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건축시공기술사 서브노트/용어

부력과 양압력의 정의와 차이점 그리고 건축물에 미치는 영향

by kgf/㎠ 2021. 10. 25.
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부력과 양압력

지하수압의 처리문제는 도심지 지하굴착에 의한 구조물의 시공에 필연적으로 수반되며, 특히 아파트 주차장, 지하철 구조물, 암거 등과 같은 영구구조물인 경우 양압력에 대한 대응력이 필요합니다. 지반의 투수계수, 토질특성, 지층구성, 지하 구조물의 종류, 지하수의 위치, 인접하천, 강우량 등에 따라 양압력은 좌우됩니다. 

 

 

지하수위로 인해 건축물에 작용하는 부력과 양압력에 대해 알아야 하는데 비슷한 의미같지만 사실 조금 다른 의미라고 할 수 있습니다. 아래 포스팅을 통해 부력과 양압력의 정의와 표시방법 그리고 건축물에 미치는 영향에 대해 말씀드리겠습니다. 

 

부력과 양압력의 정의(비교)

구분 정의
부력 액체속에 잠겨있는 물체의 표면에 상향으로 작용하고 있는 물의 전체 압력을 부력이라고 합니다. 
② 이 힘의 크기는 물체가 물속에 잠김 부피와 같은 액체의 무게와 같습니다. 
③ 수중에 건추물을 축조할 경우 건축물의 밑면 깊이만큼 부력을 받게 되고, 건물의 자중이 부력보다 작으면 건물은 부상하게 됩니다. 
양압력 ① 구조물이 지하수위 이하에 놓이게 되면 구조물 저면에 단위면적당 상향으로 작용하는 물의 압력을 받게 되는 것을 양압력이라고 말합니다. 
② 물의 정수위 상태일 때 작용하는 양압력은 정수압과 같고 구조물 저면에 작용하는 침투수가 있는 경우의 양압력은 침투 시 간극 수압과 같습니다. 

 

부력의 표시 및 계산방법

<부력>

부력은 힘의 단위로 나타내며 위 식을 다 외울 필요는 없지만 위 식을 보면 알 수 있듯이 물체가 액체 속에 잠겨있는 부분의 체적이 클 수록, 지하수두가 높을수록, 건축물의 바닥면적이 클 수록 커진다는 것을 알아야 합니다. 

 

부력에 대한 건축물의 저항 방법(안전성 향상)

  • W ≥ 1.25B
  • 건물의 자중(W)이 부력(B)보다 클 때 건물은 부상하지 않음
  • 여기에 안전율을 감안하여 부력보다 자중이 1.25배 이상이 되게 함

 

 

양압력의 표시 및 계산방법

<양압력 계산방법>

 

양압력이 건축물에 미치는 영향

  • 부력으로 건축물이 부상하면 건축물 변형 및 파손이 크게 발생
  • 양압력이 발생하면 건축물 침하 및 건축물 균열 발생

 

양압력 저감 대책

  • 배수공법으로 지하수위 저하
  • 슬러리월, sheet pile, soil cement wall 공법 등으로 지하수 차단
  • 건축물 하중을 증가
  • 건축물 저면에 부상 방지용 앵커 시공

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지금까지 부력과 수력 그리고 양압력의 정의, 표시방법, 계산방법 그리고 건축물에 미치는 영향과 저감대책에 대해 말씀드렸습니다. 참고하시어 이해에 도움이 되길 바랍니다. 

 

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