}) \tag{D.3.2} \end{align}

여기서

\( q_c \) : 얕은기초의 기대지지력 (MPa)
\( q_{all} \) : 설계도서에 명시된 얕은기초의 중력하중 설계용 허용지지력 (MPa)
\( Q_c \) : 말뚝기초의 기대지지력 (kN)
\( Q_{all} \) : 설계도서에 명시된 말뚝기초의 중력하중 설계용 허용지지력 (kN)
\( \phi \) : 강도감소계수로서 성능기반의 선형절차 및 비선형절차에 모두 1.0을 적용

(2) 설계도서에 허용지지력이 없는 경우

허용지지력이 명시된 설계도서가 없는 경우에는 「건축구조기준」에 따른 고정하중의 1.0배와 활하중의 0.25배를 적용한 경우의 기초반력을 허용지지력으로 간주할 수 있다.

(3) 설계도서에 하중 및 기초 규격이 명시된 경우

설계도서에 고정하중, 활하중 및 기초의 규격이 명시된 경우, 설계에 적용된 고정하중의 1.0배와 활하중의 1.0배를 적용한 경우의 기초반력을 허용지지력으로 간주할 수 있다. 중축된 건물의 설계 당시 활하중은 중축설계에 적용된 활하중으로 본다.

(4) 적용 조건

(2)와 (3)을 적용하기 위해서는 현재 사용 중인 하에서 침하 등의 문제가 없음을 확인하여야 한다.

2) "건축법" 하위규정인 "건축물의 구조기준등에 관한 규칙 제18조"

지반조사를 수행하지 않는 경우 허용지내력을 규정하고 있다.

제4절 기초의 구조기준 〈신설 2009. 12. 31.>

제18조(허용지내력)
지반의 허용지내력(許容地耐力)은 「건축구조기준」에 따른 지반조사 및 하중시험에 의하여 정하여야 한다. 다만, 지반조사 및 하중시험에 의하지 아니하는 경우에는 별표 8에 따른 값으로 할 수 있다. 〈개정 2009. 12. 31.〉

제19조(기초)
① 직접기초는 상부구조의 하중을 기초지반에서 직접 부담하되, 기초밑면의 지반에 작용하는 압력이 허용지내력을 초과하지 아니하도록 하여야 한다. 〈개정 2009. 12. 31.〉
② 말뚝기초는 말뚝의 부재력이 말뚝의 허용지지력을 초과하지 않도록 하여야 하며, 침하 등에 의하여 상부구조에 유해한 영향을 미치지 아니하도록 하여야 한다. 〈개정 2009. 12. 31.〉

■ 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 [별표 8] <개정 2021. 8. 27.>
지반의 허용지내력(제18조 관련) (단위: kN/m²)
지반분류	지반	장기응력에 대한 허용지내력	단기응력에 대한 허용지내력
경암반	화강암·섬록암·편마암·안산암 등의 화성암 및 굳은 역암 등의 암반	4,000	각각 장기응력(연속적으로 작용하는 하중)에 대한 허용지내력 값의 1.5배로 한다.
연암반	판암·편암 등의 수성암의 암반	2,000
연암반	혈암 등 연암반	1,000
자갈·모래·점토류	자갈	300
	자갈과 모래의 혼합물	200
	모래섞인 점토 또는 롬토	150
	모래 또는 점토	100

3) KDS 41 19 00 건축물 기초구조 설계기준

4.2 얕은기초의 추정 지지력

4.2.1 하중조합

표 4.2-1의 얕은기초의 추정 지지력은 KDS 41 12 00(1.7.2)에서 규정한 허용응력설계법의 하중조합을 적용하여야 한다.

4.2.2 추정 지지력

(1) 지표면에 가까운 지반의 설계지지력은 더 큰 지지력값의 사용을 입증한 자료를 제출하여 승인을 받지 않는 한, 표 4.2-1에서 규정한 값을 초과하여서는 아니 된다. 담당원은 지반의 분류, 강도 또는 압축성에 관하여 의심스러운 경우 2.5.2의 요구사항에 따른다.

(2) 추정 지지력은 물리적 특성과 성질이 유사한 토질에 적용한다. 진흙, 유기질 실트, 유기질 점토, 토탄 또는 검증되지 않은 매립토는 그러한 지지력을 입증할 자료를 제출하지 않는 한 추정 지지력을 사용할 수 없다.

(3) 예외적으로 담당원이 진흙, 유기질 실트 또는 검증되지 않은 매립토의 지지력이 경한 또는 임시 구조물을 지지하는 데 적합하다고 판단한 경우에는 추정 지지력을 사용할 수 있다.

■ 표 4.2-1 얕은기초의 추정 지지력
지반분류별 얕은기초 추정 지지력
지반분류	수직 지지력 (kN/m²)	횡방향 지지력 (kN/m²/0.3 m)³⁾	횡방향 활동저항
			마찰계수¹⁾	점착력 (kN/m²)²⁾
1. 결정질 기반암	580	57.5	0.70	–
2. 퇴적암 및 엽리성암 (Sedimentary and foliated rock)	190	19.2	0.35	–
3. 모래질 자갈/자갈 (GW 및 GP)	140	9.6	0.35	–
4. 모래, 실트질 모래, 점토질 모래, 실트질 자갈 및 점토질 자갈 (SW, SP, SM, SC, GM 및 GC)	100	7.2	0.25	–
5. 점토, 모래질 점토, 실트질 점토, 점토질 실트, 실트 및 모래질 실트 (CL, ML, MH 및 CH)	70	4.8	–	6.2

1) 마찰계수는 고정하중에 곱한다.

2) 점착력에 의한 횡방향활동저항력은 접촉력에 접촉면적을 곱하여 구하며 4.2.3.2(3)의 제한에 따른다.

3) 0.3 m에 대한 지지력(kN/m²)이다.