기초설계시 지반의 허용지내력

구조(설계)계산서에 가정치로 설계되는 허용지내력은 어떤 기준으로 정할까요?

 

2009년 12월 31일자 개정된 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 [별표 8]의 내용을 참조하세요.

설계단계에서 지반조사보고서가 있는 경우에 기초저면이 위치하는 깊이의 토질로서 가정할 수 있습니다.

지반조사자료가 없는 경우에는 건축구조기술사의 경험적 판단에 따라 가정합니다.

 

지반조사보고서의 BX 또는 NX의 시추주상도 N치에 따른 허용지내력 변환식 적용은 오히려 과소평가될 가능성이 있습니다. 이유는 수세식회전보링으로 시추하는 경우 표층부에서의 시료는 물에 의해 교란될 가능성이 있기 때문입니다. 물론 심층부에서는 신뢰도가 높습니다.

2019년 3월 14일자 KDS 41 17 00 제정에 따라 이제는 NX 시추에 의한 탄성파시험자료를 통해서만 내진설계시 적용되는 지반등급을 정할 수 있습니다. 이 자료가 없는 경우(허용되는 경우는 건축법 시행규칙 별표4의 2 참조) 최저지반등급으로 설계하도록 되어 있습니다. N치 분포가 기재된 SPT 시추주상도는 압밀침하될 수 있는 연약지반 유무를 판단하여 지내력기초로 설계할지, 말뚝기초로 설계할지 정하는 것에 사용됩니다.

 

지면 근처 깊이에서 N치가 상당히 낮게 측정되어도 터파기 후 기초시공 전 평판재하시험을 통해 지내력이 충분히 높게 계측되기도 합니다. 

따라서 구조(설계)계산서에는 허용지내력에 대하여 가정치임을 명기하고, 지내력기초 시공전에 평판재하시험을 실시하여 시험값이 가정치보다 낮은 경우에는 구조검토를 받아 재설계하도록 명기하는 것이 통례입니다.

 

SPT 시추는 전체 깊이구간에서 심층부 구간에서 신뢰도가 높고, 평판재하시험은 표층부 지반강도에 대한 신뢰도가 높습니다.

설계단계에서는 구조(설계)계산 착수시 NX에 의한 탄성파시험결과가 포함된 지반조사보고서가 제공되어야 기초설계와 내진설계를 면밀하게 할 수 있습니다.

공사단계에서는 터파기 후 평판재하시험을 실시하여 가정치 이상의 지반강도를 갖추었는지를 확인하여야 전체 구조물의 안전을 확보할 수 있습니다.

 

따라서 감리자는 공사초기에 기초 시공전에 시공자로부터 평판재하시험보고서를 제출받아 안전여부를 확인하여야 합니다.

 

지진발생시 이에 저항하는 상부구조의 수평변위에 의해서 일반적인 중력하중에 의한 반력보다 내진설계시의 반력이 상당히 크게 발생하는 경우가 종종 있습니다.

유한요소해석에 의한 기초는 면요소로서 SDS프로그램을 사용하여 기초판의 내력과 변위를 검토하는데, 이때 Soil Surpport값 설정에 대해 설명드리겠습니다.

일상조건에서는 장기하중에 대한 허용지내력을 적용하여 발생한 기초판의 내력과 변위를 검토하고 기초판 두께와 배근을 설계합니다. 장기허용지내력은 지반강도의 불확실성을 감안하여 극한지내력에 안전율 3을 나누어 사용합니다. 극한지내력이 300kN/㎡이라면 장기허용지내력은 100kN/㎡가 됩니다.

지진은 단기하중이므로 기초의 내진설계시에는 단기허용지내력을 적용합니다. 단기허용지내력은 하중의 발생재현주기에 대해 경제성을 감안하여 극한지내력에 안전율 2를 나누어 사용합니다. 극한지내력이 300kN/㎡이라면 단기허용지내력은 150kN/㎡가 됩니다. 즉 단기허용지내력은 장기허용지내력의 1.5배를 적용한 것으로서 Soil Surpport 속성값을 변환하여 지진에 대한 기초의 내진설계를 실시합니다.

그리고 최종 기초판의 두께와 배근 결정은 일상조건시의 결과와 지진시의 결과 중 불리한 값으로 결정합니다.  끝.

 

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- 주요공지 -   '19년 3월 14일자, 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00) 제정에 따라 건축사 또는 감리전문업체 등 공사감리자는 기존 업무에 더하여 건축비구조요소도 내진안전을 확보하였는지 검토하여 확인하여야 합니다.   관련근거는 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 제59조(공사단계의 구조안전확인)과 상기 기준에 의합니다.   적용대상은 「건축법시행령」 제32조(구조 안전의 확인) 제2항에 해당하는, 내진설계 대상인 건축물은 모두 해당합니다.    건축비구조요소는 파라펫과, 외부치장벽돌과, 외부치장마감석재(화강석, 세라믹판넬 및 기타)는 기본 포함합니다. 그리고 KDS 41 17 00 18.1.1 및 2에 따라 해당되는 전기·기계 비구조요소가 있으면 더 추가하여야 하고, 특히 내진[특]등급 건축물은 더 많은 비구조요소들이 추가됩니다.   공사감리자가 이를 검토하여야 하는 시한은 위 규칙 조항에 따라 해당 전문공종 실제 착공일 전까지로 사료되나, 반드시 해당 인허가권자(담당 공무원)에게 문의하시기 바랍니다.   검토방법은 시공업체 또는 전문공종업체가 상세시공도면을 제출할 때, 해당 비구조요소가 내진에 안전한지 건축구조기술사가 작성한 「구조안전확인서」를 같이 첨부하여 제출하도록 지시하면 됩니다.   시공자는 자신이 시공하고자 하는 공법의 안전여부를 스스로 증명하여 공사감리자에게 시공승인을 요청하여야 하고, 이를 접수받는 공사감리자는 그 안전여부를 검토·확인하여야 합니다. 이 안전여부의 증명을 시공자는 내진 전문가인 건축구조기술사에게 위임할 수 있습니다. 그리고 공사감리자는 검토·확인의 의무를 건축구조기술사의 「구조안전확인서」로써 대신할 수 있습니다.  안전을 확인하여 날인한 건축구조기술사가 그 구조의 안전에 대한 책임을 지는 책임기술자가 됩니다.   이때 공사감리자는 반드시 「구조안전확인서」에 「기술사사무소 개설등록증」이 첨부되었는지를 확인하여야 합니다. 「기술사사무소 개설등록증」은 「기술사법」 제5조의 7에 의해 적법한 건축구조기술사임을 증명하는 서류입니다. 자격증만 첨부되고 「기술사사무소 개설등록증」이 첨부되지 않은 서류는 자격없는 자로서 원인무효에 해당할 수 있어서 법적으로 효력이 없을 수 있습니다.   아무리 작은 소규모건축물이라도 내진설계 대상이면서 상기 비구조요소를 포함한 경우에는 공사감리자는 시공자에게 강력하게 적법한 「구조안전확인서」제출을 지시하여야 합니다. 기존의 통상 업무대로 서류절차(「구조안전확인서」접수·확인) 없이 공사진행을 승인하거나, 묵과한다면 추후 곤란한 상황에 처할 수 있습니다.   보다 상세한 기준 및 절차에 대하여는 해당 지자체의 조례에 따라 다를 수 있으니 인허가권자에게 문의하시기 바랍니다.    상기 기본적인 건축비구조요소의 내진에 대한 감리업무처리에 대하여 관련글을 아래와 같이 링크합니다. 감리업무에 도움이 되시길 바랍니다.   외부치장마감석재 내진검토 : 관련 블로그   외부치장벽돌 내진사양설계 : 관련 블로그   파라펫(옥상난간) 내진검토 :  상담·문의처

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