[건축시공기술사 기출] 부력과 양압력 정의·개념도·영향·대책

건축시공기술사 기출문제인「부력과 양압력」에 대해 용어 정의부터 개념, 발생 원인, 문제점 및 대책까지를 체계적으로 정리한 자료입니다. 부력과 양압력은 모두 지하수와 관련된 상향 작용력이지만, 작용 위치와 구조적 거동이 상이하므로 명확한 구분이 필요합니다.

‘부력과 양압력‘ 답안 예시

Ⅰ. 부력과 양압력의 정의

• 부력(Buoyancy)이란 유체(물) 속에 잠긴 물체 전체에 대해 유체로부터 상향으로 작용하는 힘으로, 그 크기는 물체가 밀어낸 물의 중량과 동일하다. 지하 구조물에서는 지하수위 상승 시 구조물 전체에 부상하려는 힘으로 작용한다.
  • 부력의 크기 → 부력(B) = $\gamma_w$ × V [tonf]
    • V : 잠긴 부피
    • $\gamma_w$ : 물의 단위중량
• 양압력(Uplift Pressure)이란 지하수에 의해 구조물 저면에 작용하는 상향 수압으로, 저판 전면에 분포 형태로 작용하며 지하수위 및 침투 조건에 따라 크기가 변한다. 주로 지하 구조물 저판의 들림 및 균열을 유발한다.
  • 양압력의 크기 → 양압력 = D ×​ $\gamma_w$ [ton/㎡]

Ⅱ. 부력과 양압력의 개념 및 크기

• 부력(B) = $\gamma_w$ × V [tonf]
  • $\gamma_w$​ : 물의 단위중량 (≈ 9.81 kN/m³)
  • V : 물체의 부피
• 정수위 상태(비우기시) 양압력 : D ×​ $\gamma_w$ [tonf/㎡]

Ⅲ. 발생 원인, 문제점, 대책

구분	부력	양압력
작용 위치	구조물 전체	구조물 저면
작용 형태	체적에 비례한 합력	면적에 작용하는 수압
주요 원인	지하수위 상승	정수압·침투수
주요 문제	구조물 부상	기초판 들림·균열
수리적 대책	dewatering	배수, 차수
구조적 대책	구조물 자중 증가	저판 두께 증가
구속 대책	앵커, 마찰말뚝	앵커, 브라켓 긴결
시공 관리	지하수 채움 유지	침투수 관리

Ⅳ. 부력과 양압력 종합 대책

• 지하수위 저하 및 배수 관리
• 차수벽(Slurry wall, Sheet pile) 설치
• 구조물 자중 증대 또는 저판 증설
• 부상 방지용 앵커 및 말뚝 적용
• 설계 단계에서 최악 조건 검토

부력은 구조물 전체에 작용하는 체적력이고, 양압력은 구조물 저면에 작용하는 수압력이므로 작용 위치와 거동이 서로 다릅니다. 따라서 지하수위, 침투 조건, 구조 형식에 따라 부력과 양압력을 구분하여 검토하고, 배수·차수·구조적 저항을 병행한 종합적인 안정 대책을 수립하는 것이 중요합니다.

• [장판지] 건축시공기술사 전 범위를 관통하는 시공기술 지도
• [건축시공기술사 장판지] 3-1. 지반조사의 종류와 범위

1. 흙의 물리적 성질 : 함수, 간극비, 포화도, 밀도, 연경도
   • 흙의 물리적 성질(간극비, 함수비, 포화도 등)
   • 함수비
   • 간극비
   • 흙의 포화도(Sr)
   • 연경도(consistency)
   • 상대밀도
2. 흙의 역학적 거동 특성 : 전단강도, 다짐과 압밀, 침하
   • 흙의 역학적 거동 특성(다짐, 압밀, 전단강도, 침하 등)
   • 다짐(compaction)과 압밀(Consolidation)
   • 흙의 전단강도
   • 흙의 압밀침하

• 간극수압, 부력, 양압력
  • 간극수압
  • 부력과 양압력
• 모래의 팽창(Sand bulking)
  • Sand bulking
• swelling, slacking, thixotropy
  • Swelling(팽윤현상)·Slacking(비화현상)
  • Thixotropy
• 과압밀비(OCR)
  • 과압밀비(OCR)
• 액상화
  • 액상화(Liquefaction)
• Dam up 현상
  • Dam up 현상