평판재하시험 재하판 크기 - pyeongpanjaehasiheom jaehapan keugi

Q. 평판재하시험 결과를 활용 지지력 결정시 크기효과 고려방법은?

​A. 다음의 "평판재하시험 적용기준(안)"을 참고할 것  

평판재하시험 적용기준(안)

1. 개요

​  지내력기초 설계·시공시 평판재하시험 결과를 이용하여 허용지지력을 결정하는 과정에서 고려가 필요한 "크기효과" 적용기준을 마련하여 기초구조물의 안전성 및 경제성을 확보하고 공사현장의 혼란을 방지코자 함.

   * 크기효과 (Scale effect)

     : 지내력기초의 허용지지력 결정시 평판재하시험시 재하판과 실제구조물 기초판의 크기가 다르기 때문에 생기는 영향을 고려하는 것.

2. 현행 문제점

​  국내에는 "크기효과" 적용기준이나 관련 시험자료가 없으며, 외국의 이론식은 국내의 토질조건과 차이가 많아 그대로 적용하기에는 불합리하여 적용여부 및 적용방법 등에 대하여 논란이 되어 왔음.

  그러다 보니 평판재하시험 업체에서 임의대로 기준을 적용하고 있어 혼란이 초래되고 있음.

  * 토질조건의 차이

   - 외국의 이론식 : 지반을 사질토와 점성토로 단순화하여 지반심도별로 지반강도가 균질 하다고 가정하여 만듦.

   - 국내의 토질조건 : 여러가지 토층으로 구성되고 심도가 깊어질수록 지반강도 증가

3. 관련기준 요약 및 해설(구조물 기초설계기준 등)

​  가. 얕은 기초의 적합성여부 판단

    1) 기초지반이 전단파괴에 대하여 안전하여야 한다.

    2) 과도한 침하나 부등침하가 일어나지 않아야 한다.

   위의 두 조건을 만족시키는 값 중에서 작은 값을 택함.

     * 해설

      1) 기초는 지지력(강도) 및 침하(변형)에 모두 안전하여야 함.

      2) 용어

        - 지지력 : 전단파괴에 대한 지반의 하중지지능력

        - 극한지지력 : 지반이 전단파괴가 일어날 때까지 지지할 수 있는 최대하중지지능력

        - 허용지지력 : 극한지지력을 안전율(보통 3)로 나눈 지지력

  나. 평판재하시험 결과를 이용한 허용지지력 결정방법

    1) 항복하중의 1/2 이하

    2) 극한하중의 1/3 이하

    3) ​상부구조물에 따라 정한 허용침하량에 상당하는 하중이하 중 최소값으로 함.

     * 해설

      1) 항복하중 : 하중-침하곡선에서의 최대변곡점에 해당되는 하중을 의미함.

      2) 극한하중 : 하중-침하곡선에서 하중의 증가 없이 침하량이 무한히 증가하는 상태의 하중을 의미함.

      3) 허용침하량 : 과도한 전체침하나 부등침하에 대해 상부구조물의 안전성을 확보할 수 있는 침하량의 한계에 대한 기준을 의미하며,

                            국내에는 기준이 없으며 외국의 여러 기준들을 참고하여 판단토록 되어 있음.

4. 크기효과 적용성 검토

​  가. "크기효과" 적용여부의 타당성

    상부하중에 의하여 지반내부에 발생하는 응력의 범위는 대체로 재하판 또는 기초판 폭의 2배 깊이이며, 지반의 지지력과 침하량은

   기초폭의 크기에 영향을 받으므로 허용지지력 결정시 기초의 크기에 대한 영향을 고려하여 시험치를 보정하여 사용함이 타당함.

​  나. 관련식 분석 (Terzaghi & Peck, 1967)

* 주) B : 기초판 폭, b : 재하판 폭

  다. 적용상의 문제점

    위의 크기효과를 고려하는 제안식(Terzaghi & Peck, 1967)은 하부가 균질한 토층을 기준으로 만들어진 것으로 이질토층으로 구성된

   국내토층에 적용시 실제와 차이가 많으며(대체로 과다하게 산정됨), 특히 적정여부 판단을 위한 허용침하량도 국내에는 기준이 없고,

   외국의 경우도 국가별, 제안자 별로 차이가 심함.

  라. 검토결과

    국내토층에 맞는 기준 마련을 위하여는 장기간에 걸친 별도의 연구·검토가 필요하므로, 기초구조물의 안전성 및 경제성을 확보하고,

   평판재하시험 업체별 임의적용에 따른 공사 현장의 혼란을 방지하기 위하여 대한주택공사에서 자체기준을 마련하여 운영함이 바람직.

     *  자문회의 시행

       - 자문위원 : 정형식(한양대 교수), 홍원표(중앙대 교수)

5. 평판재하시험 적용기준(대한주택공사 기준)

​  가. 허용지지력 결정방법

    1) 항복하중의 1/2 이하

    2) 극한하중의 1/3 이하

    3) 상부구조물에 따라 정한 허용침하량에 상당하는 하중이하(크기효과 고려) 중 최소값으로 함.

  나. 크기효과 적용기준

    1) 지지력 : "크기효과"를 고려하지 않음(단, 기술적 검토 및 판단에 의해 필요시는 고려하여도 됨)

    2) 침하량 : "크기효과"를 고려함.

       ○ "크기효과" 검토식

          - 점성토 : 침하량 S(기초) = S(재하시험) × (B/b)

          - 사질토 : 침하량 S(기초) = S(재하시험) × {2×B/(B+b)}²

       ○ "크기효과"를 고려한 침하량(전체침하량 및 부등침하량)은 다음의 허용침하량 기준에 적합하여야 함.         

           * 부등침하량(각변위) : δ(변형차이) / L(건축문의 길이)

  다. 기타

    1) 구조물 기초 평판재하시험은 KSF 2444에 따를 것

    2) 장차 흙이 젖을 것이 예상되는 경우에는 시험전 재하판 직경의 2배 깊이까지 물을 흡수시킨 후 시험할 것.

    3) 시험은 반드시 설계하중의 3배이상 또는 재하판 직경의 10% 침하량이 발생할 떄의 하중까지 실시할 것.

    4) 시험위치는 감독원의 확인을 받아 가장 취약하다고 판단되는 부분에서 시험해야 하나 가능한한 구조물의 중앙 및 양끝부분에서

      시험하도록 하여 부등침하 확인에 용이하도록 할 것.

        단, 토질주상도 및 최초의 평판재하시험 등에 의해 시험위치가 설계지지력을 훨씬 상회하는 지반(풍화암이상의 암반)일 경우   

      감독자의 확인에 의해 시험횟수를 줄이거나 시험을 생략할 수 있으나, 이 경우 관련근거 등을 제시하여 감독원의 승인을 받을 것.

<참고자료>

※ 출  처 : 대한주택공사 [실무자를 위한 건축구조 문제해결(기초편)]

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