- Terzaghi의 지지력 공식 : Terzaghi의 지지력 공식은 편심이 아닌 수평 기초에 적용하며 경사 하중이나 편심 하중에 의한 모멘트가 작용하는 기둥이나 경사진 기초에는 적합하지 않다. 그러나 산정 결과가 매우 안전 측이며 계산이나 도표의 이용이 용이하다. Terzaghi는 기초에 의한 지반 파괴의 형상을 직선과 대수나선의 결합으로 가정하고 Prandtl의 개념을 확장하여 기초 저면의 상부에 있는 흙의 자중을 고려하는 극한 지지력을 유도하였다. Terzaghi는 기초 바닥이 거칠면 흙쐐기가 기초의 일부분처럼 작용하며 기초 바닥 위에 있는 흙은 등가 상재 하중으로만 고려하여 그 흙의 전단 강도를 무시하고 기초의 극한 지지력을 산정하였다.
- Meyerhof의 지지력 공식 : 연속 기초에서 Terzaghi는 기초 바닥 위에 있는 흙을 상재 하중으로 가정하였으나 Meyerhof는 기초 바닥의 바로 아래에 쐐기형 파괴체의 각도가 다르며 파괴면이 내수 나선과 직선으로 교차하여 지표면까지 연장되는 파괴 형상을 가정하여 극한 지지력 공식을 유도하였고 Terzaghi 공식과 동일한 혀애로 나타낼 수 있다. 기초 바닥 아래의 쐐기형 파괴체에서 Terzaghi는 ∝=45º+∮/2로 가정하였다. 그리고 Terzaghi는 기초 저면보다 위쪽에 있는 지반의 전단 저항을 무시하고 단순히 상재 하중으로 처리하였으나 Meyerhof는 기초 저면보다 위쪽에 있는 지반의 전단 저항을 고려하였다. Terzaghi의 지지력은 연속 기초에 대한 것이므로 기초 형상이 원형이나 직사각형에서는 그대로 사용할 수 없다. 따라서 Meyerhof는 기초의 형상, 근입 깊이에 대한 영향, 기초에 하중이 기울어져서 작용할 때에 대한 보정을 하여 지지력 공식을 다음과 같이 제시하였다.
2) 현장 시험에 의한 지지력 산정 : 기초의 지지력은 현장에서 실시한 원위치 시험에서 구할 수 있으며, 지지력 산정에 활용하는 원위치 시험에는 표준관입시험, 콘 관입 시험, 평판 재하시험 등이 있다.
3) 지지력에 대한 지하 수위의 영향 : 지지력 공식에 사용되는 흙의 단위 중량은 유효 단위 중량이므로 지하 수위가 기초 부근에 위치하면 지지력에 큰 영향을 미친다. 지하수위가 지표면과 일치하는 경우에는 지지력 공식의 제2항과 제3항과의 단위 중량은 수중 단위 중량을 사용해야 하므로 지지력이 반감된다. 지지력에 영향을 미치지 않는 지하수위의 위치는 기초바닥 아래에 기초 폭과 같은 깊이에 있는 것으로 가정할 수 있으며 지하수위가 기초 바닥보다 위에 위치할 때에는 평균 단위 중량을 구하여서 적용한다.
(4) 기초의 침하 : 하중이 작용할 때에 기초의 침하량은 하중 강도와 지반의 성질에 의하여 결정된다. 기초는 지지력과 함께 기초에 작용하는 하중으로 인한 침하량을 산정해야 하고 이 침하량은 상부 구조물의 기능에 따라 달라지는 허용 침하량보다 작아야 한다. 실제의 흙은 비균질, 비등방성이고 흙의 탄성계수도 지표면에서 깊어질수록 증가하므로 흙의 거동과 일치하는 침하량의 예측은 매우 어렵다.
1) 기초의 침하 : 즉시침하는 지반에 하중이 가해지면서 거의 동시에 발생하는 침하이며 사질토와 같이 투수계수가 큰 흙이나 조립토에서는 즉시 침하의 영향이 중요하다. 압밀 침하는 흙 속의 간극수가 소산 되면서 발생하는 침하이므로 시간에 의존하여 발생하고 2차 압밀 침하는 과잉 간극수압이 소산 된 후에도 장기간에 걸쳐서 발생하는 침하이다. 투수성이 낮은 포화된 점성 토지반에서는 압밀 침하가 탄성 침하에 비하여 매우 크고 중요한 침하이다.
2) 기초의 침하 원인 : 구조물을 압축성이 큰 포화 점성토 또는 느슨한 포화 사질토지반에 축조하는 경우, 팽창성 지반이나 붕괴가 우려되는 지반에 구조물을 축조하는 경우, 기초 지반 하부의 연약층 두께가 불규칙한 경우, 기초지반이 과도한 침하나 부등침하가 예상되는 경우에는 기초지반의 개량과 주입 공법에 의하여 지반을 보강하고 구조물을 축조한 후에도 계측을 시행하여 안정성을 확인해야 한다.
3) 강성 기초와 유연성 기초의 접촉 압력과 침하량 : 기초 바닥과 지반 사이에 작용하는 압력을 접촉 압력이라고 하며 기초 바닥에 작용하는 모멘트와 전단력의 산정을 위하여 접촉 압력의 분포를 알아야 한다. 포화 점성토와 같이 균질하고 탄성적인 틍방성 지반에 등분포 하중이 작용하여 발생하는 즉시 침하의 형상은 접시처럼 오목하여 재하 면적의 바깥까지도 침하가 발생한다. 그러나 사질토 지반에서는 기초 자체의 구속 효과 때문에 모래의 탄성 계수는 재하 중심에서 더 크고 양단에서는 더 작아서 침하 형상은 점성토와는 반대로 양단이 중심부보다 더 크다. 이러한 침하 형상을 나타내는 것은 유연 송 기초의 경우이므로 접촉 압력은 전 기초 바닥에 걸쳐서 균등하다. 그러나 콘크리트와 같은 강성 기초가 등분포 하중을 받으면 침하량은 기초 전면적에 걸쳐서 일정하지만 압력의 분포는 균등하지 않다. 포화된 점성토 지반에 설치한 원형 강성 기초는 접촉 압력의 분포가 양단에서 크고 중심부가 작으며 중심의 압력은 평균 압력의 1/2 정도이다. 그러나 사질토 지반에서는 접촉 압력이 중심에서 최대이고 양단으로 갈수록 감소하며 기초가 지표면 아래로 내려갈수록 균질해진다.
4) 침하의 형태와 허용침하량 : 침하는 균등 침하, 전도, 부등 침하의 형태로 나타나며 허용 침하량은 구조물의 종류, 크기, 위치, 용도 및 침하 양상, 원인, 침하 속도 등에 따라서 변화한다. 기초는 지반의 전단 파괴와 과도한 침하나 부등 침하에 대해서 안전해야 한다. 점성토 지반의 지지력은 기초의 폭과 무관하게 일정하고 사질토 지반에서는 지지력이 기초의 폭에 비례하여 증가한다. 그러나 기초의 침하는 기초 폭이 클수록 증가하므로 침하를 기준으로 하여 지지력을 결정하면 기초 폭이 커질수록 허용 지지력은 감소한다. 일반적으로 허용 지지력은 크기가 작은 기초에서는 극한 지지력에 의하여 결정되고 크기가 큰 기초는 기초의 침하량에 의해서 정해진다. 구조물의 침하는 구조물이 파괴에 도달하지 않아도 구조물의 외관, 구조물의 사용성, 손상 등의 문제가 발생하므로 기초 침하량이 허용 범위 내에 있어야 한다.
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