양방향재하시험 (O-cell)

양방향재하시험이란

양방향재하시험은 말뚝 내부 오스터버그 셀로 상하 방향 힘을 동시에 가하는 정재하 시험이다.

대구경 말뚝에서 반력 장치 없이 선단지지력과 주면마찰력을 따로 측정할 수 있다.

기술사 시험에서는 원리, 등가 하중-변위 곡선, 셀 위치별 적용성이 반복 출제된다.

구성과 원리

오스터버그 셀은 유압으로 팽창해 말뚝 상부와 하부를 동시에 밀어낸다.

셀 상부 말뚝은 상향 주면저항을, 셀 하부 말뚝은 하향 주면저항과 선단지지력을 발휘한다.

셀 힘은 상부 주면, 하부 주면과 선단 지지력으로 나뉘어 발휘된다.

반력말뚝이나 반력 중량이 필요 없어 대구경 말뚝에서 비용과 설치 공간을 줄인다.

힘 평형과 등가 하중

셀 힘 P로 말뚝 상부와 하부의 힘 평형식을 세운다.

상부 방향에서는 셀 힘이 상부 주면마찰 합과 상부 말뚝 자중 합과 평형을 이룬다.

하부 방향에서는 하부 주면마찰과 선단지지력의 합에서 하부 자중을 뺀 값이 P와 같다.

그래서 등가 두부 하중은 셀 하중에 상부 주면 저항을 더해 구한다.

시험 절차와 계측

시험은 철근망 조립 때 셀과 변위 측정 장치를 고정하는 것부터 시작한다.

콘크리트를 타설하고 양생한 뒤 계측 장치를 연결해 영점을 기록한다.

하중을 단계적으로 가하고 각 단계에서 일정 시간 유지하며 변위를 측정한다.

셀 힘은 유압과 유효 단면적의 곱이며 면적 보정이 필요하다.

셀 위치별 적용성

셀 위치는 측정 결과를 해석하는 기준점이 된다.

셀을 말뚝 하단에 두면 선단 지지력은 직접 측정되고, 상부 주면마찰은 간접 추정된다.

셀을 중간에 두면 상부와 하부의 주면마찰을 함께 분리할 수 있다.

긴 말뚝은 다단 셀로 층별 마찰 분포를 확인하고 구간별 마찰력을 구한다.

한계와 쟁점

이 시험은 말뚝 강성과 탄성 압축량 보정이 해석의 핵심이다.

셀 변위는 정밀하게 측정하고 탄성 압축량을 반영하는 방향으로 기준이 정리되고 있다.

2026년 연구는 연약점토 사례이므로 일반 지반에 그대로 적용할 수는 없다.

주면마찰과 선단 지지력의 발휘 변위 차이를 함께 고려해 해석한다.

암기 정리

핵심은 셀 힘의 분리, 등가 두부 하중, 탄성 압축량 보정이다.

셀 위치에 따라 선단 지지력과 주면마찰력의 측정 범위가 달라진다.

기출은 원리, 곡선 작성, 지지력 평가, 셀 위치별 적용성을 묻는다.