도로의 평판 재하 시험방법(KS F 2310:2020)
Standard test method for plate load test on soils for road
1. 적용범위
이 표준은 도로의 노상(路床)과 노반(路盤)의 지반반력 계수를 구하기 위한 평판 재하 시험방법에 대한 규정이다.
2. 용어와 정의
이 표준의 목적을 위하여 다음의 용어와 정의를 적용한다.
2.1
지반반력 계수
일정 침하량에서 그때의 하중 강도를 침하량으로 나눈 값
3. 시험 장치 및 기구
시험 장치 및 기구는 다음과 같다.
3.1 재하판
재하판은 두께 25mm 이상, 지름 300mm, 400mm, 750mm인 강재 원판을 표준으로 하고, 등치 면적의 정사각형 철판으로 해도 된다. 그리고 재하판을 피라미드형으로 설치하는 경우, 재하판은 한 조로 구성되어야 하며, 상하 재하판 지름의 차이는 150mm 이하로 한다.
3.2 유압잭 또는 하중 측정장치
유압식이나 기계식으로 용량이 490kN 이상으로 최대 예상 하주으이 1.5배이며 하중잭에 의하여 자굥ㅇ하는 힘을 측정하는 장치로서, 정밀도가 용량의 1/100 이하인 압력계 로드셀이 부착되어야 한다. 재하판에 작용하는 하중은 프로빙링이나 로드셀을 사용하며 정밀 압력센서를 부착한 후에 유압을 측정한다.
3.3 변위계
작용 스트로크 길이가 50mm 이상이고 0.01mm의 정밀도를 가진 다이얼 게이지나 LVDT이어야 한다.
3.4 변위계 지지대
변위계 지지대는 재하판의 침하량을 측정하는 장치로, 변위계 부착 장치를 갖춘 길이 3m 이상의 지지보와 그 지지 다리로 구성되며, 지지 다리의 위치를 재하판 및 지지력 장치의 지지점(자동차 또는 트레일러의 경우는 그 차륜)에서 1m이상 떨어져 설치할 수 있는 것으로 한다.
3.5 재하 장치
재하 장치는 덤프트럭, 굴삭기 및 중장비 등과 같은 소요 지지력을 얻을 수 있는 장치로, 그 지지점을 재하판의 바깥쪽 끝에서 1m 이상 떨어져 설치할 수 잇는 것으로 한다.
3.6 기타
초시계, 수준기, 건조 모래, 삽 등
4. 시험방법
시험방법은 다음과 같이 한다.
4.1 다음 순서로 시험을 준비한다.
4.1.1 지반을 수평하게 고르고, 필요하면 앏게 모래를 깐다.
4.1.2 시험용 재하판 설치할때, 작은 지름의 재하판도 중심을 맞추어 순서대로 쌓아 올린다.
4.1.3 재하판 위에 잭을 놓고 지지력 장치와 조합하여 소요 반력을 얻을 수 있도록 한다. 그때 지지력 장치의 지지점은 재하판의 바깥쪽 끝에서 1m 이상 떨어져 배치하여야 한다.
4.1.4 침하량 측정 장치를 재하판 및 지지력 장치의 지지점에서 1m 이상 떨어져 배치하고, 재하판의 정확한 침하량을 측정할 수 있도록 변위계를 부착한다.
4.1.5 재하판을 안정시키기 위하여 미리 하중 강도 35kN/m2 상당의 하중을 가한 후 제거하여, 하중을 0으로 조정한 후 변위계의 눈금을 읽고 침하의 원점으로 한다.
4.2 하중 강도가 35kN/m2씩 되도록 하중을 단계적으로 증가해 나가고, 하중을 올릴 때마다 그 하중에 의한 침하의 진행이 멈추는(주1) 것을 기다려 하중계와 변위계의 눈금을 읽는다.
(주1) 1분간의 침하량이 그 하중 강도가에 의한 그 단계에서의 누적 침하량의 1%이하가 되면, 침하의 진행이 정지된 것으로 본다.
4.3 침하량이 15mm에 달하거나 재하 응력이 현장에서 예상할 수 있는 가장 큰 접지 압력의 크기 또는 지반의 항복점을 넘으면 시험을 멈춘다.
5. 기록 및 정리
시험 결과의 기록 및 정리는 다음과 같이 한다.
5.1 시험 결과는 표 1과 같이 기록하고, 하중 강도와 침하량의 관계를 구한다.
5.2 하중 강도-침하량 곡선은 5.1의 결과를 사용하여 그림 1과 같이 그린다.
5.3 지반 반력 계수는 하중 강도-침하량 공석에서 일정 침하량일 때의 하중 강도를 구하고, 다음 식에 따라 산출한다.
Ks = P / S
여기서 Ks : 지반반력 계수(MN/m^3)
P : 하중강도(kN/m^2)
S : 침하량(mm)
표 1 - 평판 재하 시험 기록의 보기
| 재하판의 지름 300mm 재하판의 면적 706.5cm^2 |
측정 연월일 시험 번호 |
||||||
| 시간 min-s |
하중 | 변위계의 눈금 mm |
침하량 mm |
||||
| 하중계의 눈금 |
전하중 kN |
재하 응력 kN/m^2 |
왼쪽 | 오른쪽 | 평균 | ||
| 0~0 5~05 10~03 14~58 18~42 22~30 26~02 29~15 31~45 35~10 38~30 |
0 13 26 40 53 66 79 93 106 119 132 |
0 2.5 5.0 7.4 9.9 12.4 14.8 17.3 19.8 22.3 24.7 |
0 35 70 105 140 175 210 245 280 315 350 |
0.05 0.30 0.60 0.85 1.19 1.48 1.77 2.04 2.36 2.68 3.05 |
0.07 0.28 0.52 0.80 1.09 1.32 1.61 1.84 2.16 2.46 2.77 |
0.06 0.29 0.56 0.83 1.14 1.40 1.69 1.94 2.26 2.57 2.91 |
0 0.23 0.50 1.77 1.08 1.34 1.63 1.88 2.20 2.51 2.85 |
그림 1 - 하중 강도 응력-침하량 곡선의 보기
6. 보고
시험 결과에 대해서는 다음 사항을 보고한다.
a) 지점(地点) 번호
b) 시험일자
c) 시험자
d) 재하판의 지름
e) 측정 기록(재하 응력과 침하량)
f) 하중 강도-침하량 곡선
g) 계산에 사횽한 침하량
h) 지반반력 계수
해설
3.5 기록 및 정리
시험 결과는 본체 표 1 및 그림 1과 같이 기록 정리하여, 그 하중 강도-침하량 곡선에서 지반반력계수를 산출한다.
그리고 포장이 파괴를 일으키는 한계 침하량에 대해서는 현재 명확한 정설은 없고, 관용적으로 시멘트 콘크리트 포장에 대하여 1.25mm, 아스팔트 포장에서는 2.5mm로 하고 있다. 그래서 이러한 포장에서의 지반 반력 계수의 계산에는 각각의 한계 침하량을 편의적으로 하용하고 있는 경우도 있다.
해설 표 1- 지반 반력 계수를 산정하는 침하량
| 도로 | 철도 | 공항 활주로 | 탱크 기초 |
| 1.25mm | 1.25mm | 1.25mm | 5mm |
4.1 평판 재하 시험의 종류
평판 재하 시험에는 2종류가 있다. 하나는 이 표준인 "도로의 평판 재하 시험"으로, 도로의 노반 두께의 설계나 성토(盛土) 구조물의 다짐 시공 및 품질 관리 방법으로서 사용되고 있다. 다른 하나는 "지반의 평판 재하 시험"으로, 구조물 기초의 설계에서의 지반 반력 계수나 극한 지지력을 구하는 방법이다.
이 두 평판 재하 시험은 불균일한 성층 상태 지반의 종합적인 지지 특성을 잘 나타내고 있지만, 재하중이 미치는 깊이는 재하판 지름의 1.5배~2배로 얕아서 실제 작용하는 규모의 하중의 영향 깊이와는 다르다는 데 충분히 주의하여야 한다.
4.2 재하판의 지름 차에 의한 지반 반력 계수의 환산
3.2 및 3.3에서 서술하였듯이 표준 지름은 30cm이며, 기타 지름의 재하판을 사용하였을 때에는 다음 식에 따라 표준의 K값에 대한 환산이 이루어진다.
K_30= 2.2 K_75
K_30 = 1.3 K_40
얕은 기초의 평판 재하시험 방법 KS F 2444:2019
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