Korea Land & Housing Corporation 설계지침(토목) [제3081호 / 2024.01.02. 42차 개정]

LH 설계지침(토목) 253

10. 기초공사

10.1 일반사항

10.1.1 일반원칙

가. 지반조사 및 실내시험의 조사항목, 빈도 등은 「토질조사 시행지침」에 따른다.

나. 기초설계에 적용하는 지반공학적 특성치는 지반조사 결과분석, 현장 및

실내시험 각종 경험식을 통한 추산, 현장계측결과를 이용한 역해석 등을

활용하여 결정한다.

다. 기초는 지지력과 침하에 안정하여야 하고 지지 구조물을 효과적으로 지지할 수

있어야 한다.

라. 기초의 형식은 지형 및 지질조건, 상부구조의 특성(연직하중, 수평하중, 허

용침하량 등), 시공조건(주변환경) 등을 고려하여 선정한다.

마. 침하에 대한 검토는 간단한 구조물인 경우를 제외하고 기초 상․하부 영향

범위를 충분히 포함하는 수치분석적 기법으로 검토하는 것을 원칙으로 한다.

바. 본 설계지침에 별도로 명시되지 않은 사항은 국토해양부 구조물 기초 설

계기준 및 도로교 설계기준 등에 따른다.

 

 

 

 

지반조사 및 분석	⇨	기초형식 및 공법선정	⇨	기초의 안정성 검토
∙기초 지반층 구성 ∙기초지반 물리적, 역학적 특성 시험 ∙지지력에 영향을 미치는 요소		∙주변여건 검토(환경,민원등) ∙기초 설계, 시공법 파악 ∙기초형식 선정 ∙시공공법 선정		∙기초지지력 및 침하량 검토 ∙기초의 수평변위, 부등침하 검토 ∙지진하중에 대한 검토

10.2 얕은기초

10.2.1 일반사항

가. 얕은기초는 직접기초라고도 하며 일반적으로 기초의 최소폭(B)와 근입깊

이(Df)의 비가 대체로 1.0 이하 (Df/B≤1.0)인 경우를 말하나, 그 비가 3.

0～4.0인 경우에도 얕은기초의 범주에 속한다.

나. 기초의 안정성

기초의 안정성 평가를 위해서는 지반의 전단파괴, 침하, 전도, 활동, 기초

본체에 대하여 검토해야 하며, 각 검토 항목에 대해 소정의 안전율 및 허

용기준을 만족해야 한다.

다. 기초의 근입깊이는 아래의 사항에 대하여 검토하여 합리적으로 산정한다.

1) 동결작용을 받는 깊이

2) 지하매설물 및 인접구조물의 영향

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3) 지하수위

4) 시공성과 경제성

5) 세굴에 의한 영향

라. 재하시험에 의한 지지력 및 침하량 산정시 지반의 종류 및 재하폭의 크기

의 영향을 고려한다.

마. 기초저면처리내용은 설계도에 반드시 명시한다.

10.2.2 지지력검토

가. 지지력검토는 지반의 종류 등에 따라 이론식 및 경험적방법, 전산수치해

석방법 등에 따르고, 지지력 계산방법에 따라 서로 다른 지지력이 계산될

경우에는 설계자의 판단에 의하여 적용방법을 선택한다.

나. 토사지반의 허용지지력은 극한지지력을 소정의 안전율로 나눈 지지력을

사용한다.

1) 이론식에 의한 일반적인 극한지지력 산정방법은 아래와 같으며, 하중조

건(경사하중, 편심하중), 기초형상, 근잎깊이, 지반경사, 지하수영향 등을

고려하여 산정한다.

가) Terzaghi공식

나) Meyerhof공식

다) Hansen공식

2) 지지력산정식, 지지력계수, 경험적방법에 의한 지지력 산정 등은 구조물

기초설계기준해설(2009) 및 도로교설계기준해설(2008) 참고한다.

다. 암반의 허용지지력은 암석의 강도, 불연속면 간격 및 방향, 틈새, RQD,

풍화정도, 충전물질, 지하수 등을 고려하여 계산한다. 어떠한 경우도 허용

접지압과 콘크리트의 허용응력을 비교하여 작은값을 사용해야 한다.

1) 이론식에 의한 일반적인 극한지지력 산정방법은 아래와 같으며,

가) Hoek-Brown공식

나) Bell공식

2) 지지력산정식, 지지력계수, 경험적방법에 의한 지지력 산정 등은 구조물

기초설계기준해설(2009) 및 도로교설계기준해설(2008) 참고한다.

라. 현장시험으로부터 지반의 지지력을 산정할 수 있으며, 허용지지력은 지반

상태, 경계조건, 시험특성을 고려하여 결정한다.

마. 평판재하시험을 설계에 반영하고 기초지반에 대한 평판재하시험에서 얻은

하중-침하곡선으로부터 허용지지력을 구하고 기초의 크기효과를 고려하여

설계지지력을 산정한다.

10.2.3 침하량검토

가. 얕은기초의 침하는 즉시침하, 압밀침하, 이차압밀침하를 합한 것을 말한

다.

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나. 기초하중에 의해 발생된 지중응력의 증가량이 초기응력에 비해 상대적으

로 작지 않은 영향깊이 내 지반을 대상으로 침하를 계산한다.

다. 즉시침하

1) 탄성이론에 의한 검토 : 사질토, 점성토 적용가능

여기서, q: 재하하중, B:기초폭, :푸아송비, E:지반탄성계수, Ip: 탄성침하

량계수

2) 이외에도 Janbu의 방법(점성토), Schmertmannn방법(사질토) 등 합리적

인 산정방법들을 이용하여 검토한다.

라. 압밀침하량은 압밀이 발생하는 지반에 한하여 산정하며, 유기점토나 점성

토는 추가적으로 이차압밀침하를 산정한다.

마. 허용침하량은 균등침하, 부등침하, 각변위 등으로 규정할 수 있으며 구조

물의 종류, 형태, 기능에 따라 별도로 정한다. 별도의 기준이 없을 경우에

는 국제적으로 통용되는 기준을 준용할 수 있다.

10.3 깊은기초

10.3.1 일반사항

가. 깊은기초는 상부구조물의 하중을 기초의 선단과 주면을 통하여 지반속에

전달하며 선단지지력과 주면마찰력으로 상부구조물의 하중을 지지하며,

일반적으로 말뚝기초와 케이슨기초 등이 있다.

나. 상부 구조의 전체적인 안정성과 사용성에 안전하도록 설계하고, 국부적으

로도 과도한 침하나 부등침하가 발생하지 않도록 한다.

다. 기초 설계시 안정성, 경제성, 시공성, 환경영향 등을 고려하여야 한다.

라. 구조물의 종류 및 지형조건, 주변환경 등을 종합적으로 고려하여 타당한

공법을 선정하여야 한다.

마. 특히, 말뚝을 타입공법으로 선정하는 경우에는 WEAP해석을 반드시 수행

하여 항타가능성(Driveability)과 환경영향(소음, 진동) 등을 종합적으로 검

토하여야 한다.

10.3.2 말뚝의 축방향 지지력, 변위 검토

가. 축방향 허용지지력은 축방향 재하시험을 실시하는 것이 가장 바람직하다.

그러나 정역학적 지지력 산정공식이 말뚝재하시험에 준하는 정밀도를 가

질 경우나 시험말뚝에 대한 재하시험이 극히 곤란한 경우에는 정역학적

지지력공식을 사용하여 극한지지력을 추정할 수 있다. 이때 지반특성치는

실내시험이나 원위치시험에 의하여 구하여야 한다. 또한, 하중전이특성을

확인하여 말뚝기초의 하중지지거동을 파악하여 이용하는 것이 바람직하다.

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나. 말뚝의 축방향 허용지지력은 지반의 허용지지력과 말뚝재료의 허용하중을

비교하여 작은 값 이하로 결정한다. 안전율은 축방향 극한 압축지지력을

산정하는 방법의 신뢰도에 따라 적절한 값을 사용한다.

다. 말뚝의 축방향 지지력 검토 (외말뚝)

1) 말뚝본체

max ≤  (말뚝에 생기는 응력이 허용응력 이하가 되도록)

max : 말뚝의 최대발생응력,  : 말뚝의 허용응력

2) 지반지지력

     (선단지지력 + 주면마찰력) →   



 ≤  (설계하중이 허용지지력 이하가 되도록)

 : 말뚝의 극한지지력 ,  : 말뚝의 설계하중 ,

 : 말뚝의 허용지지력 ,   : 안전율

3) 축방향 허용지지력은 다음 각 항목을 고려하여 판정한다.

가) 말뚝의 압축응력

나) 이음에 의한 감소

다) 장경비에 의한 감소

라) 부주면 마찰력

마) 무리말뚝작용 (말뚝간격 고려)

바) 말뚝 침하량

 

 

 

 

구분	사질토	점성토
선단지지력 Qp	여기서, : 말뚝선단 깊이의 유효상재압 :지지력계수	여기서, :비배수점착력 :지지력계수
주면마찰력 Qs	여기서, : 말뚝측면에 작용하는 법선토압계수 : 말뚝과 흙사이 마찰각 : 말뚝측면 흙의 평균 유효상재압	① α계수법(비배수조건) ② β계수법(유효응력해석법) 여기서, :부착력계수, :비배수점착력 : 교란된 점토가 재압밀된 후의 점착력 : 교란된 점토가 재압밀된 후의 배수전단저항각 : 마찰력이 작용하는 지층의 평균 유효상재압

구분 사질토 점성토

선단지지력

Qp

[     ]

  ′ 

여기서,

′ : 말뚝선단 깊이의 유효상재압

 :지지력계수

   

여기서,

 :비배수점착력

  :지지력계수

주면마찰력

Qs

[    

]

   



′ 

여기서,

  : 말뚝측면에 작용하는

법선토압계수

 : 말뚝과 흙사이 마찰각



′ : 말뚝측면 흙의 평균

유효상재압

① α계수법(비배수조건)

    

② β계수법(유효응력해석법)

  ′   ′

   tan′

여기서,

 :부착력계수,  :비배수점착력

′ : 교란된 점토가 재압밀된

후의 점착력

′ : 교란된 점토가 재압밀된

후의 배수전단저항각



′ : 마찰력이 작용하는

지층의 평균 유효상재압

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4) 상기에 구체적으로 명시되지 않은 계수, 기타지지력 산정방법, 경험적방

법에 의한 지지력 산정 등은 구조물기초설계기준해설(2009) 및 도로교설

계기준해설(2008) 참고한다.

라. 말뚝기초의 침하량은 상부구조물의 허용변위량 이내이어야 하며, 외말뚝

의 침하량, 무리말뚝의 침하량 및 부등침하량값을 상부구조물의 특성과

연계하여 판정한다.

1) 외말뚝침하량 산정

외말뚝침하량(St)은 말뚝자체의 길이방향 탄성변형(Sc)과 말뚝선단하중의

하중에 의한 침하량(Sp), 주면마찰력에 의한 말뚝선단부의 침하량(Sps)의

합으로 산정한다.

- St=Sc+Sp+Sps

2) 허용침하량은 상부구조물의 구조형식, 사용재료, 용도, 중요성 및 침하의

시간적 특성 등에 의해 정한다.

10.3.3 부주면마찰력

가. 압밀침하의 우려가 있는 지반에 말뚝을 근입시키는 경우에는, 말뚝의 연

직지지력, 말뚝본체응력, 그리고 말뚝머리 침하량에 대하여 부주면마찰력

이 미치는 영향을 검토하여야 한다.

나. 부주면마찰력이 작용하는 경우에는 부주면 마찰력 저감대책을 강구하여야

한다.

다. 부주면마찰력이 작용하는 지반조건에서는 다음과 같이 허용압축지지력을

계산한다.

    

        또는    

        

라. 부주면마찰력 작용시 말뚝재료의 허용하중은 다음을 만족하여야 한다.

  ≥        

여기서,  : 말뚝재료의 항복응력,   :말뚝의 순단면적,   :말뚝에 작용하는

상부하중,   : 중립점에 작용하는 부주면마찰력, Fs:안전율

마. 외말뚝의 부주면마찰력의 크기는 다음과 같다.

     

여기서,   :부주면마찰력,   :부주면마찰력이 작용하는 부분의 말뚝주면

적,   :단위면적당 부주면마찰력으로서 점토와 점토질 실트의 단기거동해

석에는 계수법, 점토와 사질토의 장기거동 해석에는 계수법에 의하여

구한다.

바. 부주면마찰력을 산정하기 위한 중립점 깊이는 다음과 같은 방법으로 추산한다.

1) 경험적인 방법 : H'=nH(n=0.8～1.0), H:압밀층두께

2) 말뚝의 근입깊이에 따른 말뚝과 주변지반과의 침하해석

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3) 부주면마찰력에 의한 말뚝두부로부터의 축하중곡선과 정주면마찰력을 고

려한 지지력곡선의 조합

10.3.4 말뚝의 횡방향 지지력 및 변위 검토

가. 횡방향 허용지지력은 횡방향 재하시험을 실시하는 것이 가장 바람직하다.

나. 재하시험이 불가능할 경우 아래와 같은 방법을 비교분석하여 지지력 및

변위를 산정한다.

1) 극한평형법(Broms법)은 다음 조건사항에 적용한다.

가) 짧은말뚝

나) 중간말뚝

다) 말뚝머리가 자유로운 말뚝

라) 말뚝머리가 구속된 긴말뚝 중에서 지중부 최대휨모멘트가 항복값에 도달할때

까지 말뚝머리 휨모멘트가 항복값을 유지하며 변형될 수 있는 경우

 

 

 

 

지반 말뚝구분	점성토	사질토
짧은말뚝	βL≤2.5	ηL < 2.0
중간말뚝	-	2.0 ≤ ηL ≤ 4.0
긴말뚝	βL>2.5	ηL > 4.0

지반

말뚝구분

점성토 사질토

짧은말뚝 βL≤2.5 ηL < 2.0

중간말뚝 - 2.0 ≤ ηL ≤ 4.0

긴말뚝 βL>2.5 ηL > 4.0

여기서 L: 말뚝길이,

kh: 수평지반반력계수(kN/㎤),

nh:수평지반반력계수의 깊이방향 증가율에 말뚝직경 DB를 곱한값

2) 탄성지반반력법(Chang법)은 극한평형법에 해당되지 않은 경우에 적용한다.

3) 기타

가) P-y곡선법

나) 프레셔미터결과에 의한 추정법

다) 전산해석프로그램(FEM 등)

다. 횡방향하중을 받는 말뚝의 횡변위 기준은 상부구조 및 말뚝부재의 안정성

이 확보되는 변위까지로 규정한다.

10.3.5 무리말뚝(군말뚝)

가. 연직하중에 대한 무리말뚝의 지지력은 외말뚝의 지지력에 무리효율을 고

려하여 산정한 값과 말뚝기초 전체를 가상케이슨기초로 보고 계산한 값

중 작은 값으로 한다.

나. 무리말뚝의 영향을 고려하기 위해 탄성해석, 탄소성해석 등에 의한 무리

말뚝해석을 실시할 수 있다.

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다. 무리말뚝의 수평지지력은 그림자효과(shadow effect)에 의해 감소하므로

말뚝중심간격에 따른 무리말뚝의 영향을 고려해야 한다. 무리말뚝의 영향을

고려하기 위해서는 경험적방법, 해석적방법 등을 이용할 수 있다.

라. 무리말뚝의 침하량은 사질토의 경우는 무리효율을 고려하여 구할 수 있으며,

점성토의 경우 무리말뚝을 가상케이슨으로 가정하여 압밀침하량을 구할

수 있다.

1) 사질토의 경우

여기서,   : 무리말뚝의 침하량,  : 외말뚝의 침하량,

  : 무리말뚝의 최소폭,  :외말뚝의 직경

2) 점성토의 경우 무리말뚝을 등가케이슨으로 가정하고 말뚝선단 위 1/3L

(여기서, L:말뚝관입길이)지점에서 가상기초의 바닥면을 설정하고 응력분

포는 2:1(연직:수평)으로 가정하여 해당지층의 압밀침하량을 구한다.

10.3.6 재하시험[단지기술처-4635(2018.11.26)]

가. 말뚝재하시험을 실시하는 방법으로는 정재하시험방법 또는 동재하시험방법을

고려할 수 있다.

나. 말뚝 재하시험으로 압축시험, 인발시험, 횡방향시험 등을 설계에 반영한다.

다. 압축정재하시험의 수량은 지반조건이 큰 변화가 없는 경우, 말뚝 250개당

1회 또는 구조물별 1회 이상을 설계에 반영한다. 지반조사 결과에 근거하여

토층변화가 심하지 않은 소규모 교량(단지 내 교량 등)은 교량 전체를 하나의

구조물로 간주한다.

라. 동재하시험의 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우, 전체 말뚝개수의

1% 이상을 설계에 반영하고, 말뚝이 100개 미만인 경우 최소 1회(초기항타

및 재항타 각각 1회) 이상을 설계에 반영한다. 단, 교량은 교대와 교각 각

개소에 대하여 각각 최소 1회 이상을 설계에 반영한다.

마. 한계상태설계법이 적용된 차도교의 PHC 매입말뚝 재하시험 종류 및 횟수는

다음 표에 따른다.

현장품질관리방안	설계저항계수	재하시험 수량
정재하시험	0.64	․정재하시험(압축 및 수평) : 각 교대, 교각 개소별 1회 이상 ․동재하시험 : 10.3.6 라.항에 따름
동재하시험	0.50	․정재하시험 : 10.3.6 다.항에 따름 ․동재하시험 : 10.3.6 라.항에 따름

주) 횡방향력의 영향이 작은 구조물의 경우 수평재하시험을 생략할 수 있다.