산업안전지도사 2차8회3번. 기초지반의 하중-침하 거동에서 파괴의 종류 3가지를 쓰시오.
얕은기초
1. 얕은 기초의 분류
1)확대기초 : 상부하중을 넓게 분포시키지 위해 밑면을 확대시킨 기초형태
가. 독립푸팅 : 1개 기둥만 지지
나. 복합푸팅 : 2개 또는 그 이상 기둥지지
다. 연속푸팅 : 띠모양 긴후팅
라. 캔틸레버식 푸팅 : 2개의 푸팅을 Tie Beam으로 연결
2)전면기초
가. 단일 Mat로 지지하는 형식, 일반적으로 푸팅기초의 전면적이 커져서 합계가 시공면적의 50%를 초과시
2. 전단파괴의 형태
1)전반전단파괴
하중증가 거의 선형적으로 증가하다가 어느 하중에 이르러 갑자기 파괴, 침하 증가 파괴 : 단단 지반 발생
가. 압축낮은 흙, 조밀 고결 지반에서 발생 : Dense Sand, Stiff Clay
나. 4～10% 침하 범위에서 발생 (소성평형 상태에 도달할 때까지의 침하가 적다)
다. 파괴면이 지표면까지 연장되어 명확한 파괴면이 생긴다
라. 극한지지력(qult)에 도달하면 갑작스런 파괴가 발생
2)국부전단파괴
╔주동 쐐기부분과 과도영역으로 파괴면이 연장, 기초가 갑자기 떨리며 진동하는 현상이 일어나는 파괴
╚이 때의 하중을 qu라 하며 이점을 넘어서면 하중의 증가에 비해 침하가 커져 2차, 3차 변곡점 양상보임
가. Sand나 적당히 다져진 clayed soil층에서 발생, 높은 압축성 지반
나. 5 - 25% 침하 범위에서 발생
다. 하중이 qu에 도달하면 갑작스런 떨림이 일어나며 이를 1차 파괴하중
라. 지표까지 도달하지 않고 지반에서만 발생
마. 극한지지력(qult)이 명확하게 정의되지 않는다
3)관입전단파괴
╔상당히 느슨한 흙에 발생하는 파괴형태
╚파괴면은 지표면까지 연장되지 않으며 극한지지력 qu를 넘어서게되면 하중의 증가에 비해 침하량이 급증함
1) Very loose sand 지반 : 저압축성 지반에서 기초폭에 비해 근입깊이가 클 때 발생
2) 전단영역이 명확하지 않고 지표면에서 heving 이 생기지 않는다.
3) 기초가 기울거나 융기되지 않고 큰 침하를 발생
3. 전반전단파괴와 국부전단파괴의 구분
1)파괴시의 변형률
╔ 3축시험 파괴시 변형률이 15%이하이면 전반전단파괴
╚ 3축시험 파괴시의 변형률이 15%이상이면 국부전단파괴
2)상대밀도(Dr)
╔ 상대밀도 30%이하 모래지반 국부전단파괴
╚ 예민비 10%이상 점토지반 국부전단파괴
3)내부마찰각(ψ)
╔ ψ<30 : 국부전단파괴
╚ ψ>40 : 전반전단파괴
4)지지력 산정
╔ 전반전단파괴
qu = αc Nc + β r1 B Nr + r2 Df Nq (t/m2)
╚ 전반전단파괴
c' = 2/3 c tanψ'= 2/3 tan ψ
∴ q'u = 2/3 αc Nc + β r1 B Nr + r2 Df Nq
4. 얕은기초지반의 지지력
1)허용지지력 추정방법
가. 건축규정이나 토목공학 핸드북에 의한 경험적 방법
나. 원위치시험에 의한 추정방법(표콘평프)
- 표준관입시험에 의한 추정방법
- 콘관입시험의 결과의 이용
- 평판재하시험의 결과이용
- 프레셔미터 시험의 결과이용
다. 극한지지력으로부터 소요의 안전율을 고려하여 추정하는 방법
- Terzaghi의 극한지지력
- Meyerhof의 극한지지력
- Hansen의 극한지지력
- skempton제안식
2)극한지지력의 추정방법
가.Terzaghi의 지지력의 공식
1) 가정
가. 파괴면은 대수나선과 직선의 조합
나. 기초상부의 전단강도는 무시함
다. AD, BD는 벽면체로 가정 흙쐐기면을 따라 접착력과 마찰력이 작용
라. 흙쐐기 평형을 고려
- 흙쐐기에 하중이 작용하면 AD 와 BD면에 수동토압으로 작용하중에 저항
2)전반 전단파괴의 경우
가. Rankine주동영역(Ⅰ)의 AD, BD에 작용하는 점착력의 합계 : Ca
Ca = b c / cos ψ (여기서 b = B/2 c=점착력)
Ca의 수직응력 → Ca sin ψ = b c / cos ψ * sin ψ = b c tan ψ
나. 흙쐐기 △ABD의 평형조건
qu*B + △ABD의 중량 = 2(Pp+bc tanψ)
△ABD의 중량 = r1* 2b*b tan ψ* 1/2 = r1 b2 tanψ
qu*B + r1 b2 tanψ-2(Pp+bc tanψ) = 0