평판재하시험

평판재하시험

1. 개요

평판재하시험은 지반 지지력과 침하량을 측정하는 현장시험으로, 도로용, 구조물용, 탄성계수 측정용 등 3종류가 있다.

2. 구조물용 평판재하시험

구조물용 시험 목적

• 구조물의 기초설계 및 안전성 검토 위해 수행
• 기초지반의 허용지지력(qa) 및 극한지지력 판정

구조물용 적용 대상

• 건축물 기초
• 옹벽 기초
• 교량 기초 등

지지력 산정 분석

• 시험을 통해 얻은 P-S곡선(하중-침하량 곡선) 분석
• 혀용지지력 결정
• 항복하중(qy) : P-S곡선, logP-logS곡선 기울기 급변점

극한하중(qu) : 침하가 멈추지 않고 계속되거나, 침하량이 재하판 직경의 10% 도달 시의 하중

• 허용지지력(qa)
• 장기 허용지지력 : 다음 두 값 중 작은값 적용

단기 허용지지력 : 장기허용지지력의 2배

4) 시험방법

시험 준비

• 기초 저면 위치 굴착 후 평탄화(±5mm)
• 최소 3개소(간격 400mm×5배 이상)
• 재하판(직경 400mm 강판) 설치
• 다이얼게이지 4개(0.01mm) 대각선 배치

예비 재하

• 설계하중 15% 가압 → 즉시침하 제거 후 unloading
• 잔변형 0.02mm/분 이하 확인

단계별 재하

• 설계하중 300%까지 6~8단계(98kN/㎡ 이하씩 증가)
• 각 단계 하중 도달 후 침하 안정
• 침하측정
• 0·1·2·4·6·10·15분 기록
• 1분간 침하량 < 누적침하 1% 시 안정판정

시험 종료

• 침하 25mm(재하판 지름 10%)
• 극한하중(허용하중 3배) 도달 시 중지
• unloading 후 15분 잔변형 측정

결과 산정

항복하중(Pf): logP-logS 곡선 또는 P-S 곡선법

허용지지력(qa): Pf/2 또는 침하기준 중 작은 값, scale effect 보정 적용

3. 도로용 평판재하시험

• 도로의 포장두께 설계 및 시공관리 위해 수행
• 도로 노상 및 노반의 지반반력계수(K) 측정
• 도로의 노상
• 노반
• 공항 활주로 등

지반반력계수(K값) 산정

• 하중(P)을 침하량(S)으로 나눈 값
• K = P/S
• 재하판 크기에 따른 보정값 환산적용
• 30cm or 75cm판 기준
• 재하판 크기 클수록 계수 작아짐
• K 30 > K 40 > K 75
• 도로설계 시 주로 K 75 값은 K 30 값을 이용하여 환산
• 노상면 평탄화(±5mm), 직경 300mm 재하판 설치
• 모래로 재하면 보강
• 변위계(디지털게이지 2~4개) 대각선 배치
• 지지대(3m) 재하판 외측 1m 이상
• 초기하중 35kN/㎡ 가압 후 제거
• 변위계 0점 조정(침하 원점 설정)
• 35kN/㎡ 단위로 하중 증가(예상지지력까지)
• 각 단계 침하 안정 후 측정
• 하중 도달 후 0·1·2분 기록
• 침하 진행 정지 시 다음 단계
• 예상지지력 도달
• 아스콘포장 2.5mm/콘크리트포장 1.25mm 침하 시 중지

지반반력계수(Ks): P-S 곡선에서 일정 침하량(보통 2.5mm) 해당 하중 강도로 산정

• 기준치: 노체 150kN/㎡, 노상 400kN/㎡, 보조기층 600kN/㎡ 이상
• Scale Effect(크기효과) 고려
• 사질토 : 재하판 폭 클수록 지지력 층가 / 침하량은 폭과 무관
• 점성토 : 재하판 폭 클수록 침하량 증가 / 지지력은 폭과 무관
• 토질 종류별 지지력 및 침하량 거동 특성

4. 시험 시 유의사항

• 재하판시험의 응력에 미치는 범위는 재하판 직경의 약 2배 깊이까지 임
• 하부 연약층 존재 시 침하발생 우려 있으므로 반드시 보링조사 병행 실시
• 사전 지질주상도 확인 후 시험
• 지하수위 기초 저면까지 상승 시 지지력 약 1/2 감소하므로 보정 필요
• 시험지점 대표적 토질 위치 선정
• 지반교란 최소화
• 5. 도로용과 구조물용 평판재하시험 비교
• 도로용과 구조물용 평판재하시험 기준 비교