건축물하부 기초이해 및 적용사례

건축물하부 기초이해 및 적용사례

기초의 정의

기초의 종류

• 얕은 기초의 종류
• 깊은 기초의 종류
• 각 기초의 현장사례

 

기초의 선정

기초의 설계

• 기초의 설계
• 기초의 조건
• 기초의 설계개념

고층건물 기초사례

• KLCC 타워
• 101타워
• BRUJ DUBAI TOWER
• 타워팰리스 1,2차

 

 

 

기초 [FOUNDATION, FOOTING]

건물의 최하부에서 건물의 하중을 지반에 안전하게 전달시키는 구조부

기초 구조부의 의미는 기초판 + 지반공사(지정) 부분을 말함

 

기초 공사

구조물의 부동침하 및 건물의 기울어짐, 지진 등에 대하 안정성 확보 등을 방지하기 위한 공사

 

얕은 기초

얕은 기초는 직접기초(direct foundation)라고도 하며, 기초의 깊이(D_f)가 폭(B)보다 작은 경우를 말한다 (D_f/B ≤ 1).  얕은 기초는 하중을 지지지반에 전달하는 기초 슬래브의형상과 기능에 따라서 분류 가능하다.

 

 

- 확대 기초는(spread footing) 상부구조물에서 전달되는 압력보다 지반의 허용지지력이 더 크게 되도록 기둥이나 벽의 하단을 확대한 것입니다.

- 전면기초는 온통기초라고도 하며, 상부구조물의 벽이나 기둥 전부를 하나의 큰 기초 슬래브로 지지하는 것을 말해요.

 

기초 저면의 처리방법은 토질에 따라 다음 그림과 같이 처리를 합니다.

 

 

 

깊은 기초

깊은 기초는 구조물 바로 아래에 있는 흙이 연약하여 상부구조물에서 오는 하중을 지지할 수 없는 경우에 깊은 곳에 있는 견고한 지층에 하중을 전달시키기 위한 기초로 (기초의 깊이가 폭의 약 4배보다 큰 경우  (D_f/B ≥ 4) )

 

각 기초의 현장사례

독립기초

개개의 기둥을 독립적으로 지지하는 형식으로 기초판과 기둥으로 형성되어 있으며, 기둥과 보로 구성되어 있는 건축물에 적용 되는 기둥이에요.

 

연속기초 (줄기초)

내력벽 또는 조적벽을 지지하는 기초로 벽체 양옆에 캔틸레버 작용으로 하중을 분산시킵니다.

 

온통기초(매트기초)

지층에 설치되는 모든 구조를 지지하는 두꺼운 슬래브 구조로 지반에 지내력이 약해 독립기초나 말뚝 기초로 적당하지 않을때 사용된다.

 

말뚝 기초

기초 밑의 지반이 상부 구조물을 충분히 지지할 수 없어서 직접 기초로 시공하기 곤란한 경우에 가장 많이 사용하는 기초 공법이다. 이 공법은 피어나 케이슨 기초에 비하여 공사비가 적게 들고, 시공이 쉬우며, 공기가 짧아지는 등의 이점이 있으나, 기초 지반의 토질 상태가 복잡하고 균일하지 않기 때문에 말뚝 기초의 설계 및 시공상에 불명확한 점이 많으므로, 현장 토질 조건을 고려하여 안정하고 경제적인 시공이 되도록 하여야 한다.

 

현장타설말뚝 기초

굳은 지반(지지층)까지 수직공을 굴착한 다음, 그 속에 현장 콘크리트를 타설하여 구조물의 하중을 지지층에 전달하도록 만들어진 기초이다. 피어 기초는 현장에서 타설한 하나의 주상 기초로서 말뚝 기초와 구별되는데, 큰 차이점은 기성 제품의 말뚝 기초는 보통 파지 않고 지반 속에 때려 박지만, 현장타설말뚝 기초는 시공 전에 굴착을 해야 한다.

 

케이슨 기초

말뚝이나 피어와 같은 목적으로 사용되는 간접 기초(깊은 기초)의 일종으로 지지력과 수평 저항이 가장 큰 기초 형식이다. 케이슨 기초는 육상 또는 수상에서 건조된 케이슨을 자중 또는 하중에 의하여 소정의 깊이까지 침하시키는 방법이다.

 

 

 

기초형식의 선정 순서

 

기초 형식의 구체적인 선정 흐름도

 

기초의 설계

얕은기초, 말뚝기초, 케이슨 기초, 피어기초

시공에 있어서 기초의 면적을 결정하고, 기초의 두께를 결정하고 철근을 배근한다. 기초 설계시 기초의 면적을 결정하는데에는 기초 지반의 허용 지내력과 관련이 가장 크다. 땅이 연약할 수록 더 큰 기초가 필요하며 지내력은 지반이 하중을 지지하는 능력으로 상부하중에 대한 땅의 지지력과 침하를 동시에 만족시켜야 한다.

 

기초의 조건

1.  기초는 가급적 견고한 지지층에 두고, 동결, 융해, 건습의 반복에 의한 계절적 용적 변화를 받는 토층보다 깊게 설치하여야 한다,

2. 기초 지반이 상부 구조물의 하중을 안전하게 지지할 수 있어야 한다.

3. 구조물을 축조했을 때, 구조물이 견딜 수 있는 허용 침하량을 넘지 않아야 한다.

4. 설계된 기초 구조물이 기술적, 경제적으로 시공이 가능해야 하며, 한 번 시공하면 보수나 개축이 어려우므로, 내구성이 커야 하며, 경제적으로 시공되어야 한다.

 

기초의 설계개념

허용응력 설계법

ASD

- 기초를 통하여 지반에 전달되는 압력이 지반의 허용 지지력보다 작도록 기초를 설계하는 방법

- 부재의 강도를 알 수 없으며 각 하중이 미치는 서로 다른 영향을 구별해서 반영하기 어렵다.

 

한계상태설계법

LRFD, Euro code

- 예상되는 모든 한계상태에 대해서 기초가 안전하도록 설계

- 부분안전계수를 사용하여 하중 및 각 재료에 대한 특성 합리적으로 반영