평판재하에 의한

기초지반 지지력 시험

2006. 7.

1. 개요

2. 도로의 평판재하시험에 의한        지지력 시험방법

목  차

1. 개요

기초지반선이 암반일 경우를 제외하고는 굴착깊이를 결정하기란 매우 어려      우므로 빠른 시간내에 시험을 실시하여 굴착깊이를 결정 노출된 지반이 약       화되기전에 기초시공을 완료하여야 한다.

지지력을 산정하기 위한 현장시험은 정하중 시험법, 도로의 평판재하시험       법, 표준관입시험, 콘관입시험등 여러 가지 시험이 있으나, 일반적으로 현       장에서 가장많이 적용하고 있는 평판재하시험에 의한 지지력 산정방법에         대해 기술한다.

2. 도로의 평판재하시험에 의한 지지력 시험방법(KSF2310)

가. 시험순서

① 지반을 수평으로 고르고, 필요하면 모래를 얇게 깐다.

↓

② 잘 정지된 시험위치에 재하판을 놓고, 잭을 올려놓을수 있도록      보조판을 중심 위치에 적당히 쌓는다.

↓

③ 그위에 잭을 올리고, 하중장치와 조합시켜 소요되는 반력이 얻어    지도록 한다. 그때 하중장치의 지지점은 재하판의 바깥쪽 끝에서    1m이상 떨어져 배치하여야 한다.

↓

④ 침하량 측정장치를 재하판 및 하중장치의 지지점에서 1m이상 떨    어져 배치하고 재하판의 정확한 침하량을 측정할수 있도록 다이얼    게이지를 부착해야 한다.

↓

⑤ 재하판을 지반에 안정시키기 위해 초기하중(0.35kgf/㎠)의 하중    을 가하여 0으로 되돌리고, 이때 다이얼게이지의 눈금을 읽어 침    하의 원점으로 한다.

↓

⑥ 이후 하중을 일정량씩 증가시키면서 각단계 하중에 대한 침하      의 진행이 정지함을 기다려 하중의 크기와 침하량을 읽는다.

1분간 침하량이 그하중단계 침하량의 1%이하가 되면 침하가 정지된 것으로 본다.

↓

⑦ 침하량이 25mm에 달하거나 하중강도가 현장에서 예상되는 가장     큰 접지압력의 크기 또는 지반의 극한강도(작용하중이 허용하중의    3배를 초과하는 경우)를 넘으면 시험을 멈춘다.

나. 시험전 현장준비

확대기초 및 박스가 설치될 지점까지 굴착하고 재하판이 놓일 깊이에서 원지반이 흩어지지 않도록 정리 및 배수처리(시험은 자연지반상태에서 해야하므로 굴착은 시험지반 약간위에서 재하판 설치위치가 반력장치의 중심직하가 되는 것을 확인하고 시험지반까지 습기를 제거해야 한다. 재하판이 지반과의 일치가 나쁠때는 모래를 약간 뿌리고 재하판을 설치한다.)

다. 시험방법

1). 하중재하

직경 40CM이상의 재하판을 사용하며 각 단계별 하중크기를 일정량 만큼     누가시키되 그 크기는 예상지지력의 1/10이하(또는 설계하중의 1/5)로      한다. 이때 수동식 유압잭을 사용할 경우에 하중이 감소하는 경향이 있     으므로 일정하중이 재하될수 있도록 유압을 조정한다.

2). 단계별 재하시간

단계별 하중재하시간은 15분 이상으로 하되 침하가 완료될때까지 또는      침하량이 일정비율이 될 때까지 진행하여 단계별 재하시간이 동일하도록     한다.

라. 결과정리

1) 시험결과에서 하중강도와 침하량과의 관계를 구한다.

2). 1)에서 하중강도-침하량 관계곡선을 그린다.

3). 시험에 의한 허용지지력(qta) 산정

앞의 시험 그래프에서 결정된 항복강도(qy)의 1/2과 극한강도(qu)의 1/3     중 작은값을 적용토록 한다.

4). 위의 시험에서 극한지지력을 얻지못한경우에는 재하판 직경의 10%침하     에서의 하중을 또는 항복지지력의 1.5배를 극한지지력으로 간주한다.

마. 지반특성에 따른 최종 결정 허용지지력 산정

1). 지지력에 의한 방법

가). 허용지지력

허용지지력(qa)는 재하시험후 시험 그래프에서 결정된 항복강도(qy)의       1/2과 극한강도(qu)의 1/3중 작은값 적용

2). 침하량에 대한 검토

가). 점성토 : 재하폭 및 기초폭의 차이로 인한 즉시 침하변화량은 적으나       압밀침하량을 고려해야 함.

나). 사질토 : 재하폭 및 기초폭 차이로 인한 즉시침하변화량은 크므로 다       음식에 의해 보정하여 구하고, 기초 지지력이 설계지지력보다 크다해       도 허용침하량보다 큰기초는 불안정한 구조물이므로 필히 침하량을 검       토해야 한다.

구 분	점 성 토	사 질 토	비 고
적용식	ΔH = ΔHp[eqn: { B} over {Bp }]	ΔH = ΔHp([eqn: { 2B} over {B+Bp }])2

위에서,   ΔH : 실제 기초의 침하량

ΔHp : 재하판의 침하량

B : 실제 기초의 폭

Bp : 재하판의 폭

다). 구조물 종류별 허용침하량

구 분		기초 혹은 구조형식	허용침하량(cm)
일본건축기준	사질토	Footing 기초 Mat 기초	2.5 7.5
	점성토	Footing 기초 Mat 기초	5 15
Baumann(1873)		철근콘크리트 라멘구조	4
Terzaghi(1934)		철근콘크리트 벽식구조	5
Terzaghi-Peck(1948)		철근콘크리트 벽식구조	5

라). 허용지지력일때의 침하량이 상기의 허용침하량이내이어야 한다.

바. 평판재하 시험에 의한 허용지지력 산정시 유의사항

재하판의 하중영향이 미치지 않는 심도에 연약지반이 분포할 경우에는 시험성과를 이용해서 허용지지력을 산정해서는 안된다.

1). TERZAGHI, PACK에 의하면 재하시험으로 얻어진 시험결과는 재하판 폭의     2배정도 깊이까지의 토질성상을 반영한다고 함.

2). 지반성상이 다르면 재하판 지지력과 기초지지력의 관계는 곤란하며 평     판재하 시험의 의의는 상실된다. 그래서, 깊이 방향 지반에서 연약점성     토층 유무에 대해서는 다른방법(오거굴착, 보링, 주변지반의 지표조사)     에 의해 충분히 검토하고 적용에 착오가 없어야 한다.

사. 구조물 규격별 지지력

구조물 규격별 지지력은 구조계산서의 최대 지반반력을 기준으로 하며,

구조계산서가 없는 암거나, 옹벽등의 구조물은 도면(표준도)에 명시된 최대 지반  반력을 적용토록 한다.

아. 구조물별 지지력시험 적용(예)

EX 1). 그림 1과 같은 지반의 모래층위에 평판재하시험을 실시하여 그림 2와 같은 결과를 얻었다. FOOTING밑면 지표면하 3.5M되는곳의 허용지지력의 안정여부 계산(단, 설계상의 최대지반반력 상시 qd=34.3T/㎡, 지진시 qd=42.4T/㎡)

기초폭 : 3M

그림 1

하중강도(t/㎡)   qy    qu

0    20    40    60    80    100    120   140

침하량(cm)

2
4
6
8
10
12

Qp(허용침하에 의한 지지력)

그림 2   하중강도 - 침하량 곡선

- 점토층 단위중량 1.5T/㎥

- 사질토 단위중량 1.8T/㎥

1). 극한지지력은 위의 곡선에서 110T/㎡

2). 항복강도는 90T/㎡(하중강도 곡선에서 곡율이 가장 큰 지점)

3). 허용지지력 계산

극한지지력/3 = 110/3 = 36.6T/㎡

항복강도/2 = 90/2 = 45 T/㎡

두 값중 작은값 선정

상시 qa = 36.6 T/㎡,

․ 상시 허용지지력(qa) = 36.6 T/㎡

= 36.6 T/㎡ > 34.3T/㎡   따라서, OK

․ 지진시 허용지지력(qa) = 지진시qa = 상시qa × 3/2 = 36.6×3/2 = 55T/㎡

= 55T/㎡ > 42.4T/㎡   따라서, OK

4). 침하량에 대한 검토

기초지반이 사질토이므로 구조물 허용침하량에 해당하는 재하판의 허용     침하량은

2.5 = ΔHp([eqn: { 2×3} over {3+0.4 }])2   에서

ΔHp = 0.8 cm 이다.

앞의 재하판 하중-침하량곡선에서 재하판의 허용지지력(qta)에 해당하는     침하량은 0.6cm로 재하판의 허용침하량인 0.8cm보다 작다. 따라서, 침하     량에 대해서도 안정하다.

EX 2). 그림 1과 같은 지반위에 평판재하시험을 실시하여 그림 2와 같은 결과를 얻었다. 피토 7M의 암거의 지지력 안정여부 계산(단, 설계상의 최대지반반력  qd = 20T/㎡)

7.0M

2.0M

2.0M

조밀한 모래

그림 1

하중강도(t/㎡) qy    qu

0    20    40    60    80    100    120   140

침하량(cm)

2
4
6
8
10
12

Qp(허용침하에 의한 지지력)

그림 2   하중강도 - 침하량 곡선

- 사질토 단위중량 1.8T/㎥

1). 극한지지력은 위의 곡선에서 100T/㎡

2). 항복강도는 80T/㎡(하중강도 곡선에서 곡율이 가장 큰 지점)

3). 허용지지력 계산

극한지지력/3 = 100/3 = 33T/㎡

항복강도/2 = 80/2 = 40 T/㎡

두 값중 작은값 선정

허용지지력(qa) = 36.6 T/㎡

4). 침하량에 대한 검토

기초지반이 사질토이므로 구조물 허용침하량에 해당하는 재하판의 허용     침하량은

4.0 = ΔHp([eqn: { 2×2} over {2+0.4 }])2   에서

ΔHp = 1.44 cm 이다.

앞의 재하판 하중-침하량곡선에서 허용지지력시 침하량값이 0.4cm로 재     하판 허용침하량 1.44cm보다 작다. 따라서, 침하량에 대해서도 안정하      다.