지지물의 기초

지지물의 기초

1. 기초의 종류 및 선정

(1) 기초의 종류

수전철탑의 기초는 다음과 같이 표준기초와 특수기초로 구분한다.

① 표준기초 : 특별한 보강없이 보통지반에 사용하는 철근 콘크리트 구조의 확대기초 (역T형 기초)

② 특수기초 : 표준기초 이외의 기초로써 특수한 설계와 시공을 필요로 하는 기초

(2) 기초의 종류 선정

기초는 상부 구조와 하중조건, 지반특성, 부지의 상황, 시공성 및 기초의 설치로 인하여 인접지역에 미치게 될 영향 등을 종합적으로 고려하여 종류를 선정하여야 한다.

2. 기초지반의 선정

기초지반은 기초를 안정하게 지지할 수 있는 양질의 지반을 선정한다. 단, 특별한 경우에는 압축력, 인발력, 수평력 등에 대한 안정성을 충분히 검토하여 연약지반을 개량 또는 보강한 다음 지지층으로 할 수도 있다.

3. 기초의 설계하중

기초설계에 고려할 하중은 다음과 같다.

(1) 상부구조로부터 기초에 전달되는 압축력, 인발력 및 수평력

(2) 기타 특수한 하중

4. 기초지반의 지지력

기초지반의 지지력은 상부구조를 안전하게 지지하고 상부재에 해로운 영향을 미치지 않도록 선정하여야 한다.

(1) 표준기초에 대한 지반의 지지력

① 압축지지력

기초 지면지반의 압축 저항력에 의한다.

② 인발지지력

기초의 자중과 인발시의 활동 파괴면 내에 있는 흙의 중량 및 활동면에 작용하는 전단 저항력에 의한다.

③ 수평지지력

기초 바닥판 측면 지반의 수동 토압에 의한 저항력과 측면 및 기초 바닥판의 마찰  저항력에 의한다. 단, 모멘트 하중기초의 경우에는 압축, 인발, 수평지지력의 합성력에 의한다.

(2) 특수기초의 지반 지지력

표준기초에 대한 지반의 지지력 외에 토질 및 암반의 종류 그리고 기초의 구조 등에 의한 저항력을 고려하여야 한다.

(3) 기초지반의 허용압축 지지력

허용압축지지력은 다음을 표준으로 한다.

① 상시 하중에 대하여는 극한 지지력의 1/3

② 이상시 하중에 대하여는 극한 지지력의 1/2

(4) 인발 및 수평 지지력에 대한 기초의 안전율

기초의 안전율은 아래와 같다.

① 상시 하중에 대하여는 안전율 2이상

② 이상시 하중에 대하여는 안전율 1.33이상

5. 기초의 형상 및 지지력 검토

(1) 기초의 형상(역 T형)

기초의 기본형상은 아래 그림을 표준으로 하고, 각 부의 치수 제한은 아래와 같다.

     a≥3L (또는 3Φ)이고, 0.5m이상

     b≥B/4 또는 a+0.2h , c≥0.3m, t≥0.5m, t2≥0.2m, H≥1.8m

     여기서, L : 주각재의 후렌지(flange)폭

               Φ : 강관의 지름

철탑기초 형상

(2) 지지력에 대한 검토  

① 지지력에 대한 검토는 상세 설계수식을 적용하며 아래와 같은 경우에는 간편 설계 수식을 적용할 수 있다.  

가. 154㎸급 이하 수전선로에서 하중이 작을 경우(압축력이 100ton이하이고 인발력이 70ton이하인 경우)  

나. 지반 여건상 상세 설계수식의 적용이 곤란한 경우  

② 지반상태가 특수하여 본 지침에서 정한 수식의 적용이 곤란한 경우에는 별도의 검토식을 적용할 수 있다.

 

(3) 간편 설계수식  

① 아래 표의 1, 2, 3등급에 해당되는 지반에만 적용한다.  

② 지반의 일반적인 제원은 표에 의하되 실측치가 있을 경우 그 값을 사용한다.  

 

                  지반의 제원

지반의종류	1등급	2등급	3등급
인발력에 저항하는 흙의 유효각도 θ [°]	30	20	10
흙의 단위체적무게 Υ [t/㎥]	1.6	1.5	1.4
흙의 극한 압축 지지력 qu [t/㎥]	90	60	30
흙의 허용 압축 지지력 qa [t/㎥]	30	20	10

(주) 지반의 적용  

- 1등급 : 지하수위가 충분히 낮아 저항력이 큰 지반(산지, 밭, 들)  

- 2등급 : 다소의 용수가 있지만 저항력이 큰 지반(연약한 밭)  

- 3등급 : 지하수위가 높아 저항력이 작은 지반(보통의 논)  

 

6. 기초 재료의 허용응력  

기초에 사용하는 재료의 허용응력 및 철근과 콘크리트의 탄성계수 비는 다음을 표준으로 한다.

 

(1) 콘크리트의 설계기준 강도(σck)  

무근 및 철근 콘크리트 기초에 사용하는 콘크리트의 설계기준 강도는 재령 28일의 압축강도로서 2,058[N/㎠]을 표준으로 하며, 특수한 경우에는 별도의 설계기준 강도를 정하여 사용할 수 있다.

(2) 철근의 허용응력  

철근의 허용압축 및 허용인장응력  

σsa = 0.5σy[N/㎠]  

단, 14,700[N/㎠]이상 17,640[N/㎠]이하로 한다.  

여기서, σy : 철근의 항복강도[N/㎠]

(3) 철근과 콘크리트의 탄성계수의 비  

탄성계수의 비는 표와 같다. 

 

탄성계수비

설계기준강도 σck [N/㎠]	1,764	2,058	2,744	3,430
n	10	9	8	7

7. 기초체의 설계  

기초체는 상부 구조로부터 전달되는 하중에 의하여 발생하는 최대 응력이 재료의 허용응력 이내가 되도록 치수를 정하여야 한다.  

주각재 정착은 주체부 정착과 바닥판 정착을 겸한 병용정착 방식을 표준으로 하되, 주체부 길이가 1m이하인 경우에는 바닥판 정착방식으로 한다.

 

(1) 주체부 설계  

주체부는 축력 및 수평력을 받는 구조로 하여 단면을 산정하고 철근을 배치한다.  

주체 하단부를 검토 단면으로 하여 철근량을 산정하고, 주체부 중간 상부에서는 최소 철근간격 및 시공성을 고려하여 철근량을 반감하는 것으로 한다.

 

① 휨(bending) 모멘트근(筋)  

주체부에 가해지는 수평력에 의한 휨모멘트에 저항할 수 있도록 인장력에 의하여 지배되고 모멘트만을 받는 부재로 하여 철근량을 산정한다.  

② 축력근  

주체부에 가해지는 인발력의 50％를 허용응력 이하로 부담할 수 있도록 철근량을 산정한다. 단, 바닥판 정착방식의 경우에는 아래 표의 최소 철근량을 배치한다.  

③ 띠철근 및 중간띠 철근  

주체부에 생기는 전단력을 부담할 수 있도록 띠철근량을 산정하며, 중간 띠철근은 주체부 단면이 사각형일 경우에 아래 표의 최소 철근량을 배치한다.  

④ 상단균열 방지근  

주체부 상단에는 균열방지 철근을 격자형으로 배치한다.  

⑤ 최소 철근량  

철근량 계산결과 소요량이 표의 최소 철근량보다 적을 때는 주체부의 건조수축, 온도변화에 따른 균열방지, 인장응력의 균등분포를 위하여 최소 철근량을 배근한다.

   

    최소 철근량 [＠ : 철근간격]

 

종 별	최소 철근량	덥개표준
휨모멘트근 축력근 띠철근 중간띠철근 상단균열방지근	D16＠200㎜ D16＠200㎜ D16＠200㎜ D16＠400㎜ Φ 6＠100㎜	100mm 20㎜

철주기초

② 토양의 성질

지반의종류	1등급	2등급	3등급
인발력에 저항하는 흙의 유효각도 θ [°]	30	20	10
흙의 단위체적무게 Υ [t/㎥]	1.6	1.5	1.4
흙의 극한 압축 지지력 qu [t/㎥]	90	60	30
흙의 허용 압축 지지력 qa [t/㎥]	30	20	10

(주) 흙의 내압한도는 상기 허용 압축 지지력의 2배다.  

즉, 내압한도 1등급(갑지구) : 588,000 [N/㎡ ]  

2등급(을지구) : 392,000 [N/㎡]  

3등급(병지구) : 196,000 [N/㎡]