토목기사 기초의 침하 — 접지압 분포와 크기 효과

접지압 분포는 기초의 강성과 지반 종류에 따라 달라진다. 강성기초는 자체 변형이 작아 침하가 비교적 일정하게 일어나고, 그 결과 접지압이 재분배된다. 점성토 지반의 강성기초에서는 모서리 접지압이 중앙보다 크고, 사질토 지반의 강성기초에서는 중앙 접지압이 모서리보다 크다. 유연기초는 하중이 작용하는 위치를 따라 침하가 달라지므로 접지압 분포가 강성기초와 다르다.

침하는 발생 시점으로 나누어 본다. 사질토에서는 하중을 받는 즉시 침하가 주로 생기고, 점성토에서는 과잉간극수압이 빠져나가면서 시간에 걸쳐 압밀침하가 진행된다. 압밀이 끝난 뒤에도 입자 구조가 재배열되며 이차압밀이 이어질 수 있다. 설계에서는 이 침하량이 구조물의 허용침하와 허용각변위 안에 들어오는지 확인한다.

재하판 크기에 따른 영향도 고려해야 한다. 평판재하시험은 작은 재하판으로 지반의 지지력과 침하 특성을 재지만, 실제 기초는 재하판보다 넓다. 점성토에서는 재하판이 커질수록 압밀 영향 깊이가 깊어져 침하량이 커지므로, 재하판 크기가 침하에 무관하다고 보면 안 된다. 사질토에서는 기초가 넓을수록 극한지지력이 커지지만 침하량도 함께 커지는 경향이 있으므로, 평판시험 결과를 실제 기초 크기에 맞게 보정해야 한다.

침하가 기준을 넘으면 지반개량이나 기초 형식 변경으로 대응한다. 연약 점성토에서는 압밀을 촉진하는 배수재나 재하공법을 쓰고, 침하가 큰 구조물에서는 말뚝기초로 하중을 깊은 지반에 전달한다. 침하량은 시공 중 계측으로 확인하고, 예상보다 빠르거나 크게 진행되면 원인을 찾아 대응한다.