부력과 양압력 및 해결방안

▒ 기출문제

- 107회 2교시 4번 : 주상복합 건축물의 지하수위가 G.L-7.5m에 있으며, 지하굴착 깊이는 30m일 때 지하수 부력에 대한 대응 및 감소방법에 대하여 설명하시오.

- 103회 4교시 1번 : 구조물의 부력(UP-Lifting Force) 발생 원인 및 대책공법에 대하여 설명하시오.

- 97회 1교시 4번 : 부력(浮力)과 양압력(揚壓力)

- 80회 4교시 2번 : 공동주택 지하주차장의 바닥면적 크기가 거대화됨에 따라 지면에 접하는 바닥층 공사에서 발생할 수 있는 부력 방지대책을 기술하시오.

- 78회 3교시 5번 : 지하수 수압에 의해 발생할 수 있는 지하구조물의 변위와 이를 방지하기 위한 설계 및 시공시 유의사항에 대해 기술하시오.

- 72회 4교시 5번 : 부력(浮力)으로 인한 건물의 피해를 해결하기 위한 방법에 대하여 기술하시오.

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▒ 정의

① 부력(Buoyancy)이란 어떤 물체가 수중에 있을때 물속에 잠긴 물체의 비중이 물의 비중보다 작을때 생기는 힘을 부력이라 한다.

② 양압력(Uplift Pressure)이란 어떤 물체가 수중에 있을 경우 그 물체에 수압이 작용하며, 이런 수압중 상향으로 작용하는 수압을 양압력이라 한다.

 

▒ 부력의 영향(피해)

① 구조물의 자중이 기초바닥에 작용하는 양압력 보다 적으면 건물은 부상하게 된다.

② 구조물의 부상으로 인한 부재의 균열, 누수, 파손 등 여라가지 문제점이 발생한다.

 

▒ 부력 대책 공법 선정 Flow Chart

▒ 부력의 처리방안 검토

① 자중, 마찰력, 부력과의 관계

- 자중(W) + 마찰력(P) < 부력(U) 인경우 안정성 낮아짐

② 부력에 의한 모멘트와 저항모멘트와의 관계

 - Mr < Md 인경우 안정성 낮아짐

③ 기둥과 기둥사이 지간과 부력과의 관계

- 장스팬의 경우 중앙부에서 발생되는 부력에 대한 안정성 낮아짐

▒ 부력의 안전율

① 자중(W) > 부력(U) : 안정, 자중(W) < 부력(U) : 불안정

② 부력에 대한 적절한 자중 : W ≥ 1.25U

 

▒ 부력처리 방안(방법)

1) 외력증가공법

① 사하중증가(자중증대) : 구조물의 고정하중을 증가

② 영구앵커 공법 : 지반을 천공 후 인장재를 투입하여 암반에 긴결

- Rock Anchor 공법

- Rock Bolt 공법

③ 인장파일공법 : Micro Pile을 마찰말뚝처럼 사용하여  부력을 방지

2) 강제배수공법(영구배수공법)

① 외부배수공법 : 지하벽체 외부에 배수층 형성하여 집수정으로 유도, 펌프에의한 배수처리

② 내부배수공법 : 기초저면에 배수층 형성하여 집수정으로 유도, 펌프에 의한 배수처리

- Trench System

- Drain Mat System

 

▒ 시공시 유의사항

연관문제 참조

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▒ 연관문제

영구배수공법 - Rock Anchor 공법

▒ 신기술신공법

SAL공법		준비중		준비중

▒ 참고문헌(출처)

1) 지하수의 부력방지를 위한 외력증가공법과 드레인매트배수공법의 비교분석 / 강승호

2) 건축기술지침 / (주)대우건설