직접기초 평판재하 시험방법과 시험결과 정리방법

평판재하시험과 시험결과정리방법

평판재하시험 개요

  - 직접기초 설계와 지내력검토를 위한 시험항목이다.

  - 강성의 재하판을 기초면에 놓고 하중을 가하여 하중과 변위와의 관계를 보고 지지력과 지반계수를 구한다.

  - 구조물 기초 지반의 지지력을 파악한 후 시공자료 및 설계 시 토질조사의 일부분으로 이용된다.

  - 재하판 지름의 1~2배 깊이에 대한 평가로 지반조사 결과와 종합하여 지지력을 평가해야 한다.

 

  1. 극한지지력

     - 구조물을 지지할 수 있는 지반의 최대저항력

  2. 허용지지력

     - 지반의 극한 지지력을 안전율로 나눈 값

 

평판재하 시험방법

 시험기구

  1. 재하대와 반력보

      - 예상되는 총하중을 작용하는데 충분한 크기의 강도를 가진 재하대와 반력보, 설비강재빔, 앵커나 말뚝

  2. 유압잭

      - 440KN이상으로 예상하중을 가하는데 충분한 용량

  3. 재하판

      - 두께 25mm 이상, 직경 30~75cm의 철판

  4. 하중 측정장치

      - 하중계는 ±2%의 정밀도로 측정 가능한 것

  5. 침하량 측정장치 및 기타

      - 다이얼게이지 또는 LVDT 등 0.25mm 정밀도로 측정이 가능한 것

 

 시험준비

  1. 시험지역 선정

      - 해당기초와 같은 깊이, 같은 조건에서 예상되는 함수 조건

  2. 시험 위치

      - 최소한 3개소에서 실시한다.

      - 시험 개소 간 거리는 사용하는 재하판 지름의 5배 이상으로 한다.

      - 함수량 변화를 방지하기 위해 흙에 젖을 우려가 있는 경우에는 재하판 지름의 2배 이상 깊이까지 미리 포화시킨다.

  3. 재하대

      - 재하대와 지지대는 최대한 시험장소에서 2.4m 이상 떨어진 곳에 설치한다.

  4. 사하중

      - 강재철판, 재하기둥 등 모든 기구는 무게를 달아 사하중으로 기록한다.

  5. 변위계 지지대

      - 재하판 지름의 3.5배 이상 떨어진 곳에 지지 설치

  6. 변위계 홀더

      - 일반적으로 마그네틱 홀더 스탠드를 사용한다

 

 평판재하시험 하중 증가 방법

   - 95 KPa이 넘지 않거나 예상치지력의 1/10이 넘지 않는 하중으로 나누고 동일하중을 지반에 가한다.

   - 각 하중을 정확하게 측정하고 모든 하중을 충격이나 편심 없이 정적하중으로 흙에 전달되도록 한다.

   - 재하판을 설치할 때는 요철이 없는 평평한 위치를 선택하고 지반교란이 없도록 고른 후 실시한다.

   - 불가피할 경우 표준사나 석고페이스트 등을 수평확인에 이용한다.

   - 재하판을 안정시키기 위해 초기에는 20~30 KPa 정도의 하중을 가했다가 제거한 후 시험을 진행한다.

 평판재하시험 재하시간 간격

   1. 급속재하 방법

      - 각 하중을 단계적으로 증가시킨 후 누적하중으로 일정시간 동안 유지해야 한다.

   2.  표준재하방법

      - 작용하중에서 침하가 멈추거나 침하비율이 균일하게 될 때까지 하중을 유지하도록 조정할 수 있다.

      - 선정된 시간간격은 일련의 모든 시험에서 각 하중증가에 계속 적용한다.

 

 평판재하시험 침하 측정

      - 정밀도 0.25mm의 다이얼게이지 또는 기타 장치로 침하량을 연속적으로 측정한다.

      - 침하량 측정은 될 수 있는 한 하중 증가 바로 전과 후, 하중이 일정하게 유지되는 동안 6회 이상 침하량을 측정할 수 있도록 동일시간 간격으로 실시한다.

 

 평판재하시험 시험 종료

      - 뚜렷한 파괴하중을 얻지 못할 경우 총침하량이 재하판 지름의 10%가 될 때까지 시험을 계속 진행한다.

      - 최종 하중증가에 대한 관측을 완료한 후 최종하중의 1/3 크기로 3단계로 나누어 하중을 제거한다.

      - 변형이 정지될 때까지 또는 하중의 시간간격 이상동안 반동 처짐을 지속적으로 기록한다.

      - 대안방법으로는 재하판 지름의 침하 증분에 해당하는 하중을 가한다.

 

평판재하시험 시험결과 정리방법

 시험기록

    - 시험방법에 정해진 모든 정보(시간, 하중, 침하자료 등)를 기록한다

    - 기본정보(시험일자, 인원, 기상, 특기사항 등)도 함께 기록한다.

 시험결과 정리

    - 측정데이터를 정리하여 하중강도와 침하량 관계곡선에서 항복하중강도와 극한하중강도를 구한다.

    - 하중강도와 침하량의 관계를 눈금용지에 그려서 항복하중강도를 구한다

    - 하중강도와 시간당 침하량 관계좌표에서 항복하중강도를 구한다.

    - 단기허용지지력은 극한지지력의 2/3 또는 항복하중 중에서 작은 값을 적용한다.

    - 장기허용지지력은 극한지지력의 1/3 또는 항복하중의 1/2중 작은 값을 적용한다.

 

 극한하중의 결정

    - 하중 침하곡선의 최대 곡율점을 찾아서 극한지지력을 구한다.

    - 재하판에 인접한 지반에 설치한 변위계의 측정치가 수렴한다.

    - 보통 시험에서는 최대곡율점이 쉽게 찾아지지 않는다

    - 재하량이 부족하여 극한지지력이 구해지지 않을 경우 대수하중, 대수침하 등으로 곡선을 그려서 구한다.

 

 허용지지력의 결정

    - 통상적으로 기초의 지지력을 구할 때 장기허용지지력과 단기허용지지력으로 구분한다.

    - 극한하중을 안전율로 나누어 구한다.

    - 보통 단기허용지지력은 항복하중으로 한다

    - 장기허용지지력은 항복하중강도를 안전율 2로 나눈 값과 극한지지력을 안전율 3으로 나눈 값을 비교하여 작은 값으로 한다.

 

현장에서 지지력을 확인하는 방법

 1. 평판재하시험(PBT)

     - 기초 예상지반에 대한 평판재하시험에서 얻은 하중-침하곡선으로부터 허용지지력을 구하고 기초의 크기 효과를 고려하여 설계지지력을 구한다.

 2. 표준관입시험(SPT)

     - 결과값을 이용하여 기초의 허용지지력을 구할 수 있다.

     - 이때 N값은 경계조건에 의해 보정한 수치여야 한다.

 3. 콘관입시험(CPT)

     - 정적 콘관입시험 결과로부터 기초의 허용지지력을 추정할 수 있다.

 4. 베인시험(FVT)

     - 점토지반에서는 현장시험 결과로부터 지반의 비배수전단강도를 구하여 기초의 지지력을 추정할 수 있다.