손계산: 시추주상도 N치를 활용한 기초 크기 산정

N치 테스트란 지반의 강도를 측정하기 위해 표준관입시험(SPT, Standard Penetration Test)을 수행하는 것입니다. 위의 예제에서 매립층 2m 부근 9번 때리면 30cm 내려가는 것으로 측정되었습니다. 이를 통해 다음과 같은 중요한 값을 도출할 수 있습니다.

• N치 = 9/30 = 9tonf/㎡ = 90kN/㎡

지하 1층(약 5m 깊이)까지 파면 10층 건물 지지 가능

테스트 결과를 바탕으로 풍화토 약 5m 깊이, 즉 지하 1층까지 파면 10층 건물을 지지할 수 있다는 결론이 나왔습니다. 이때 10층 건물의 상재하중은 150kN/㎡로 예상되며, 5m 깊이에서의 Fe(허용지내력)는 18회/30cm로 180kN/㎡로 볼 수 있습니다.

• 상재하중: 150kN/㎡
• 허용지내력(풍화토 5m 깊이): 180kN/㎡

이 수치들을 통해 5m 깊이에서 10층 건물의 안정성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있습니다.

더 깊이 알아보자: N치(50회/3cm)의 의미

또한 N치가 50회/3cm라는 추가 데이터도 얻었습니다. 즉, 50번 때려도 3cm밖에 내려가지 않는다는 의미입니다. 이는 지반이 매우 단단하다는 것을 나타내며, 건물의 안정성을 더욱 높여줍니다.

기초 크기 구해보기: 4층 높이 기둥 기준

가령, 그림과 같이 4층 높이 기둥에서 4000kN의 축력이 작용하고 있고 허용지내력(Fe)=180kN/㎡인 상황을 가정해 봅시다. 그러면, 응력 공식에 입각하여 필요 면적은 아래와 같이 구해집니다.

 

다만, 22.22㎡라는 애매한 크기의 기초는 만들기 어려우므로, 아래와 같이 비교적 정형화된 수치(5mx5m)의 독립기초를 설계하는 것이 일반적입니다. 여기서 우리는 지반 내력이 너무 약하거나 상재하중이 너무 크면 매트기초나 줄기초를 채택하여 면적(A) 값을 크게하여 대응할 수 있다는 인사이트를 도출할 수 있습니다.