1. 개설 : 기초는 상부 구조물과 지반의 사이에서 상부 하중을 견고한 지반에 전달하여 기초가 상부 하중에 의한 지반의 전단 파괴와 과도한 침하가 발생하지 않도록 하고 상부 구조물이 안정한 상태에서 기능을 발휘하도록 하는 하부 구조물을 의미한다. 기초의 형식은 얕은 기초와 깊은 기초로 대별하며 견고한 지지층이 지표면 근처에 있으면 얕은 기초를 적용하고 양질의 지지층이 깊게 있는 경우에는 깊은 기초를 적용한다. 얕은 기초는 기초의 깊이가 기초의 최소 폭보다 크지 않은 기초로서 기초 지반의 지지력으로 상부 하중을 지지하며 깊은 기초는 기초 깊이가 기초 최소 폭의 4배보다 크고 상부 구조물의 하중을 기초의 선단 지지력과 주면 마찰력에 의해서 지지한다.
(1) 기초의 구비 조건
1) 동결·융해와 세굴 등에 안전한 최소 근입 깊이를 가져야 한다.
2) 안전하게 하중을 지지하고 침하가 허용치를 넘지 않아야 한다.
3) 기초의 시공이 기술적으로 가능하고 내구적이며 경제적이어야 한다.
(2) 기초 형식의 선정시 고려 사항
1) 기초 지반의 지지력과 침하량은 상부 구조물에 작용하는 하중의 종류와 크기에 따라 결정된다.
2) 기초가 설치되는 지반의 공학적 특성을 조사하여 지반의 지지력과 침하량을 고려한 기초 형식을 선정해야 한다.
3) 상부 구조물과의 상대적인 연성을 충분히 반영한다.
4) 시공 위치(육상, 수상), 시공 심도, 기초의 단면적, 작업 공간의 여유, 소음과 진동의 영향과 같은 시공조건과 공사의 시기 및 공사 기간을 고려한다.
2. 얕은 기초 : 얕은 기초는 상부 구조물의 하중을 기초 하부 지반에 전달시켜 주는 근입 깊이가 얕은 기초로서 압축성이 큰 지층이 없을 때 지반에 직접 설치하는 것을 직접 기초라고 하며 하중 전달하는 기둥의 하부를 넓힌 형식은 확대 기초라고 한다. 얕은 기초는 기초의 최소폭과 근입 깊이의 비가 1.0 이하인 경우이나 그 비가 3.0 ~ 4.0 이하인 경우에도 얕은 기초에 속한다.
(1) 얕은 기초의 형식 : 얕은 기초는 형식과 기능에 따라 확대 기초, 복합 확대 기초, 벽 기초 및 전면 기초로 분류하며 공사비, 지반 조건, 상부 구조물의 종류, 지형, 편심 등을 고려하여 기초 형식을 결정한다.
- 확대 기초 : 확대 기초는 상부 구조물에서 전달되는 하중이 지반의 허용 지지력 이하가 되도록 기둥이나 벽의 하단을 확대한 기초로서 한 개의 기둥만을 지지하는 독립 확대 기초, 2개 이상의 기둥을 지지하는 복합 확대 기초, 지중으로 연장된 긴 벽체로 하중을 전달하는 벽 기초가 있다.
- 전면 기초 : 전면 기초는 지지층 위에 상부 구조물의 벽체나 기둥 전부를 하나의 기초 슬래브로 지지하는 형식으로 전단면이 단일 슬래브 형식의 기초이다. 일반적으로 확대 기초의 저면적이 증가하여 기초 면적의 합계가 시공 면적의 2/3을 초과하면 기둥 하중 등을 하나의 기초판으로 지지하는 전면 기초가 경제적이다.
(2) 얕은 기초의 전단 파괴 양상 : 얕은 기초 아래에 있는 흙이 파괴될 때의 거동은 기초에 작용하는 하중에 의하여 기초 아래에 있는 흙은 아래로 가라앉고 주위에 있는 흙은 옆으로 밀려서 부풀어 오르며 흙의 이러한 파괴 형태는 기초의 지지력 공식을 유도하는 기본 개념을 제시하고 있다.
1) 전반 전단 파괴 : 전반 전단 파괴는 조밀한 모래나 단단한 점성토 지반과 같이 압축성이 작은 지반에서 발생한다. 이러한 지반에 설치한 연속 기초에서 작용 하중이 커지면 기초의 침하가 증가하고 하중이 어느 단계에 도달하면 기초를 지지하는 흙에서 갑작스러운 파괴가 발생한다. 흙의 파괴면은 지표면까지 확장되고 기초 지반에 융기가 일어난다.
2) 국부 전단 파괴 : 국부 전단 파괴는 중간 정도 다짐 상태의 모래나 점성토에서 발생한다. 이러한 지반 위에 설치한 기초에 작용하는 하중이 어느 정도 커지면 침하가 크게 증가하지만 뚜렷한 정점은 나타나지 않는다. 이 경우에는 기초의 침하량이 상당히 크게 발생되어야 흙의 파괴면이 지표면까지 확장될 수 있다.
3) 관입 전단 파괴 : 관입 전단 파괴는 대단히 느슨한 모래에서 일어나며 기초 아래에 있는 흙이 가라 앉기만 하고 부풀어 오르는 현상이 나타나지 않는 흙의 파괴 형태이다. 매우 느슨한 흙 위에 놓인 기초의 하중-침하량 곡석은 경사가 급하게 되어 직선에 가깝게 되고 흙의 파괴면은 지표면까지 확산되지 않는다. 흙이 국부 전단 파괴에 도달하여 침하량이 증가하기 시작하면 증가량의 예측이 어려우므로 국부 전단 파괴가 일어날 때의 압력을 지지력으로 하고, 전반 전단 파괴는 지지력의 극한 상태를 의미하므로 이때의 압력을 극한 지지력이라고 한다. 허용 지지력은 극한 지지력을 안전율로 나눈 것으로 한다.
(3) 얕은 기초의 지지력 : 얕은 기초의 지지력은 기초 저면의 지지력과 측면 저항의 합으로 나타내며 저면 지지력은 지반 내에서 소성 유동이 일어날 때 기초 저면에 가해지는 압력의 크기에 의하여 결정되고 측면 저항은 기초의 외측면과 흙 사이에 작용하는 마찰 저항과 점착 저항에 의해서 결정된다.
1) 얕은 기초의 지지력 공식 : 얕은 기초의 극한 지지력은 전단 파괴 양상을 고려하여 산정 방법을 적용하고 전단 파괴 양상은 지반의 밀도, 기초의 근입 깊이, 기초 형상의 영향을 받으며 Terzaghi, Meyerhof, Hansen 등이 이론적인 극한 지지력의 산정 방법을 제시하였다.
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