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크기가 30cm×30cm의 평판을 이용하여 사질토 위에서 평판재하시험을 실시하고 극한 지지 상세 페이지

1[토목기사 필기] 18년 1회차
크기가 30cm×30cm의 평판을 이용하여 사질토 위에서 평판재하시험을 실시하고 극한 지지력 20t/m2를 얻었다. 크기가 1.8m×1.8m인 정사각형기초의 총허용하중은 약 얼마인가? (단, 안전율 3을 사용)
1
22ton
2
66ton
3
130ton
4
150ton
해설

평판재하시험 결과를 기초 설계에 적용하기 위해 크기 보정(형상 보정)을 수행해야 한다. 사질토에서 극한 지지력은 기초 크기에 따라 변하므로, 평판(30cm)에서 얻은 극한지지력을 실제 기초(1.8m)에 맞춰 보정한다.
사질토의 지지력 공식에서 크기 보정계수는 Ks=1+BLtanϕK_s = 1 + \frac{B'}{L'}\tan\phi 형태이며, 정사각형기초(B=L)에서는 보정된 극한지지력 qult,보정=qult,평판×(B기초B평판)2q_{ult,보정} = q_{ult,평판} \times \left(\frac{B_{기초}}{B_{평판}}\right)^2 또는 유사한 비율식이 적용된다. 일반적으로 사질토의 경우 크기 비 제곱으로 보정하면: 1.80.3=6\frac{1.8}{0.3} = 6이므로 qult,보정=20×62=20×36=720 t/m2q_{ult,보정} = 20 \times 6^2 = 20 \times 36 = 720 \text{ t/m}^2에 가까운 값이다.
그러나 실제 문제에서는 선형 보정이 적용되는 경우도 있다. 기초 면적은 1.8×1.8=3.24 m21.8 \times 1.8 = 3.24 \text{ m}^2이고, 허용지지력은 qall=qultF.S.q_{all} = \frac{q_{ult}}{F.S.}이다. 역으로 정답 130ton에서 역산하면 qall=1303.2440.1 t/m2q_{all} = \frac{130}{3.24} \approx 40.1 \text{ t/m}^2이므로 qult=40.1×3120 t/m2q_{ult} = 40.1 \times 3 \approx 120 \text{ t/m}^2이다. 이는 평판의 20t/m²에 대해 12020=6\frac{120}{20} = 6배 보정된 것으로, 크기 비 1.8/0.3 = 6의 일차 보정을 적용한 결과다. 따라서 qult,기초=20×6=120 t/m2q_{ult,기초} = 20 \times 6 = 120 \text{ t/m}^2, 허용지지력 qall=1203=40 t/m2q_{all} = \frac{120}{3} = 40 \text{ t/m}^2, 총허용하중 P=40×3.24=129.6130 tonP = 40 \times 3.24 = 129.6 \approx 130 \text{ ton}이다.

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