안녕하세요. 꾸공남입니다.
평판재하시험을 검색하면 어떤 자료에는 K30이 나오고, 어떤 자료에는 허용지지력이 나옵니다.
둘 다 지반 위에 재하판을 놓고 하중을 가하면서 침하를 측정하니 같은 시험처럼 보이는데요.
결론부터 정리하면 다르게 봐야 합니다.
- KS F 2310 → 도로 노상·노반 등의 지지력계수 K값을 확인
- KS F 2444 → 얕은 기초 지반의 지지력과 침하거동을 확인
국가표준의 적용범위도 이렇게 구분되어 있습니다. KS F 2310은 도로의 노상·노반 등의 지지력계수를 구하는 시험이고, KS F 2444는 현장에서 재하하여 흙의 지지력을 측정하는 시험입니다.
즉, 평판재하시험 성적서를 받았다면 숫자부터 볼 게 아니라 먼저 KS F 2310인지 KS F 2444인지부터 확인하면 됩니다.
2310이면 K30을 보고, 2444이면 지지력과 침하를 봅니다.
KS F 2310과 KS F 2444, 뭐가 다른가?
| 구분 | KS F 2310 | KS F 2444 |
|---|---|---|
| 주 적용 대상 | 도로 노상·노반·보조기층 등 | 독립기초·매트기초 등 얕은 기초 지반 |
| 시험 목적 | 지지력계수 확인 | 지반의 지지력과 침하거동 확인 |
| 재하 방법 | 일정한 압력 증분으로 단계재하 | 계획한 목표 시험하중까지 여러 단계로 재하 |
| 각 단계에서 보는 것 | 침하가 안정된 뒤 하중과 침하 기록 | 시간에 따른 침하가 안정되는지 기록 |
| 핵심 판정 | 정해진 침하량에서 재하압력을 읽어 K값 계산 | 하중-침하 관계에서 항복·극한·허용침하 등을 검토 |
| 대표 결과 | K30 등 지지력계수 | 허용지지력, 침하 |
| 대표 단위 | MN/m³ | kPa 또는 kN/m² |
장비는 비슷해도 시험이 답하려는 질문 자체가 다릅니다.
KS F 2310: “도로 지반이 요구한 수준만큼 지지력을 확보했는가?”
KS F 2444: “이 기초를 이 지반 위에 놓았을 때 필요한 하중을 지지하면서 침하도 허용범위 안에 있는가?”
KS F 2310은 뭘 보면 될까?
KS F 2310은 도로의 평판 재하 시험 방법입니다. 시험면에 재하판을 설치하고 유압잭으로 하중을 단계적으로 증가시키면서 침하량을 측정합니다.
성적서에서는 아래 순서로 보면 됩니다.
- 시험 위치가 노상·노반·보조기층 중 어디인지 확인
- 재하판 크기 확인
- 해당 공사의 기준 침하량 확인
- 그 침하량에서의 재하압력 확인
- K30 계산값 확인
- 설계도서·시방서의 요구 K30과 비교
K값의 기본 개념은 K = 재하압력 ÷ 침하량입니다.
예를 들어 특정 공사의 기준 침하량이 1.25 mm이고, 그때 재하압력이 250 kPa라면 1.25 mm = 0.00125 m이므로 K = 200 MN/m³가 됩니다.
300 mm 재하판 기준으로 표현하면 K30 = 200 MN/m³처럼 표시할 수 있습니다.
다만 1.25 mm나 2.5 mm가 모든 현장에 똑같이 적용되는 절대값은 아닙니다. 실제 도로 시방서에서는 포장 형식과 적용 층에 따라 서로 다른 기준 침하량과 K30 요구값을 사용합니다.
KS F 2310의 최종 질문: “우리 공사의 시방서가 요구하는 기준 침하량에서 K30이 요구값 이상인가?”
K30과 허용지지력은 같은 값이 아닙니다
예를 들어 K30 = 200 MN/m³, 허용지지력 = 200 kPa라고 적혀 있어도 같은 값이 아닙니다. 숫자는 같아 보여도 단위와 의미가 다릅니다.
| 값 | 단위 | 뜻 |
|---|---|---|
| K30 | MN/m³ | 하중에 대한 지반의 변형 정도를 나타내는 지지력계수 |
| 허용지지력 | kPa = kN/m² | 기초에 허용할 수 있는 단위면적당 지반압력 |
K30이 200이라고 해서 허용지지력도 200 kPa라는 뜻은 아닙니다.
KS F 2444는 뭘 다르게 볼까?
KS F 2444는 얕은 기초의 평판 재하시험 방법입니다. 구조물 기초에서는 특정 침하량 하나에서 K값을 뽑는 것이 목적이 아닙니다.
시험 전에 계획한 목표하중을 정하고 그 하중까지 여러 단계로 나누어 재하합니다.
예를 들어 프로젝트에서 목표 시험하중을 600 kPa로 정하고 이를 8단계로 나누었다면 75 kPa씩 증가시키는 식으로 시험할 수 있습니다.
이것은 설명을 위한 예시이며 실제 목표하중·단계·유지시간은 적용 KS와 설계도서·시방서를 확인해야 합니다.
그리고 각 단계에서는 최종 침하량 하나만 보는 것이 아니라 시간에 따라 침하가 계속 진행되는지를 기록합니다.
예를 들어 같은 300 kPa에서 지반 A가 1분 2.8 mm → 5분 3.0 mm → 15분 3.1 mm라면 비교적 빠르게 안정되는 반면, 지반 B가 1분 2.8 mm → 5분 4.0 mm → 15분 6.5 mm라면 침하가 계속 진행되는 상태입니다.
그래서 KS F 2444에서는 아래를 순서대로 봅니다.
- 설계에서 요구한 하중수준까지 시험했는가?
- 각 하중단계에서 침하가 안정되는가?
- 어느 구간부터 침하가 급격히 커지는가?
- 항복·극한상태를 어떻게 평가했는가?
- 설계하중에서 침하량이 허용범위 안에 있는가?
- 최종 허용지지력이 설계 요구값 이상인가?
600 kPa까지 시험했으면 허용지지력도 600 kPa일까?
아닙니다.
설계 허용지지력이 200 kPa이고 시험 최대하중이 600 kPa라고 하더라도, 600 kPa는 시험을 그 하중까지 수행했다는 뜻이지 허용지지력이 600 kPa라는 뜻이 아닙니다.
시험결과에서는 어느 하중부터 침하가 급격하게 증가했는지, 항복 또는 극한상태가 어디인지, 설계하중에서 침하가 얼마인지, 허용침하를 만족하는지를 따로 확인해야 합니다.
국내 설계·시방 사례에서는 항복하중이나 극한하중에 안전율을 적용해 허용지지력을 판단하는 방법을 사용하기도 합니다.
다만 최종 허용지지력 판정방법은 해당 프로젝트의 설계기준과 시방서를 우선해야 합니다.
작은 재하판 결과를 실제 기초에 그대로 써도 될까?
이 부분이 구조물 기초에서는 중요합니다.
시험은 작은 재하판으로 했는데 실제 독립기초가 3 m × 3 m라면 둘의 하중 영향범위가 같지 않습니다.
작은 재하판은 상대적으로 얕고 좁은 범위의 지반 특성을 확인합니다. 실무에서는 재하판 영향깊이를 대략 판 지름의 1.5~2배 정도로 설명하기도 합니다.
반면 실제 큰 기초는 더 넓고 깊은 지반에 응력을 전달합니다.
따라서 재하판 바로 아래는 단단하지만 그 아래에 연약층이 있다면 평판재하시험 결과는 좋아도 실제 큰 기초에서는 하부 연약층의 영향을 받을 수 있습니다.
그래서 구조물 기초에서는 최소한 다음을 같이 봐야 합니다.
- 보링로그
- SPT N값
- 지층분포
- 지하수위
- 실제 기초 크기와 형식
- 설계 시 적용한 지반조건
결국 평판재하시험은 지반조사를 대신하는 시험이 아니라 실제 현장 지반이 설계에서 기대한 성능을 보이는지 확인하는 자료 중 하나로 보는 것이 맞습니다.
시험 결과가 기준보다 부족하면 무엇을 해야 할까?
KS F 2310에서 K30이 부족하다면
- 함수비가 적정한가?
- 한 층의 다짐두께가 너무 두껍지 않은가?
- 다짐횟수나 장비가 적절했는가?
- 재료 자체가 시방 요구조건에 맞는가?
다짐 문제라면 함수비 조정 후 재다짐하고 재시험할 수 있습니다. 재료 자체의 성능이 부족하다면 재료교체나 치환 등을 검토해야 합니다.
KS F 2444에서 지지력 또는 침하가 부족하다면
- 실제 지층이 설계 지반조사와 다른가?
- 국부 연약층이 있는가?
- 기초저면이 굴착·지하수로 교란됐는가?
- 치환이나 지반개량이 필요한가?
- 기초 크기 또는 기초형식 변경이 필요한가?
지반 자체의 개선이 필요하다면 기존에 정리한 지반 개량 공법의 종류 및 특징도 같이 보면 됩니다.
평판재하시험 성적서, 마지막으로 이것만 보면 됩니다
KS F 2310:
기준 침하량 → 재하압력 → K30 → 시방서 요구값과 비교
KS F 2444:
목표 시험하중 → 단계별 침하 → 항복·극한·허용침하 → 허용지지력 → 설계 요구값과 비교
둘 다 같은 장비를 쓰는 평판재하시험처럼 보여도 무엇을 확인하기 위해 시험하는지가 다릅니다.
성적서를 받았다면 가장 먼저 “이 시험이 KS F 2310인가, KS F 2444인가?”부터 확인하면 됩니다.
참고 기준
※ 실제 시험의 재하단계, 유지시간, 목표 시험하중 및 합격기준은 해당 공사의 최신 설계도서·전문시방서·발주처 기준을 우선 확인해야 합니다.