지하안전평가 수치해석 하중 계산 방법

지하 안전평가 제6장 지반 안전성 검토 부분에서 수치해석을 할 때 인접 건물의 하중을 어떻게 계산해야 할까? 그리고 각 부재의 하중에 영향을 미치는 단위중량은 어떤 값을 넣어야 할까? 이번 포스팅에서는 실제로 지하 안전평가에서 사용되고 있는 수치해석 시 하중 계산 방법에 대해 알아보도록 하겠다.

설계하중

흙막이 벽체에 작용하는 외력 중에는 토압, 수압, 장비 하중 등의 하중과 검토 범위 내에 있는 인접 건물 하중과 인접도로를 통행하는 교통하중 등이 있다. 이런 하중들은 흙막이 벽체에 직접 간접적인 영향을 미치기 때문에 주변 하중들의 수치는 매우 중요하다.

 

 

 

고정하중

이 글을 보는 사람은 거의 토목공학 전공을 했을 것으로 가정한다면, 학부 때 고정하중과 활하중에 대해 들었을 것이다. 특히 LRFD 설계를 해봤다면 반드시 들어본 내용일 것이다. 지하 안전평가에서는 LRFD처럼 디테일한 하중 팩터를 적용하는 것이 아닌 일반적인 하중을 적용하여 지반의 안전성에 대해 평가하게 된다. 

고정하중은 일반적으로 재료에 부여하는 단위중량으로 프로그램상 자동 계산된다.

고정하중(재료의 표준 단위중량, kN/㎥) - 출처 : 지하안전평가서 표준매뉴얼(2022.04)
재료	단위중량	재료	단위중량
강, 주강, 단강	78.50	목재	8.00
주철	72.50	역청재	11.00
철근콘크리트	25.00	아스팔트포장	2300
무근콘크리트	23.00	자갈, 쇄석	19.00
시멘트모르타르	21.50

 

활하중과 건축물 하중

활하중은 일반적으로 교통하중을 말하며 자동차 활하중은 표준 트럭 하중(DB 하중) 또는 차로 하중(DL 하중), 보도 등의 등분포 하중 및 궤도의 차량 하중을 적용한다. 이때 현장여건 및 장비 하중 등을 고려하여 안전 측으로 1등교 교량의 DL 기준인 12.7kN/㎡을 적용한다.

 

 

지하 안전 평가서 표준매뉴얼에서는 건축물 하중도 활하중으로 분류하고 있다. 인접 건축물에 대한 하중은 주택과 사무실로 나눠서 층별로 하중을 계산한다. 이때 유한 요소 해석 시 요소의 단위중량을 0kN/㎥을 적용하고 하중은 기초 저면에 재하 하는 모델링을 원칙으로 안내하고 있다.

지하안전평가 건물하중 계산 방법 - 출처 : 지하안전평가서 표준매뉴얼(2022.04)

 

지하 안전 평가서 표준매뉴얼이 2022년 4월 개정되면서 주택과 사무실로 구분해서 계산되도록 안내하고 있기 때문에 반드시 제대로 적용해서 보완을 맞는 일이 없도록 대비해야 한다.