개념 한 쪽
현장 평판재하시험은 작은 시험판으로 지반의 지지특성을 파악하는 시험으로, 시험판과 실제 기초 크기 차이에 따른 규모 효과(Scale Effect)를 반드시 고려해야 한다. 모래지반과 점토지반은 규모 효과가 다르게 나타나므로 지지력과 침하량의 적용 방식이 상이하다.
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출제기준 단원 「시추 및 시료 채취」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 규모효과 판단 | 1 | 모래와 점토의 지지력·침하량의 판폭 의존성 구분하기 |
| 지지력계수 계산 | 1 | 하중강도와 침하량으로 K값을 구하고 단위 환산 적용하기 |
| 시험종료 조건 판정 | 1 | 평판재하시험을 멈춰야 할 적절한 조건을 고르기 |
평판재하시험은 시험판 위에 하중을 가해 침하량과 지지력을 측정하는 시험이다. 시험판 크기와 실제 기초 크기의 차이로 인해 나타나는 영향은 지반 종류에 따라 다르게 나타나므로 '규모 효과'를 고려해야 한다.
사질토(모래질 지반)에서는 극한지지력과 침하량이 기초 폭에 비례하는 경향이 있다. 따라서 같은 단위 압력에서 기초 폭이 커지면 침하량과 지지력 모두 증가하는 방향으로 변할 수 있으므로, 시험판 결과를 실제 기초에 적용할 때 폭 비례를 고려해야 한다.
점성토(점토지반)에서는 극한지지력은 기초 폭에 거의 무관한 경향을 보이나 침하량은 판 폭의 증가에 따라 영향받는 깊이가 깊어지므로 침하량은 증가할 수 있다. 즉, 점토는 '지지력-무관, 침하량-관련'으로 기억해야 한다.
지지력계수 K는 하중강도 P를 침하량 S로 나눈 비율(K = P / S)로 정의한다. 침하량의 단위가 mm로 주어질 때 단위 환산을 정확히 처리해야 하며, 문제 유형에서는 단위 환산으로 수치에 10배 차이가 나타나는 경우가 있으므로 주의해야 한다.
평판재하시험의 종료 조건은 명확한 거동 변화나 안전 초과 징후일 때로 한정된다. 대표적 종료 기준은 침하량 한계(예: 15mm), 하중 감도 초과 또는 항복점 도달, 현장 예상 최대 접지압을 이미 초과한 경우 등이며, 흙의 함수비가 소성한계에 달한 것은 시험 종료 조건에 포함되지 않는다.
대표 계산 1 — 점토 지반 기초 적용 예: 평판재하시험에서 직경 0.3m 판으로부터 얻은 극한지지력 15 t/m²를 직경 2.0m 원형기초에 그대로 적용한다고 가정한다(점토의 경우 극한지지력은 크기와 무관하므로 시험값을 적용한다). 안전율 3을 적용하면 허용지지력은 15 ÷ 3 = 5 t/m²가 된다. 원형기초 면적은 πr² ≈ 3.14 m²이므로 총허용하중은 5 × 3.14 ≈ 15.7 ton이 된다.
대표 계산 2 — 지지력계수 K 산정 예: 하중강도 P = 2.50 kg/cm², 침하량 δ = 1.25 mm일 때 K = P / δ = 2.50 ÷ 1.25 = 2.0(kg/cm² per mm)이다. 문제에서 단위 관례에 따라 mm→cm 환산을 고려하면 수치에 10을 곱하여 20으로 표기하는 형태가 출제될 수 있다. 따라서 문항에서 요구하는 단위 해석을 확인해야 한다.
평판재하시험에서 결과를 이용할 때 고려해야 할 사항들 중 틀린 것은?
정답 ② · 평판재하시험의 scale effect에 따르면, 모래지반과 같은 비점성토 지반의 경우 지지력은 재하판의 폭에 비례하여 증가하는 경향이 있습니다. 반면, 점토지반과 같은 점성토 지반의 침하량은 재하판의 폭에 거의 무관하거나 영향이 적은 것으로 알려져 있습니다.
평판재하시험의 규모 효과는 지반 종류에 따라 다르게 적용되므로, 점토지반 침하량은 판 폭과 무관하다는 설명이 옳다.
도로의 평판재하 시험에서 1.25mm 침하량에 해당하는 하중 강도가 2.50㎏/cm²일 때 지지력계수(K)는?
정답 ① · 도로의 평판재하 시험에서 지지력계수(K)는 단위 침하량당 하중 강도로 정의되며, 단위는 kg/cm3 등을 사용합니다. 계산 공식은 K = P / δ 로 나타냅니다.
지지력계수 K는 하중강도 P를 침하량 δ로 나눈 값으로, 2.50/1.25=2.0에 10을 곱한 20이다.
평판재하시험이 끝나는 다음 조건 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 평판재하시험은 지반의 지지력을 평가하기 위한 시험으로, 시험 종료 조건은 하중에 따른 지반의 파괴 징후나 한계 상태에 도달했을 때 적용됩니다. 일반적인 종료 조건으로는 하중을 가해도 침하가 지속되어 항복 상태에 이르거나, 하중 강도가 현장 예상 최대 접지 압력의 2~3배를 초과할 때, 그리고 침하량이 침하판 직경의 일정 비율 이상(예: 25mm 또는 15mm)이 될 때가 해당합니다.
평판재하시험 종료 조건은 침하량 한계, 하중 감도 초과, 항복점 도달이며 함수비 소성한계는 포함되지 않는다.
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