N치 기반 지내력 추정

(1) 경험식(간이식)을 이용한 방법

현장에서 가장 신속하게 사용하는 방법으로, 주로 사질토(모래) 지반에 적용된다. Meyerhof(메이어호프) 등이 제안한 식을 바탕으로 허용지내력을 산정한다.

• 일반적인 경우: $$q_a \approx 10N \, \rm{(kN/m^2)}$$
• 지하수가 높은 경우 (침수 시): 지하수위가 기초 면보다 높을 때는 부력 및 유효응력 감소를 고려하여 위 값의 약 1/2 ~ 2/3인 $$q_a \approx 6.7N$$을 적용한다.

(2) 토질 정수를 통한 이론적 방법

N치를 직접 지내력으로 바꾸지 않고, 지반의 강도 정수인 내부마찰각(\(\phi\))이나 점착력(\(c\))을 먼저 추정한 뒤 지지력 공식(Terzaghi 등)에 대입하는 방법입니다.

1) 사질토(\(\phi\))
   Dunham 식 등을 사용하여 \(\phi = \sqrt{12N} + 15 \sim 25\)로 추정한다.
2) 점성토(\(c\))
   Terzaghi 식에 따라 \(c \approx 0.0625N \, (\rm{kgf/cm^2)}\)으로 추정한다.

(3) N치별 지반 상태 요약표

(4) SOG 슬래브와 지반 지내력

1) SOG(Slab On Grade)의 특징

SOG는 별도의 기초 없이 지반 위에 직접 타설되는 슬래브이다. 하중이 넓은 면적으로 분산되므로 단위 면적당 가해지는 압력은 낮으나, 부등 침하를 방지하기 위한 지반의 균질성과 지반 반력 계수가 설계의 핵심 요소이다.

2) N치를 이용한 허용지내력(\(q_a\)) 산정

SOG 하부 지반의 N값이 확인된다면, 앞서 언급한 Meyerhof의 경험식을 적용하여 대략적인 설계 허용지내력을 산정할 수 있다.

• 산정식 $$q_a \approx 10N \times f \, \rm(kN/m^2)$$
• 보정계수(\(f \))
  SOG는 기초 폭(\(B\))이 매우 크기 때문에 침하량 제어가 중요하다. 일반적으로 보수적인 설계를 위해 보정 계수를 적용하거나 10N ~ 12N 범위를 검토한다.

3) 지반 반력계수(\(k_s\))와의 관계

SOG 설계 시 구조 계산서에는 지내력과 함께 지반 반력계수가 필요하다. 이는 지반을 스프링으로 가정했을 때의 강성으로, N치를 통해 다음과 같이 추정할 수 있다.

N치를 이용한 \(k_s\) 추정 (도로교설계기준 등) $$k_s \approx 0.12 \times 80N \, \rm(kN/m^3)$$ 또는 일반적으로 $$k_s \approx 2,000 \sim 4,000 \times N$$ 범위를 참고치로 활용한다.

4) 실무적용 요약

[주의]
SOG 하부에 암반이 있더라도 표층이 연약하거나 메우기 토사인 경우, N값이 낮게 나올 수 있다. 이 경우 반드시 잡석 다짐(Thk 200~300mm)이나 버림 콘크리트를 통해 지반을 보강한 후의 지내력을 기준으로 설계해야 한다.