기 초 공 학 1장 서 론

• 지반공학 흙의 거동 기초의 설계기준 - 토질역학 - 암반공학 - 기초공학 - 강도(strength) : 지지력, 사면안정, 토압 ▬► Stability (안정성) - 변형(deformation) : 침하, 압밀, 탄소성 변위 ▬► Serviceability (효용성) 기초의 설계기준 - 전단파괴에 대한 안정성 (지지력) - 과도한 침하 방지 (허용 침하량)

1.1 기초공학 개요 인류문화의 발달과 더불어 더욱 편리한 방법으로 살아갈 수 있는 길을 꾸준히 연구, 그 결과 중 가장 큰 업적이 토목 또는 건축구조물들이다. 흙 이외의 재료로 건설되는 구조물 : 각종 교량, 지하철, 터널, 건물, 콘크리트 댐 등 흙으로 건설되는 구조물 : 흙 댐, 제방, 도로 성토 모두 토목 또는 건축 구조물들은 각 구조물의 지지지반 상태에 따라 가장 경제적이면서도 안정되게 그 기능을 수행할 수 있는 기초에 의해 지지되어야 한다. 기초공학 기술자들의 목표 충분한 지지력과 허용할 수 있는 범위 이내의 침하만을 유발시키면서 가장 경제적인 기초를 설계, 시공하는 것 숙달된 기초설계 기술자가 되기 위해서는, 기초공학, 토질역학, 지질학, 암반역학 등 : 지반 관련 기초지식 구조공학, 콘크리트공학, 수공학 : 기초 상부구조물의 거동 이해 경제학 : 경제적인 설계

1.2 기초공학에서 다루는 범위 N치와 지반물성의 상관관계 사질토 (양질의 지지층 N≥ 30) Peak (1953) : • 상부 구조물을 지지하는 기초는 크게 얕은 기초와 깊은 기초로 나눌 수 있다. N치와 지반물성의 상관관계 사질토 (양질의 지지층 N≥ 30) N치 지반상태 상대밀도 (%) 0-4 매우 느슨 0-20 4-10 느슨 20-40 10-30 중간 조밀 40-60 30-50 조밀 60-80 50 이상 매우 조밀 80-100 Peak (1953) : Dunham (1954) : 오자끼식 :

1.2 기초공학에서 다루는 범위 N치와 지반물성의 상관관계 (2) 점성토 (양질의 지지층 N ≥ 20, qu ≥ 4kg/cm2) N치 연경도 일축압축강도 (kg/cm2) < 2 매우 연약 < 0.25 2 – 4 연약 0.25-0.5 4 – 8 중간 정도 단단 0.5-1.0 8 – 15 단단 1.0-2.0 15 – 30 매우 단단 2.0-4.0 > 30 견고 > 4.0

1.2 기초공학에서 다루는 범위 얕은 기초 : 지표면 가까운 깊이에 양질의 지지층이 있는 경우에 사용되는 기초 (확대기초, 전면기초, raft foundation 등) - 확대 기초 - 전면 기초

1.2 기초공학에서 다루는 범위 얕은 기초 : 지표면 가까운 깊이에 양질의 지지층이 있는 경우에 사용되는 기초 (확대기초, 전면기초, raft foundation 등)

1.2 기초공학에서 다루는 범위 깊은 기초 : 지표면 가까이에 양질의 지층이 나타나지 않을 때 사용 (현장타설 콘크리트말뚝, PHC 말뚝, 강관말뚝 등) - 말뚝 기초 - 케이슨 기초

1.2 기초공학에서 다루는 범위 깊은 기초 : 지표면 가까이에 양질의 지층이 나타나지 않을 때 사용 (현장타설 콘크리트말뚝, PHC 말뚝, 강관말뚝 등) (a) 타입말뚝 (b) 매입말뚝 (c) 현장타설말뚝

1.2 기초공학에서 다루는 범위 토류벽 및 옹벽과 지반굴착 공법 : 지반의 수평 거동을 안정되게 제어 지반개량공법 : 지반의 상태를 보다 낫게 개량 사면안정 문제 : 구조물 아래 부분의 흙 지반이나 암반지반에서의 사면 붕괴 발생가능성 터널 및 지반환경문제 : 지반공학 (Geotechnical Engineering) - 지반공학은 기초공학의 범위를 확장시킨 개념 - 흙과 암석 모두와 관련된 지반 문제 - 터널이나 지반환경 문제 등

1.3 기초의 설계과정 ◆ 기초의 설계 순서 상부구조물로부터 전달되는 하중 산정 지반조사 기초의 형식 결정 기초의 규격 결정 설계 시방화 작성

1.3 기초의 설계과정 일반적인 기초의 설계순서

1.3 기초의 설계과정 초기 기초 구조물의 설계개념 : 주어진 한계를 넘어가지 말아야 하는 한계상태(limit state)의 개념 한계상태: 기능수행 한계상태(serviceability limit state) : - 주어진 여건 하에서 기초가 그 기능을 제대로 발휘할 수 없게 되는 한계상태 극한상태(ultimate limit state) - 구조물이 위험상태에 도달한 상황 - 구조물의 과다한 균열에 이은 부분 또는 전반적인 파괴로 이어지는 상태 허용응력 설계법(Allowable Stress Design method) : - 안전율(factor of safety)에 그 기초를 두고 있는 설계법 - 기초구조물이 지지할 수 있는 극한지지력을 안전율로 나누어서 허용지지력을 결정 - 실제 기초구조물에 가해지는 하중의 조합이 허용지지력 내에 들도록 설계하는 개념 신뢰성 개념에 바탕을 둔 설계법(reliability-based design) : - 위험도(risk)에 기본개념 - 위험도 : 기초구조물이 제대로의 기능을 발휘하지 못할 확률 - 하중저항계수 설계법(load and resistance factor design, LRFD)

1.3 기초의 설계과정 Load Settlement Geotechnical Ultimate Limit State 설계기준 (Design Criterion) Load Settlement Geotechnical Ultimate Limit State Geotechnical Service Limit State Structural Ultimate Limit State

1.3 기초의 설계과정 ASD LRFD 허용지지력 Allowable B.C 극한지지력 Ultimate B.C 안전율 Safety Factor LRFD 하중계수 Load factor 공칭하중 Nominal load 저항계수 Resistance factor 공칭저항 Nominal resistance