제11장 확대기초 (1) (1)

제11장 확대기초 (1)

11.1 확대기초의 종류

(1) 기능 - 기초저면의 응력 < 지반의 허용지지력

(2) 종류 - 독립 확대기초, 경사 확대기초, 계단식 확대기초, 벽의 확대기초, 연결 확대기초, 켄틸레버 확대기초, 매트기초, 말뚝기초

11.2 확대기초의 파괴 형태.

(1) 전단 압축파괴 - 사인장균열 형성 후 압축파괴

(2) 사인장 균열 후의 휨파괴 - 사인장균열 형성 후 인장 철근 항복 (3) 사인장 파괴 - punching shear failure

(4) 사인장 균열 전의 휨파괴 - 인장철근 항복

11.3 계산을 위한 가정

(2) 기초와 지반사이에는 압축력만이 작용

(3) 하중을 기초저면에 등분포 - 연결확대기초

(4) 확대기초는 연직하중분담 휨모멘트는 연결보에 부담 - 켄틸레버 확대기초

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11.4 독립확대기초

11.4.1 확대기초의 면적

강도설계법으로 확대기초를 설계할 경우에도, 기초의 면적을 결정할 때 기둥저면에 걸리는 응력 계산시에는 사용하중(service load)을 사용한다. 이는, 계 산 된 기 둥 저 면 응 력 이 지 반 의 허 용 응 력 보 다 작 도 록 제 한 하 여 기 초 가 침하(사용성을 나타내는 처짐으로 이해할 것)를 일으키지 않고 지지하도록 하기 위함이다.

𝑝 =

P

A =

P

HL < 𝑝^𝑎

* 면적이 결정된 후, 휨과 전단에 대한 설계과정에는 사용하중에 하중증가계수를 곱한 극한하중을 사용한다.

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11.4.2 휨모멘트 [1] 위험단면

콘크리트로 된 기둥의 경우에 휨에 대한 위험단면은 기둥 전면이다.

위험단면에 대한 휨모멘트는 다음과 같다.

𝑀_𝑎 = 𝑝 × ¹₂ 𝐿 − 𝑡 × 𝐻 × ¹₄ 𝐿 − 𝑡 = 1

8 𝑝𝐻 𝐿 − 𝑡 ²

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[2] 휨철근의 배치

(1) 긴 변 방향의 철근 - 짧은쪽 폭에 걸쳐 등간격으로 배치한다.

(2) 짧은 변 방향의 철근 - 중앙 S 폭에 다음과 같이 계산되는 철근량을 균등 배치하고, 나머지 철근을 양쪽에 균등 배치한다.(교재 그림 11-5참조)

𝐴

=

∙ 𝐴

𝛽 =

여기서,

𝐴_𝑠𝑠 : 짧은 변 방향의 철근 총량 𝐴_𝑠𝑠 : 중앙철근량

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예제 11.1

사용 고정하중 940𝑘𝑘, 사용 활하중 690𝑘𝑘을 받고 있는 띠철근 기둥이 있다. 기둥의 단면은 460mmⅹ460mm의 정사각형이고, 축방향 철근은 𝐷𝐷𝐷를 사용하였다.

<그림 11-8>과 같은 조건하에서 이 기둥을 지지할 정사각형의 확대기초를 설계하라.

지반의 허용지지력은 𝐷40𝑘𝑘/𝑚²이다. 콘크리트의 설계기준압축강도는 기둥이 27𝑀𝑀𝑀, 확대기초는 21𝑀𝑀𝑀이고 철근은 𝑓_𝑦 = 300𝑀𝑀𝑀이다.

풀이 (1) 확대기초 넓이 결정

확대기초의 두께를 610mm로 가정하면 확대기초의 중량은

𝐷,500 𝑘𝑘/𝑚³ × 0.61 𝑚 = 1,5𝐷5𝑘𝑘/𝑚² = 15,𝐷50𝑘/𝑚² = 15.𝐷5𝑘𝑘/𝑚²

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18𝑘𝑘/𝑚³의 흙으로 확대기초 상면을 되메운다면 그 흙(복토)의 중량은 18 𝑘𝑘

𝑚³ × 1.5 − 0.61 𝑚 = 16.0𝐷𝑘𝑘/𝑚² 따라서 기초 밑면에 있어서 기초 지반의 실제의 허용지지력은

𝐷40 − 15.𝐷5 + 16.0𝐷 = 𝐷08.7𝑘𝑘/𝑚²

확대기초의 면적은 사용하중과 지반의 허용지지력에 의하여 결정해야 하므로, 확대기초의 소요면적은 다음과 같이 된다.

𝐴 = 940 + 690

𝐷08.7 = 7.8𝑚²

그러면 1변이 2.85m인 정사각형 확대기초를 채택하면 충분하다. 즉 𝐷.85 × 𝐷.85 = 8.1𝑚² > 7.8𝑚²

설계를 위해서는 계수하중을 사용해야 하므로

𝑀_𝑢 = 1.𝐷 × 940 + 1.6 × 690 = 𝐷,𝐷3𝐷𝑘𝑘 따라서 기초지반에 일어나는 압력은

𝑝_𝑢 = 𝑀_𝑢 𝐴 =

𝐷,𝐷3𝐷

8.1 = 𝐷76𝑘𝑘/𝑚²