기초판이 큰 말뚝기초의 경우 말뚝의 반력 (출처 : 건축구조실무Q&A)

기초판이 큰 말뚝기초의 경우 말뚝의 반력  (출처 : 건축구조실무Q&A)

질문 :  일반적으로 독립지내력 기초나 독립말뚝 기초의 경우, 지반반력이 등분포로 또는 말뚝 반력이 동일하게 나오는 것으로 가정하고 기초판을 설계합니다.

하지만, 기초판이 클 경우에도 동일하게 적용이 가능한가요?

질문의 요지는 말뚝에 하중이 등분포로 작용하다고 가정해서 설계할 수 있는 기초판의 한계값이 있을 거라 추정됩니다.

따라서, 기초판이 클 경우, 말뚝의 반력이 등분포하게 작용한다고 가정하여 설계하는 것과 말뚝의 탄성변위를 고려하여 말뚝반력이 균등하게 작용하지 않음을 고려하여 설계하는 것은 차이가 있을 것 같은 데 어떻게 기준으로 판단해야 하나요?


답변 :  일반적으로 기초판의 두께가 기초판의 길이 또는 폭의 1/6이상될 경우엔 말뚝에 등분포반력이 작용하는 것으로 설계하여도 무방함.

직접기초나 말뚝기초에서 기초판의 크기가 커지면, 지반반력이나 말뚝반력이 균일하지 않습니다.

기둥을 통하여 재하된 하중은 기초판과 지반 또는 말뚝과의 강성비례에 따라 응력이 분배됩니다.

이러한 현상을 지반-기초(또는 구조물) 상호작용이라고 합니다.

일반적으로는 기초판의 두께가 기초판의 길이 또는 폭의 1/6이상 될 경우엔 이러한 지반-기초판 상호작용을 고려하지 않고 등분포반력으로 설계하여도 무방합니다.

참고로, 기초판의 강성이 큰 경우 강성법에 의하면, 기포판의 강성체이고 지반이나 말뚝은 선형탄성체이고 기초 저면이나 말뚝의 반력분포는 선형이라고 가정합니다.

하지만, 실제 기초는 강체가 아니므로 기둥위치에서 가장 큰 침하가 발생하여 접지압이나 말뚝반력이 선형이 아닌 경우가 많습니다.

반면에, 연성법은 지반이나 말뚝을 탄성스프링으로 대체하고, 기초판이 무한개 혹은 말뚝지지 부분이 스프링으로 지지된 것으로 가정하고 해석합니다.

즉, 기초판의 상대적인 강성이 큰 경우, 강성법에 의해 설계해도 결과에 큰 오차가 없으나, 기초판의 강성이 작은 경우 연성법에 의한 설계가 필요합니다.


출처 : 건축구조실무Q&A(사단법인 한국건축구조기술회 / 2012)