건설시공학 5장

문서 내 토픽

• 1. 콘크리트 구조물 기초의 필요조건

  기초는 상부 하중에 대하여 충분한 지지력을 가져야 하며, 아무런 문제가 없어야 한다. 기초는 최소 근의 깊이를 확보하여 지반의 습윤 팽창, 건조수축, 동결, 지하수 변동, 파이핑, 인접공사 등의 영향을 받지 말아야 한다. 기초는 변형(침하, 부등침하, 회전)이 허용한계 이내에 있어야 하며, 상부구조와 어울려야 한다.

• 2. 고압분사 교반주입공법(RJP공법)

  지반개량 공법 중 고압분사공법은 심층지반을 개량하는 기술로 일반적인 압력 주입식 공법보다 훨씬 광범위하게 적용된다. RJP 공법은 초고압 분류체가 갖는 운동에너지를 이용하여 지반의 조직 구성을 파쇄하여, 파괴된 흙입자와 경화재를 혼합 교반하여 대구경의 원주형 고결체를 조성하는 공법이다.

• 3. 액상화(liquefaction)

  연약한 모래지반에서 지하수의 수위가 높을 때 지진의 진동에 의해 지반 전체가 액체처럼 되는 현상. 특히 모래 입자가 작고 크기가 고를 때 발생하기 쉽다. 이때 모래나 물이 흘러 나오는 현상을 유동화현상이라 한다. 이러한 액상지반에서 모래입자는 물 속에 떠 있는 상태가 되어 그 속을 유동하기 때문에 유사현상 또는 퀵샌드라고도 한다.

• 4. PHC파일

  PC말뚝의 콘크리트 압축강도가 50MPa인데 반해 PHC 말뚝은 50MPa 이상 되어야 한다. PC말뚝보다 지지력이 커 시공 본수가 줄어들 뿐만 아니라 항타에 의한 타격에너지가 커 더 큰 저항력을 갖는다. PC말뚝보다 자재비가 더 비싸고, 고온 고압 양생 설비가 필요하다.

• 5. Quick Sand 현상

  사질지반에서 지반 굴착시 흙막이벽의 배면 지하수위와 굴착저면의 수위차가 클 때 흙막이벽 내부로 침투한 침투수에 의하여 흙입자 간의 유효 응력 상실, 즉 전단응력이 0이 될 때 굴착저면을 통하여 지반토인 모래와 물이 분출하는 현상을 Quick Sand라 하며 분사 현상이라 한다.

• 6. Pile Lock

  Pile Lock의 기능은 steel sheet pile 등으로 차수벽 시공시 차수 효과를 극대화 하기 위해 팽창 지수제 도포, 팽창효과 차수 능력을 극대화 한다. Pile Lock의 시공방법은 팽창성 지수제에 폴리머 등을 투입하여 혼합한 후 steel sheet pile의 이음 부분에 도포하여 24시간 이상 경화 뒤 steel sheet pile를 설치하는 방법이다.

• 7. 무리말뚝

  견고한 지반까지의 깊이가 너무 커서 지지 말뚝을 박을 수 없을 경우 사용하는 말뚝으로, 다수의 말뚝을 무리지어 박음으로써 연약한 지반을 밀실하게 다지는 다짐효과가 있는 말뚝이다. 무리말뚝의 선택시 구조물의 형상, 작용하중, 지반조건, 말뚝의 지지력을 충분히 고려한다.

• 8. 벤토나이트

  점토 광물 중 Montnorinollite계의 광물로써 흡습시 팽창하는 성질이 있으며 방수재나 공벽 안정제로 이용 된다. 벤토나이트를 현장에 접목시키면 구조물의 방수재나 옹벽붕괴방지 하여 시공이 간편해지고 자체 보수기능이 우수하다.

• 9. 정재하시험과 동재하시험

  정재하 시험은 말뚝을 설치 후 설계하중의 2~3배 크기의 하중을 말뚝머리에 재하하여 하중과 침하량의 관계, 허용침하량 등을 계측하여 극한하중과 지지력을 산출하는 방법이다. 동적 재하시험은 말뚝의 항타 시 발생하는 응력과 변형을 측정하여 전산 프로그램으로 해석하는 방법으로, 시간과 비용이 적게 들고 말뚝의 지지력, 응력파 분포 및 속도, 파괴 위치 등을 파악할 수 있다.

• 10. 얕은 기초와 깊은 기초

  얕은 기초(Df/B<4)는 지표면과 가까운 곳에 지지층이 존재하여 지지력이나 침하량에 대한 문제가 없을 경우 사용한다. 깊은 기초(Df/B>4)는 지지층이 깊게 위치한 경우 지표부근이 연약층으로 이를 개량하는 비용이 깊은 기초보다 비경제적일 경우, 구조물이 주변 지반의 침하에 민감한 경우, 향후 구조물과 인접한 굴착이나 다른 지하 구조물 설치가 예상되는 경우 사용한다.

• 11. 배토말뚝과 비배토말뚝

  배토말뚝은 말뚝 타입 시 주변과 선단 지반이 밀려서 배토되는 말뚝으로 지지력이 크고 시공성이 용이하지만 진동이나 소음이 크다. 비배토말뚝은 타입 시 주변과 선단지반이 밀려서 배토가 되지 않는 말뚝으로 소음과 진동이 적고 주변지반의 변위가 적지만 지지력이 약하다.

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• 1. 콘크리트 구조물 기초의 필요조건

  콘크리트 구조물 기초는 구조물의 안전성과 내구성을 보장하기 위해 매우 중요한 요소입니다. 기초는 구조물의 하중을 지반에 안전하게 전달하고, 지반의 침하와 변형을 최소화해야 합니다. 이를 위해서는 지반의 특성을 정확히 파악하고, 적절한 기초 형식을 선택해야 합니다. 또한 기초 설계 시 지반의 지지력, 침하량, 안정성 등을 면밀히 검토해야 합니다. 특히 연약지반이나 불량지반에서는 지반 개량 공법의 적용이 필요할 수 있습니다. 이처럼 콘크리트 구조물 기초는 구조물의 안전성과 내구성을 확보하기 위해 매우 중요한 요소이며, 이를 위해서는 지반 특성 파악, 적절한 기초 형식 선택, 면밀한 설계 검토 등이 필수적입니다.

• 2. 고압분사 교반주입공법(RJP공법)

  고압분사 교반주입공법(RJP공법)은 연약지반 개량을 위한 효과적인 공법 중 하나입니다. 이 공법은 고압의 시멘트 그라우트를 지반에 주입하여 지반을 개량하는 방식으로, 기존 지반과 주입된 그라우트가 혼합되어 강도가 향상됩니다. 특히 연약한 점토질 지반이나 매립지 등에서 효과적으로 적용될 수 있습니다. RJP공법의 장점으로는 시공이 간편하고, 공사 기간이 짧으며, 환경 영향이 적다는 점을 들 수 있습니다. 또한 기존 구조물 주변에서도 안전하게 시공할 수 있어 활용도가 높습니다. 다만 지반 조건에 따라 공법의 효과가 달라질 수 있으므로, 사전 지반 조사와 적절한 설계가 필요합니다. 전반적으로 RJP공법은 연약지반 개량을 위한 효과적인 공법으로 평가받고 있습니다.

• 3. 액상화(liquefaction)

  액상화(liquefaction)는 지진이나 진동 등의 외력에 의해 포화된 사질토 지반이 유체와 같은 성질을 나타내는 현상을 말합니다. 이 현상이 발생하면 지반의 지지력이 급격히 저하되어 구조물의 붕괴나 침하 등의 피해가 발생할 수 있습니다. 액상화 현상은 주로 느슨한 포화 사질토 지반에서 발생하며, 지반의 특성, 지진 강도, 지하수위 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 따라서 액상화 가능성이 있는 지역에서는 지반 조사와 함께 액상화 평가를 통해 적절한 대책을 수립해야 합니다. 대표적인 대책으로는 지반 다짐, 배수 처리, 지반 개량 등이 있습니다. 이를 통해 지반의 강도와 안정성을 높여 액상화 피해를 최소화할 수 있습니다.

• 4. PHC파일

  PHC(Pretensioned Spun-Cast Concrete) 파일은 프리텐션 공법을 이용하여 제작된 원심력 콘크리트 파일입니다. PHC 파일은 기존의 철근콘크리트 파일에 비해 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 높은 압축강도와 인장강도로 인해 장기 내구성이 우수합니다. 둘째, 원심력 성형 공법으로 인해 치밀한 조직 구조를 가지고 있어 내구성이 뛰어납니다. 셋째, 파일 제작 시 프리텐션 공법을 적용하여 균열 발생을 억제할 수 있습니다. 넷째, 파일 자체의 강성이 높아 지반 침하에 대한 저항성이 우수합니다. 이러한 장점으로 인해 PHC 파일은 건축, 토목, 항만 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 다만 시공 시 주의가 필요하며, 지반 조건에 따른 적절한 설계가 요구됩니다.

• 5. Quick Sand 현상

  Quick Sand 현상은 지반 내 간극수압이 증가하여 지반이 유동화되는 현상을 말합니다. 이 현상이 발생하면 지반의 지지력이 급격히 저하되어 구조물이 침하하거나 붕괴될 수 있습니다. Quick Sand 현상은 주로 느슨한 포화 모래층에서 발생하며, 지하수위 상승, 진동, 지진 등의 외부 요인에 의해 촉발됩니다. 따라서 Quick Sand 현상이 우려되는 지역에서는 지반 조사와 함께 지반 개량 등의 대책이 필요합니다. 대표적인 대책으로는 배수 처리, 지반 다짐, 그라우팅 등이 있습니다. 이를 통해 지반의 강도와 안정성을 높여 Quick Sand 현상으로 인한 피해를 방지할 수 있습니다. 또한 구조물 설계 시 Quick Sand 현상을 고려한 기초 설계가 중요합니다.

• 6. Pile Lock

  Pile Lock은 말뚝 기초에서 발생할 수 있는 문제로, 말뚝과 지반 사이의 부착력 저하로 인해 말뚝이 지반에서 분리되는 현상을 말합니다. 이로 인해 말뚝의 지지력이 감소하고 구조물의 안전성이 저하될 수 있습니다. Pile Lock은 주로 연약지반, 부식성 지반, 동결 융해 지반 등에서 발생할 수 있습니다. 따라서 이러한 지반 조건에서는 말뚝 설계 시 Pile Lock 방지를 위한 대책이 필요합니다. 대표적인 대책으로는 말뚝 표면 처리, 말뚝 주변 그라우팅, 말뚝 길이 증가 등이 있습니다. 또한 말뚝 시공 시 말뚝 관입 깊이, 말뚝 간격 등을 적절히 조절하는 것도 중요합니다. 이를 통해 말뚝과 지반 사이의 부착력을 유지하고 Pile Lock 발생을 방지할 수 있습니다.

• 7. 무리말뚝

  무리말뚝은 여러 개의 말뚝을 밀집하여 설치하는 말뚝 기초 공법입니다. 이 공법은 단일 말뚝에 비해 지지력이 크고 침하량이 작다는 장점이 있습니다. 특히 연약지반이나 불량지반에서 효과적으로 적용될 수 있습니다. 무리말뚝 설계 시에는 말뚝 간격, 말뚝 배치, 말뚝 길이 등을 고려해야 합니다. 말뚝 간격이 너무 좁으면 말뚝 상호 간섭으로 인해 지지력이 감소할 수 있으며, 너무 넓으면 말뚝 그룹 효과가 감소합니다. 또한 말뚝 배치 형태에 따라 지지력이 달라질 수 있습니다. 이처럼 무리말뚝 설계 시에는 지반 조건, 구조물 하중, 경제성 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 적절한 설계와 시공이 이루어진다면 무리말뚝은 연약지반 개선을 위한 효과적인 공법이 될 수 있습니다.

• 8. 벤토나이트

  벤토나이트는 점토광물의 일종으로, 주로 지반 개량이나 지반 보강 공법에 사용됩니다. 벤토나이트는 높은 팽윤성과 점착력을 가지고 있어, 지반 내 공극을 메워 투수성을 낮추거나 지반의 강도를 높일 수 있습니다. 대표적인 벤토나이트 활용 사례로는 지반 보강, 차수벽 시공, 지반 주입 등을 들 수 있습니다. 지반 보강 시에는 벤토나이트를 혼합하여 지반의 강도와 안정성을 높일 수 있으며, 차수벽 시공 시에는 벤토나이트의 팽윤성을 이용하여 지반의 투수성을 낮출 수 있습니다. 또한 지반 주입 시에는 벤토나이트를 그라우트 재료로 사용하여 지반의 강도를 향상시킬 수 있습니다. 이처럼 벤토나이트는 다양한 지반 공법에 활용되며, 지반 개량 및 보강을 위한 효과적인 재료로 평가받고 있습니다.

• 9. 정재하시험과 동재하시험

  정재하시험과 동재하시험은 말뚝의 지지력을 평가하기 위한 대표적인 시험 방법입니다. 정재하시험은 말뚝에 정적 하중을 점진적으로 가하여 말뚝의 지지력과 변형을 측정하는 시험입니다. 이를 통해 말뚝의 극한 지지력, 허용 지지력, 말뚝 거동 등을 파악할 수 있습니다. 정재하시험은 말뚝의 실제 거동을 잘 반영할 수 있지만, 시험 수행에 많은 시간과 비용이 소요된다는 단점이 있습니다. 반면 동재하시험은 말뚝에 동적 하중을 가하여 말뚝의 지지력을 평가하는 방법입니다. 동재하시험은 정재하시험에 비해 시험 시간과 비용이 적게 들지만, 말뚝의 실제 거동을 정확히 반영하기 어려운 단점이 있습니다. 따라서 말뚝 기초 설계 시에는 정재하시험과 동재하시험을 적절히 활용하여 말뚝의 지지력을 종합적으로 평가하는 것이 중요합니다. 이를 통해 말뚝 기초의 안전성과 경제성을 확보할 수 있습니다.

• 10. 얕은 기초와 깊은 기초

  얕은 기초와 깊은 기초는 기초 형식을 구분하는 대표적인 방법입니다. 얕은 기초는 지반 표면에 설치되는 기초로, 주로 매립지나 연약지반에서 사용됩니다. 얕은 기초는 지반의 지지력을 직접 활용하므로 지반 조건이 양호해야 하며, 지반 침하에 취약한 단점이 있습니다. 그러나 시공이 간단하고 경제적이라는 장점이 있어 주택이나 저층 건물에 널리 사용됩니다. 깊은 기초는 지반 표면에서 일정 깊이까지 내려가 설치되는 기초로, 말뚝 기초나 케이슨 기초 등이 이에 해당합니다. 깊은 기초는 지반의 지지력을 간접적으로 활용하므로 지반 조건에 덜 민감하며, 지반 침하에 대한 저항성이 높습니다. 그러나 시공이 복잡하고 비용이 많이 소요된다는 단점이 있습니다. 따라