말뚝 재하 시험

개념 정의

말뚝 재하 시험은 말뚝에 하중을 가해 지지력을 확인하는 현장 시험이다.

설계 지지력을 실제 말뚝으로 확인하는 가장 신뢰도 높은 방법이다.

시험말뚝으로 설계를 검증하고 나머지 말뚝의 길이·직경·시공법을 조정한다.

왜 필요한가

설계 지지력은 흙의 정수로 계산하지만 실제 지반의 편차는 식에 충분히 반영되지 않는다.

그래서 실물 말뚝에 하중을 가해 지지력을 실측으로 확인한다.

시험말뚝으로 설계를 검증하고 나머지 말뚝의 길이·직경·시공법을 조정한다.

연약층이나 지지층 깊이의 오차도 나머지 말뚝 시공 전에 발견할 수 있다.

정재하시험 절차

정재하시험은 말뚝 머리에 정적 하중을 단계적으로 가해 침하를 잰다.

반력 장치, 재하잭, 변위계를 설치하고 하중 중심을 말뚝 축에 맞춘다.

총 시험하중을 8단계로 나누고, 각 단계의 침하가 안정되면 다음 단계로 넘어간다.

최대하중 단계에서는 정해진 시간 동안 하중을 유지한다.

제하 후 재하와 제하를 반복해 소성변형 곡선을 얻는다.

그 결과 하중-침하 곡선을 그려 극한지지력과 허용지지력을 산정한다.

지지력 구성과 극한지지력

정재하 시험에서 말뚝의 지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 나타난다.

주면마찰력은 약 1cm 내외에서 먼저 발휘되고, 선단지지력은 말뚝 직경의 10% 정도에서 극한에 이른다.

극한지지력은 하중-침하 곡선이 꺾이는 점이나 정해진 침하량에서 정한다.

허용지지력은 극한지지력을 안전율로 나누어 구한다.

예제 허용지지력

말뚝 1본의 설계하중은 1,000kN이고, 급속재하 시험하중은 설계하중의 200%다.

극한지지력이 2,400kN으로 얻어졌다면 안전율 2.0을 적용한다.

허용지지력은 2,400을 2.0으로 나눈 1,200kN이다.

1,200kN은 설계하중 1,000kN보다 크므로 설계를 만족한다.

결과 1,200kN은 설계하중의 1.2배 수준으로 상식 범위에 있다.

시험 방식 비교

재하 시험은 하중을 가하는 방식과 목적에 따라 여러 가지로 나뉜다.

표준재하시험은 시간이 길지만 침하 특성을 정밀하게 얻는다.

급속재하시험은 짧은 시간에 설계하중을 결정하거나 시공 중 지지력을 확인하는 데 쓴다.

두 시험은 같은 곡선을 얻어도 시간 효과가 달라 결과를 직접 비교하지 않는다.

헷갈리는 점과 정리

시험에서 자주 나오는 실수를 정리한다.

반력말뚝이나 보의 변형은 보정하고, 분석 기준 이름을 함께 기록한다.

극한하중에 안전율을 적용하는 과정을 빠뜨리지 않는다. 정재하시험은 지지력을 직접 확인하는 기준 시험이다.