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건설재료시험기사 침하량 — 탄성침하·평판재하시험

기초가 지반에 놓이고 하중을 받으면 지반이 내려앉아 침하량이 발생한다. 침하량은 탄성 침하 공식이나 평판재하시험 결과를 통해 산정하며, 기초 형상·지반 물성·재하판 크기 등에 따라 값이 달라진다. 부등침하와 각변위 개념을 통해 허용 부등침하 한계를 판단한다.

2026-10-22 기준 · 건설재료시험기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「침하량」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
허용지지력으로 기초 폭 산정1허용지지력·지지력공식을 이용해 가장 경제적인 폭 B를 구하기
지지력 계수 특성 확인1내부마찰각이 0일 때 어떤 지지력 계수가 0이 되는지 가리기
Meyerhof 공식 계수 이해1Meyerhof가 제시한 극한지지력 식에 포함되지 않는 계수를 고르도록 한다

뜻

탄성 침하량은 기초에 작용하는 압력, 기초 치수, 지반의 탄성계수와 포아송비, 그리고 영향계수(Is)를 이용하여 계산한다. 정방형 기초 모서리의 탄성 침하량은 Se = q B (1-μ²) Is / Es 형태의 식으로 구할 수 있으며, 주어진 항들을 대입하여 침하량을 산출한다.

평판재하시험은 소형 재하판으로 지반의 침하 특성이나 지지력을 직접 확인하는 실험이다. 이 실험에서는 재하판의 크기(scale effect)가 결과에 영향을 미치며, 지반 유형에 따라 영향 양상이 다르다. 사질토 지반에서는 재하판 폭이 커질수록 지지력과 침하량이 증가하는 경향을 보이며, 점토 지반에서는 극한지지력은 재하판 폭에 무관하지만 침하량은 폭이 커질수록 증가하는 경향을 보인다.

각변위(허용각변위)는 구조물의 기초에서 한쪽 끝과 다른 쪽 끝의 침하 차이를 각도로 표현한 값이다. 허용각변위 θ와 기초 폭 L을 알면 최대 허용 부등침하량 δ는 δ = L × θ로 계산한다. 실무에서는 이 값을 이용해 구조물의 허용 침하를 판단한다.

지지력 산정 이론도 침하와 밀접하게 연관된다. Terzaghi나 Meyerhof가 제안한 극한지지력 산정식은 지반의 내부마찰각, 점착력, 형상·깊이·경사 계수 등을 사용하여 극한지지력을 산정하며, 특정 조건에서 계수의 값이나 사용 여부가 문제로 제시되기도 한다.

예제

유형별 함정 예시: 평판재하시험 결과를 확대 적용할 때 사질토는 이론적으로 폭 비례 특성을 보이나 실무 보정계수가 적용되어 단순 비례 결과와 다른 수치가 될 수 있음을 확인한다.

대표 기출 3문항

C=0, ø=30° , γt=1.8t/m³인 사질토 지반위에 근입깊이 1.5m의 정방형 기초가 놓여있다. 이 때 이 기초의 도심에 150t의 하중이 작용하고 지하수위 영향은 없다고 본다. 이 기초의 가장 경제적인 폭 B의 값은? (단, Terzaghi의 지지력공식을 이용하고 안전율은 Fs =3, 형상계수 α =1.3, β =0.4, ø=30° 일 때 지지력계수는 Nc=37, Nq=23, Nr=20 이다.)

  1. 3.8m
  2. 3.4m
  3. 2.9m
  4. 2.2m
정답과 해설 보기

정답 ④ · Terzaghi의 지지력 공식을 적용하여 정방형 기초의 극한지지력을 구하면 qu = 1.3·C·Nc + q·Nq + 0.4·γ·B·Nr 입니다. 주어진 조건(C=0, γ=1.8, Df=1.5, Nq=23, Nr=20)을 대입하면 qu = 0 + (1.8×1.5×23) + (0.4×1.8×B×20) = 62.1 + 14.4B (t/m²)가 됩니다.

Terzaghi 공식 적용 후 허용지지력=하중/면적 식을 세워 B에 대해 풀면 약 2.2m가 된다.

기초의 지지력을 구하는 Terzaghi의 극한지지력 공식 qult=cNc+(1/2)r1BNr+Dr2Nq 가 사용된다. 흙의 내부마찰각 ø=0 인 경우 지지력 계수 Nc, Nr, Nq 중에서 0이 되는 계수는?

  1. Nc , Nq , Nr
  2. Nc
  3. Nq
  4. Nr
정답과 해설 보기

정답 ④ · 문제는 Terzaghi 극한지지력식에서 내부마찰각 ø가 0일 때 어떤 지지력계수가 0이 되는지 묻고 있다. ø=0이면 마찰성분이 사라지므로 마찰 관련 계수인 Nr이 0이 된다.

Terzaghi 극한지지력 공식에서 내부마찰각이 0인 경우, 마찰력 성분을 나타내는 계수 Nr은 0이 된다.

Meyerhof의 극한지지력 공식에서 사용하지 않는 계수는?

  1. 형상계수
  2. 깊이계수
  3. 시간계수
  4. 하중경사계수
정답과 해설 보기

정답 ③ · 문항은 Meyerhof의 극한지지력 공식에서 사용되는 보정계수를 묻고 있다. Meyerhof 공식에는 형상계수, 깊이계수, 하중경사계수 등의 보정항이 포함되지만 시간에 따른 보정인 '시간계수'는 포함되지 않는다.

Meyerhof 극한지지력 공식은 형상, 깊이, 경사 계수를 사용하지만 시간계수는 포함하지 않는다.

자주 묻는 물음

탄성 침하량을 구할 때 주의할 계산 요령은 무엇인가?
침하량 공식의 각 항에 정확한 값을 대입하고 (1-μ²)와 같은 항을 올바르게 계산하며, 최종 단위를 확인하여 변환한다.
평판재하시험의 재하판 크기 영향은 지반 종류별로 어떻게 다른가?
사질토는 재하판 폭이 커질수록 지지력과 침하량이 증가하는 경향을 보이며, 점토는 극한지지력은 폭에 무관하나 침하량은 폭이 커질수록 증가한다고 본다.
허용각변위가 주어졌을 때 부등침하량은 어떻게 구하나?
허용 부등침하량 δ는 기초 폭 L에 허용각변위 θ를 곱하여 δ = L × θ로 계산한다.
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