건축업에 종사하시는 모든 직장인분들, 구조도 그리느라 한번쯤 애먹었던적이 있으실꺼에요.(저도 그랬거든요)
구조도를 처음 접하는 새내기 분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다. 기초를 찬찬히 다지자구요!
1. 기초의 뜻과 구성요소
기초란 건물의 모든 하중을 받아서 안전하게 지반(땅의 표면)에 전달하는 건축물 하부의 지중(땅을 뚫고 들어갔을 때의 그 속) 구조부입니다.
기초는 기둥, 벽체의 고정하중이나 적재하중 등의 외력을 지반으로 전달하는 역할을 합니다. 때문에 하중으로 인한 침하가 일어나지 않도록 기초의 하중을 안전하게 받을 수 있는 견고한 지반에 설치해야 합니다.
건축 구조 가운데 맨 아래층의 주각(기둥의 맨 밑부분) 레벨을 경계로 하여 그것보다 위를 상부구조(superstructure), 그것보다 밑의 부분을 기초(foundation) 혹은 기초구조(foundation structure)라 합니다.
기초는 일반적으로 기초판(기초슬래브)(지정의 윗부분) 과 지정(지반이 연약하여 건물의 하중을 견디지 못할 경우 기초를 보강하거나 지반의 지지력을 증가 시키기 위한 부분)으로 나뉩니다. 상단 그림에 말뚝이라고 잘못나와있는데, 말뚝은 지정의 형식 중 하나일 뿐입니다. 지정이 없는 경우에는 기초슬래브가 직접 지반 위에 놓입니다.
기초슬래브(foundation slab)란 상부구조의 하중을 지반 또는 말뚝으로 전달하기 위하여 맨 아래층의 주각 밑에 설치된 구조부분입니다.
푸팅(footing)이란 기둥 또는 벽의 힘을 지중에 전달하기 위하여 기초가 펼쳐진 부분입니다.
기초판, 기초슬래브, 푸팅 이 세가지는 의미는 비슷하지만 혼용되어 쓰이고 있습니다.
2. 하중 전달방식에 따른 분류
기초의 하중 전달방식에는 직접기초와 말뚝기초 두가지가 있습니다.
직접기초(spread foundation)는 기초 슬래브로부터 하중을 직접 지반으로 전달하는 방식의 기초를 말합니다.
말뚝기초(pile foundation)는 말뚝을 개입시켜 지반으로 전달하는 방식의 기초를 말합니다. 기초슬래브 밑에 레벨링 콘크리트(leveling concrete)나 깔개 자갈, 쪼갠 돌 등이 설치될 때도 있으나, 이들은 시공을 위한 것이지 구조체는 아닙니다.
직접기초를 얕은기초(shallow foundation), 말뚝기초를 깊은기초(deep foundation)라 하여 분류하는 경우도 있으나 얕다, 깊다의 구별은 대지의 상황마다 다르기 때문에 명확하지 않습니다.
3. 기초판(기초슬래브)의 형식에 따른 분류
① 독립기초
독립기초란 단일 기둥을 받치는 기초입니다. 기둥사이 거리가 멀고, 지내력이 비교적 양호한 경우에 적용합니다. 정방향 또는 장방형을 띄고 있습니다. 기초라는 뜻의 "footing"에서 F를 따와 F1, F2, F3 등으로 표기합니다.
직접기초 (spread footing) : 상부구조로부터의 하중을 말뚝 등을 박지 않고 기초판으로 직접 지반에 전달하는 기초
계단식(확대)기초 (stepped footing)
테이퍼 기초 (tapered footing) : 끝으로 갈수록 두께가 가늘어지는(부재의 단면이 변하는) 기초
말뚝기초 (pile cap) : 기초의 밑면에 접하는 토층이 적당한 지내력을 갖지 못하여 푸팅이나 전면기초와 같은 직접기초로 할 수 없거나 공사비 계산의 결과 다른 공법보다 말뚝으로 지지하는 것이 경제적일때 사용합니다.
② 연속기초 (줄기초)
줄기초는 기둥사이 거리가 가까운 여러개의 기둥을 하나의 줄기초 위에 놓거나 내력벽 또는 조적벽을 지지하는 기초입니다. "Wall Footing"을 줄여서 WF1, WF2, WF3 등으로 표기합니다. 좁고 길게 연달아 도랑(줄, 띠) 모양으로 땅을 파고 잡석을 다짐하여 시공합니다.
기후에 따라 땅이 얼었다 녹았다 반복하면서 건축물의 기초가 움직여 침하, 균열 등의 문제가 나타나는 것을 방지하기 위해 집을 지을때는 기초의 깊이를 지하 동결선 아래로 해야하는데, 줄기초는 이 작업이 매우 용이합니다. 그러나 공정이 많고 복잡하며 인력소모가 커서 매트기초보다 공사기간이 길고 비용도 더 많이 듭니다.
③ 온통기초 (매트기초)
매트기초란 건물하부 전체를 받치는 기초입니다. "Mat Footing"을 줄여서 MF1, MF2, MF3 등으로 표기합니다. 지반의 지내력이 작아서 독립기초로 할 경우 기초저면적이 커질때 사용합니다. 공사과정이 단순하여 공사기간이 짧고 비용이 적게 드는 것이 장점입니다.
건물 바닥면 전체 모양대로 콘크리트를 타설하여 시공하기 때문에 부동침하(기초지반이 내려앉아 구조물의 여러 부분이 불균등하게 침하하는 현상)에는 유리한 반면, 지하 동결선을 지키고자 깊게 팔수록 소모되는 자재 양이 늘어나 비용이 높아지는 단점이 있습니다.
④ 복합기초
복합기초란 2개이상의 기둥을 한 개의 기초판으로 받치는 기초를 말합니다. 독립기초와 마찬가지로 F1, F2, F3 등으로 표기합니다.
두 기둥사이 거리가 가깝거나 지내력이 작아서 독립기초로 하기 어려운 경우에 사용합니다. 기초의 저면에 등분포토압을 일으키도록 두 기둥의 합력과 기초저면의 도심을 일치시킵니다.
⑤ 일체식기초
일체식기초란 하중에 의한 기초지반면의 침하는 최소한으로 하기 위하여 기초에서 파낸 흙의 무게가 건물 전체의 무게와 동일하도록 지하실 깊이를 정하는 기초입니다.
여기저기 검색을 해봤는데 자료가 많이 없네요ㅜㅜ 추후에 찾으면 재업로드하도록 하겠습니다..
⑥ 캔틸레버 확대기초
캔틸레버 기초란 대지경계선 등에 인접한 경우 푸팅의 돌출부를 적게 하기 위한 기초입니다. 이외에도 두 기둥 사이가 너무 멀리 있어 연결 확대기초로는 경제성이 없을때도 사용합니다. "Cantilever Footing"을 줄여서 CF1, CF2, CF3 등으로 표기합니다.
바깥쪽 확대기초의 기둥하중은 편심으로 작용하므로, 이 편심의 영향을 방지하기 위해서 휨에 저항할 수 있는 연결보(strap beam)를 가까운 안쪽 확대기초에 연결하여 2 개의 기초지반 압력을 균등분포가 되도록 해야 합니다. 이를 위해서는 연결 확대기초의 경우와 마찬가지로 두 기초면적의 도심이, 두 기둥하중의 합력의 위치와 일치하도록 해야 합니다.
4. 기초의 적절한 깊이는?
계절에 따라 흙이 얼고 녹는것을 반복하면 지반이 약해질 우려가 생깁니다. 이런 지반을 동결심도(Freezing Depth, 지표면과 동결선 사이, 수분이 포함된 흙이 외부온도에 따라 팽창, 수축을 하여 지반이 불안한 부분)라고 보며, 보통 GL(Ground Level) 기준으로 700~900mm 정도 됩니다.
동결선(Frost Line, 겨울철에 땅이 어는 최대 깊이)을 넘어서면 외부기온과 상관없이 흙에 포함된 수분이 얼지않아 지반이 안정된 부분이 나오는데 이곳에서부터 기초를 다져야 합니다.
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