토목기사 토질 및 기초 개념 정리
토질 및 기초(Soil Mechanics & Foundation Engineering)는 토목공학에서 지반의 특성을 분석하고, 구조물이 안정적으로 건설될 수 있도록 기초를 설계하는 학문입니다. 토목기사 시험에서는 토질역학, 지반 공학, 기초 설계 등의 개념이 출제됩니다.
토목기사 토질 및 기초 개념 자세히 보기 👈토질 및 기초 주요 개념
📌 1. 흙의 기본 성질
흙은 입자(고체), 물(액체), 공기(기체)로 구성되며, 이를 평가하는 여러 가지 지표가 있습니다.
- 간극비 (e) = 공극 부피 / 입자 부피
- 포화도 (S) = (공극 내 물 부피 / 공극 부피) × 100%
- 함수비 (w) = (물 무게 / 고체 입자 무게) × 100%
📌 2. 흙의 강도 및 전단 저항
흙은 하중을 받을 때 변형이 일어나며, 구조적 안정성을 위해 전단강도를 평가해야 합니다.
- 쿠롱 전단강도 공식: τ = c + σ’ tanφ
- τ: 전단강도, c: 점착력, σ’: 유효응력, φ: 내부마찰각
📌 3. 압밀과 침하
지반이 하중을 받을 때 발생하는 변형 과정으로, 구조물의 안정성에 큰 영향을 줍니다.
- 즉시 침하: 탄성 변형에 의해 순간적으로 발생
- 1차 압밀 침하: 수분이 배출되며 발생
- 2차 압밀 침하: 흙의 구조적 변화로 인해 장기적으로 발생
📌 4. 기초 공학
구조물을 안정적으로 지지하기 위해 다양한 기초 형태가 사용됩니다.
- 전면 기초: 얕은 기초(독립기초, 복합기초, 매트기초)
- 깊은 기초: 말뚝기초, 현장타설기초
- 지반 개량법: 다짐, 배수 공법, 주입 공법
토질 및 기초 관련 공식
- 간극비: e = Vv / Vs
- 포화도: S = (Vw / Vv) × 100%
- 전단강도: τ = c + σ’ tanφ
- 압밀계수: Cc = (e1 – e2) / log(σ2/σ1)
- 베어링 용량 공식: qu = cNc + qNq + 0.5γBNγ