지지력 결정방법

1. 지지력 결정방법

지지력 결정방법의 분류 : 해석적 방법, 경험적 방법의 두 가지로 크게 분류
▶ 해석적 방법
- 토질정수를 지지력공식등에 대입하여 해석적으로 지지력을 산정
- Terzaghi, Meyerhof 및 Brinch Hansen공식 등이 많이 사용
- 탄성론, 고전토압론, 소성론등의 이론을 적용 지지력공식을 구함
- 소성론은 한계평형법, 한계해석법으로 구분되며 가장 많이 사용
- 지지력공식에 의하지 않은 방법 : FEM, FDM등의 수치해석방법
▶ 경험적방법
- 현장시험으로 얻은 정보나 경험을 통해 지지력을 간접적으로 추정
- 현장에서 실시된 시험결과를 지반의 지지력과 경험적으로 연결시키는 방법
→ 평판재하시험활용법
→ Pressuremeter시험활용법
→ 표준관입시험활용법
→ 콘관입시험활용법
- 현장시험결과에 의한 방법이외의 시방서나 핸드북등에 정리되어 있는 지지력 도표를 활용하는 방법

 1) 해석적방법
▶ 탄성론, 고전토압론, 소성론 : 지반의 안정문제와 관련하여 지지력을 산정
▶ 수치해석법 : 지반내의 응력분포나 기초지반의 침하해석에 적용

 

⊙ 탄성론에 의거하여 지지력을 구하는 방법

▶ 위의 관계를 탄성론에 의거하여 유도하고 지지력을 역으로 환산하는 방법

 

⊙ 고전토압론에 의거하여 지지력을 구하는 방법
▶ 기초지반내에 Rankine파괴면, 토압의 고려를 통해 지지력을 산출

⊙ 소성론에 의거하여 지지력을 구하는 방법
▶ 한계평형법
- 파괴선상에 근사적 접근을 시도한 방법
- 파괴선의 형상과 파괴면상의 수직응력분포에 대한 가정이 필요
- 가정한 응력분포는 항복조건과 전체적 평형방정식을 만족시켜함
▶ 한계해석법
- 흙의 응력-변형률 관계를 항복조건과 함께 이상적인 방법으로 고려
- 한계정리로 구한 정밀해의 상계치와 하계치를 일치하게 하여 정밀해를 얻음(Chen, 1975; Chen & Liu, 1990).
- 다른 방법에서 취급하지 못한 어려운 후팅문제를 푸는데 활용
▶ 이상의 해석법들은 공식유도의 접근방법은 다르나 최종 지지력은 서로 동일한 형태로 정리
▶ 즉 지지력공식은 대부분 Terzaghi지지력공식으로 알려져 있는 식(1)와 같은 간단한 형태로 정리․제안

식(1)

▶ 지지력계수 N c,N q,N γ는 지반의 내부마찰각의 함수로 정리되고 있으나 지지력공식 제안자 마다 약간의 차이가 있음

⊙ 그 밖에 수치해석법
▶ 유한차분법(FDM) : 수학적으로 근사해 도출
▶ 유한요소법(FEM)
- 지반을 여러개의 요소로 분할(단 서로 연결되어 있는 것으로 가정)
- 지반을 구조적으로 근사시킨 결과로 만듬
- 응력-변형률관계 구성식을 도입하여 하중, 침하 산정

 2) 경험적방법
▶ 실제상황과 재하시험상황사이의 관계를 경험적으로 연결시켜 지지력을 산출
▶ Pressuremeter시험, 표준관입시험 및 콘관입시험 등의 결과 활용

2. 탄성론-Schlicher법
▶ Boussinesq의 응력분포와 탄성론에 의거

여기서 s : 등분포하중(기초) q 에 의한 탄성침하량
         K : 영향계수

             (슬라브의 강성, 접지면의 형태, 하중분포형태, 침하량을 구하려는 슬라브 내의 위치등에 영향을 받음) 

         q : 슬라브에서 지반에 전달되는 순압력
         A : 슬라브의 면적
         E : 지반의 탄성계수
         ν : 지반의 포와송비

탄성침하량식에서 다음 관계가 성립

▶ 이 식은 모형실험에서 얻은 침하량 s 1으로 실제침하량 s 2를 추정하는데 활용가능
▶ 식3-7에 의해 침하량 추정이 끝나면 식3-6으로 q를 구할 수 있음