KR101101054B1 - 말뚝의 양방향 재하 시험 장치 및 이 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법 - Google Patents

말뚝의 양방향 재하 시험 장치 및 이 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 말뚝의 양방향 재하 시험 장치 및 이 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법에 관한 것으로, 상판과 하판 사이에 다수개의 실린더를 구성하되, 하판에는 상부로 돌출된 보강가이드를 다수개 형성하고, 실린더의 헤드는 상판 저면에 고정하며, 실린더의 피스톤 하단에는 플랜지가 일체로 구성되어, 그 플랜지에 상부로 돌출된 가이드부를 다수개 형성하고, 그 가이드부에 가이드홈을 형성하며, 그 가이드홈에 하판의 보강가이드가 끼움되도록 조립된 구조의 양방향 재하 시험 장치를 구성하여, 상기 상판과 하판에 철근과 검측관을 설치하고, 각 검측관에는 검측봉을 설치하며, 천공한 구멍으로 양방향 재하 시험 장치를 설치하고, 하판 하부, 상판과 하판 사이, 상판 상부에 콘크리트를 타설·양생한 다음, 실린더를 작동하면서, 검측봉을 통한 상판과 하판의 변위를 측정하여 선단지지력과 주면마찰력을 계측하고, 계측이 끝나면 실린더의 압력을 제거하여, 피스톤이 헤드측에 밀착하면서, 피스톤 하부와 하판 사이에 보강가이드가 드러난 공간은 그라우팅함으로써 양방향 재하 시험 시험을 완료하여, 보강 가이드에 의해 계측시에 상판과 하판이 수직 방향으로 이동하여 말뚝의 편심을 방지하고, 그라우팅된 플랜지와 하판 사이는 보강가이드에 의해 보강되므로, 말뚝의 길이 방향을 따라, 전단력에 대해서 우수한 구조를 가지는 것이다.

Description

말뚝의 양방향 재하 시험 장치 및 이 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법{the apparatus for bi-directional pile load test and the method of bi-directional pile load test therewith}
본 발명은 말뚝의 양방향 재하 시험 장치 및 이 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법에 관한 것으로, 상판과 하판 사이에 다수개의 실린더를 구성하되, 하판에는 상부로 돌출된 보강가이드를 다수개 형성하고, 실린더의 헤드는 상판 저면에 고정하며, 실린더의 피스톤 하단에는 플랜지가 일체로 구성되어, 그 플랜지에 상부로 돌출된 가이드부를 다수개 형성하고, 그 가이드부에 가이드홈을 형성하며, 그 가이드홈에 하판의 보강가이드가 끼움되도록 조립된 구조의 양방향 재하 시험 장치를 구성하여, 상기 상판과 하판에 철근과 검측관을 설치하고, 각 검측관에는 검측봉을 설치하며, 천공한 구멍으로 양방향 재하 시험 장치를 설치하고, 하판 하부, 상판과 하판 사이, 상판 상부에 콘크리트를 타설·양생한 다음, 실린더를 작동하면서, 검측봉을 통한 상판과 하판의 변위를 측정하여 선단지지력과 주면마찰력을 계측하고, 계측이 끝나면 실린더의 압력을 제거하여, 피스톤이 헤드측에 밀착하면서, 피스톤 하부와 하판 사이에 보강가이드가 드러난 공간은 그라우팅함으로써 양방향 재하 시험 시험을 완료하여, 보강 가이드에 의해 계측시에 상판과 하판이 수직 방향으로 이동하여 말뚝의 편심을 방지하고, 그라우팅된 플랜지와 하판 사이는 보강가이드에 의해 보강되므로, 말뚝의 길이 방향을 따라, 전단력에 대해서 우수한 구조를 가지는 것이다.
일반적으로 말뚝 재하(載荷) 시험(pile loading test, load test of pile)은, 말뚝에 직접 정하중을 싣거나 잭으로 재하하여 하중과 침하량의 관계로부터 지지력을 구하는 시험으로써, 여러 시험 방법이 있는데, 대표적으로는, 재하 하중 방향에 따라 중량물의 하중을 이용하는 압축 재하 시험(실물 재하 시험), 지지점의 반력을 이용하는 인발 재하 시험 외에도, 수평 재하 실험, 간편한 말뚝 재하 시험(SPLT) 등이 있다.
그리고 80년대 초에 오스터버그에 의해 개발된 오스터버그 재하 시험(Osterberg Load Celll Test)이 있으며, 이 오스터버그 재하 시험은 굴착 후에, 침하량의 측정과 가압이 동시에 가능한 이중 파이프가 달린 로드셀을 설치한 후, 콘크리트를 타설·양생시킨 다음, 로드셀에 압력을 가해 로드셀의 하향 변위 및 말뚝의 상향 변위를 측정하여, 말뚝의 선단지지력 및 주면마찰력을 계산하는 정적 재하 시험 방법이다.
또한, 오스터버그 재하 시험의 단점을 개선한 양방향 재하 시험 방법이 개발되었는데, 그 예로, 국내특허등록 제0480297호, 국내특허등록 제056770호, 국내특허등록 제0744019호, 국내특허등록 제0725510호, 국내특허등록 제0791306호에는, 상판과 하판 사이에 다수개의 실린더를 구성하되, 상기 실린더는 상판에 고정하고, 상판과 하판은 연결부재로 연결하며, 상판과 하판에는 각각 변위를 측정할 수 있는 텔테일을 구비한 재하 시험 장치를 구성하여, 굴착된 구멍에 상기 재하 시험 장치를 투입하고, 콘크리트를 타설·양생한 다음, 상기 실린더를 작동하면서, 상판과 하판의 변위를 측정하여, 말뚝 선단의 지지력과 주면마찰력을 계산한 다음, 실린더의 작동으로 의해 발생한 공간은 그라우팅하여 메워서 완료하는 시험 방법을 제공하고 있다.
그러나 앞서 설명한 국내 등록된 특허와 같은 재하 실험에서는, 상판의 상부 부분과 하판의 하부 부분은 철근이 길이 방향 및 원주 방향으로 설치가 되므로, 이 부분에서 콘크리트의 타설·양생한 다음에, 설치된 실린더의 작동 및 변위 측정 후에는 상판과 하판이 움직인 거리에 해당하는 빈 공간이 발생하는데, 이 공간은 그라우팅으로 메우므로, 일반 콘크리트와 같이 압축력에는 우수하지만, 철근과 같은 보강재가 없으므로, 전단력에 취약하고, 실험 과정이나 실험 후에, 하중이 재하되면, 말뚝의 침하와 강도 저하 우려가 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 상판과 하판 사이에 다수개의 실린더를 구성하되, 하판에는 상부로 돌출된 보강가이드를 다수개 형성하고, 실린더의 헤드는 상판 저면에 고정하며, 실린더의 피스톤 하단에는 플랜지가 일체로 구성되어, 그 플랜지에 상부로 돌출된 가이드부를 다수개 형성하고, 그 가이드부에 가이드홈을 형성하며, 그 가이드홈에 하판의 보강가이드가 끼움되도록 조립된 구조의 양방향 재하 시험 장치를 구성하여, 상기 상판과 하판에 철근과 검측관을 설치하고, 각 검측관에는 검측봉을 설치하며, 천공한 구멍으로 양방향 재하 시험 장치를 설치하고, 하판 하부, 상판과 하판 사이, 상판 상부에 콘크리트를 타설·양생한 다음, 실린더를 작동하면서, 검측봉을 통한 상판과 하판의 변위를 측정하여 선단지지력과 주면마찰력을 계측하고, 계측이 끝나면 실린더의 압력을 제거하여, 피스톤이 헤드측에 밀착하면서, 피스톤 하부와 하판 사이에 보강가이드가 드러난 공간은 그라우팅함으로써 양방향 재하 시험 시험을 완료하여, 보강 가이드에 의해 계측시에 상판과 하판이 수직 방향으로 이동하여 말뚝의 편심을 방지하고, 그라우팅된 플랜지와 하판 사이는 보강가이드에 의해 보강되므로, 말뚝의 길이 방향을 따라, 전단력에 대해서 우수한 구조를 가지도록 한다.
이와 같이 본 발명은, 피스톤 저면에 하부로 돌출된 보강가이드, 또는, 하판 상면에 상부로 돌출된 보강가이드가 일체로 구성된 양방향 재하 시험 장치에 의해서, 양방향 재하 시험 과정에서, 보강가이드에 의해 계측시에 상판과 하판이 수직 방향으로 이동하여 말뚝의 편심을 방지하는 효과가 있고, 또한, 양방향 재하 시험 후에는, 그라우팅된 플랜지와 하판 사이는 보강가이드에 의해 보강되므로, 말뚝의 길이 방향을 따라, 전단력에 대해서 우수한 구조를 가지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치의 조립 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치가 설치된 구조를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치가 설치된 구조에서 상판에서 보여지는 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치가 설치된 구조에서, 도4의 AA′부분에 따른 단면도.
도 6은 도5의 상태에서 실린더의 작동에 따른 구조를 보여주는 단면도.
도 7은 도6의 상태에서 실린더 압력의 제거에 따른 구조를 보여주는 단면도.
도 8의 (가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치를 이용한 양방향 재하 시험 과정을 보여주는 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향 재하 시험 장치의 단면도 및 그 작동에 따른 일부 확대도.
도 10은 본 말명의 말뚝의 양방향 재하 시험 방법에 따른 순서도.
본 발명은 말뚝의 양방향 재하 시험 장치 및 이 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법에 관한 것으로, 상판과 하판 사이에 다수개의 실린더를 구성하되, 하판에는 상부로 돌출된 보강가이드를 다수개 형성하고, 실린더의 헤드는 상판 저면에 고정하며, 실린더의 피스톤 하단에는 플랜지가 일체로 구성되어, 그 플랜지에 상부로 돌출된 가이드부를 다수개 형성하고, 그 가이드부에 가이드홈을 형성하며, 그 가이드홈에 하판의 보강가이드가 끼움되도록 조립된 구조의 양방향 재하 시험 장치를 구성하여, 상기 상판과 하판에 철근과 검측관을 설치하고, 각 검측관에는 검측봉을 설치하며, 천공한 구멍으로 양방향 재하 시험 장치를 설치하고, 하판 하부, 상판과 하판 사이, 상판 상부에 콘크리트를 타설·양생한 다음, 실린더를 작동하면서, 검측봉을 통한 상판과 하판의 변위를 측정하여 선단지지력과 주면마찰력을 계측하고, 계측이 끝나면 실린더의 압력을 제거하여, 피스톤이 헤드측에 밀착하면서, 피스톤 하부와 하판 사이에 보강가이드가 드러난 공간은 그라우팅함으로써 양방향 재하 시험 시험을 완료하여, 보강 가이드에 의해 계측시에 상판과 하판이 수직 방향으로 이동하여 말뚝의 편심을 방지하고, 그라우팅된 플랜지와 하판 사이는 보강가이드에 의해 보강되므로, 말뚝의 길이 방향을 따라, 전단력에 대해서 우수한 구조를 가지는 것이다.
본 발명에 따른 말뚝의 양방향 재하 시험 장치를 설명하고, 그 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법을 순차로 설명하되, 본 발명에 따른 말뚝의 양방향 재하 시험 장치는 상판(10), 하판(20), 실린더(30) 및 실험측정수단으로 구성한다.
먼저, 도2, 도4 및 도5에 도시한 바와 같이, 상판(10)과 하판(20)은 같은 넓이를 가지는 원판 형상으로, 상판(10)은 중앙에 관통된 유입홀(10a)을 형성하고, 그 유입홀(10a) 상부에는 상부로 갈수록 넓어지는 구조의 깔대기(12)를 형성하는데, 이 깔대기(12)에는 관통된 홀(12a)을 다수개 형성한다.
그리고 도1 및 도3에 도시한 바와 같이, 상판(10)의 상부에는 검측관설치구(11)와 관통홀(10b)을 다수개 설치하는데, 검측관설치구(11)는 후에 설명하는 실험측정수단의 검측관(50)을 세워 설치할 수 있는 것으로, 각 검측관설치구(11)에는 끼움홈(11a)이 형성되어, 그 끼움홈(11a)에 검측관(50)의 끝단이 끼워 설치되도록 구성하며, 관통홀(10b)은 상판(10)을 통과하는 검측관(51)이 통과할 수 있는 구멍이다.
그리고 하판(20)은 중앙에 관통된 유입홀(20a)을 형성하고, 그 상부에는 검측관설치구(21)를 다수개 설치하는데, 검측관설치구(21)는 후에 설명하는 실험측정수단의 검측관(51)을 세워 설치할 수 있는 것으로, 각 검측관설치구(21)에는 끼움홈(21a)이 형성되어, 그 끼움홈(21a)에 검측관(51)의 끝단이 끼워 설치되도록 구성하고, 하판(20)의 검측관설치구(21)의 위치는 앞서 설명한 상판(10)의 관통홀(10b)의 위치와 동일하도록 형성하며, 하판(20)에는 보강가이드(22) 또는 가이드부(24)를 일체로 구성하며, 그 부분에 대한 설명은 뒤에 별도로 하기로 한다.
다음으로, 도2 및 도5를 참고하여 실린더(30)를 설명하면, 실린더(30)는 헤드(31)(실린더 튜브)와 그 헤드(31)에 대해 직선 운동을 하는 피스톤(32)으로 구성하는데, 실린더(30)는 오일, 물, 또는, 물에 의해 작동하는 실린더(30)를 적용하고, 실린더(30)의 작동은 단동식 또는 복동식 모두 가능하며, 피스톤(32)의 끝쪽에는 원주방향으로 돌출된 플랜지(33)가 일체로 형성하며, 이 플랜지(33)에는 가이드부(34) 또는 보강가이드(35)를 일체로 구성하는데, 그 부분에 대한 설명은 뒤에 별도로 하기로 한다.
아울러, 도3 및 도5에 도시한 바와 같이, 상판(10)의 상부과 하판(20)의 하부에는 보강을 위한 철근(13)(23)을 더 구성하는데, 철근(13)(23)은 수직철근(13a)(23a)과 그 수직철근(13a)(23a)의 길이 방향을 따라 다수개 구성하는 수평철근(13b)(23b)으로 구성하는데, 수직철근(13a)(23a)은 상판(10) 또는 하판(10)의 가장자리를 따라 수직으로 세워 설치되는 철근이며, 수평철근(13b)(23b)은 수직철근(13a)(23a)을 가로지르는 철근인데, 이러한 철근(13)(23)은 상판(10) 상부로 타설되는 콘크리트의 강도를 보강하기 위한 것으로, 일반적인 말뚝에 필요한 강도를 고려하여 적절히 배근하며, 철근(13)(23)의 배근 구조는 기존의 양방향 재하 시험 장치의 구조와 대동 소이 하므로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 상판(10)의 철근(13) 배근은 필요하지만, 하판(20)은 양방향 재하 시험 장치가 설치되는 공간에 따라, 양방향 재하 시험 장치가 천공된 홀의 바닥을 그대로 적용하거나, 또는 천공된 홀에 일정 높이로 기초 콘크리트를 타설·양생한 다음 설치하는 경우에는 하판(20) 저면에는 철근(23)을 배근하지 않고, 별도의 받침대(또는, 까치발)만 더 구성하는데, 받침대는 하판(20)을 일정 높이로 지지하는 구조로, 양방향 재하 시험 장치가 설치되는 바닥이 어느 정도 평탄하지 않더라도, 받침대의 구조에 의해 하판(20)이 수평을 유지할 수 있도록 구성한다.
이렇게 구성한 상판(10), 하판(20), 실린더(30)의 조립 구조를 도2를 참고하여 살펴보면, 먼저, 하판(20) 위에 다수개의 실린더(30)가 위치하고, 그 실린더(30) 위에 상판(10) 위치되어, 상판(10)에 실린더(30) 헤드(31)가 고정되도록 설치하되, 설치된 상판(10)과 하판(20)은, 상판(10)의 관통홀(10b)과 하판(20)의 검측관설치구(21)의 위치가 동일하도록 구성하며, 하판(20), 실린더(30), 상판(10)이 순차로 설치되고, 도1에 도시한 바와 같이, 상판(10)과 하판(20)은 다수개의 연결부재(40)(연결부재는 상판과 하판을 연결하는 부재로, 양방향 재하 시험 장치에 의해서 양방향 재하 시험이 실시될 때, 실린더의 작동, 피스톤의 움직임에 의해 끊어질 정도로 설치한다. 연결부재는 오스터버그 재하 시험, 양방향 재하 시험에서 공통적으로 가지는 구조이므로, 도1을 제외한 도면에서는 별도로 도시하지 않았다.)로 연결된 구조를 가진다.
이러한 구조의 상판(10), 하판(20), 실린더(30)는 종래의 양방향 재하 시험 장치의 구조와 대동소이하며, 여기에 실린더(30)와 하판(20)에는 가이드부와 보강가이드를 구성하며, 가이드부와 보강가이드가 구성된 위치에 따라 두 가지 실시예를 가진다.
먼저, 도2, 도5 및 도7에 도시한 바와 같이, 첫 번째 실시예는 하판(20)에 보강가이드(22)를 구성하고, 실린더(30)의 플랜지에 가이드부(34)를 구성한 구조로, 더욱 자세하게는, 하판(20)의 상면에는 상부로 돌출된 보강가이드(22)를 다수개 구성하되, 그 보강가이드(22)의 높이는 실린더(30)의 스트로크를 고려한 길이로 구성하며, 각 보강가이드(22)의 위치는 후에 설명하는 실린더(30)가 설치된 후의 가이드홈(34a)의 위치와 동일하도록 구성한다.
또, 실린더(30)의 플랜지(33)에는 헤드(31)측으로 돌출된 가이드부(34)를 다수개 형성하고, 각 가이드부(34)에는 가이드홈(34a)을 형성하며, 이 가이드홈(34a)의 깊이는 가이드홈(34a)의 깊이는 앞서 설명한 하판(20)의 보강가이드(22)의 길이를 고려하고, 가이드홈(34a)의 위치는 하판(20)에 배열된 보강가이드(22) 위치와 동일하도록 구성한다.
따라서, 첫 번째 실시예에 따른 구조에서는, 실린더(30)와 하판(20)의 조립시에, 하판(20) 위에 다수개의 실린더(30)를 위치할 때, 하판(20)의 각 보강가이드(22)에 실린더(30)의 가이드홈(34a)이 끼이도록 조립되어, 실린더(30)의 작동에 따라, 피스톤(32)의 가이드부(34a)가 보강가이드(22)를 따라 수직 방향으로 움직이는 구조를 가진다.
그리고 도9에 도시한 바와 같이, 두 번째 실시예는 실린더(30)의 플랜지(33)에 보강가이드(35)를 구성하고, 하판(20)에 가이드부(24)를 구성한 구조로, 더욱 자세하게는, 실린더(30)의 플랜지(33) 저면에는 하부로 돌출된 보강가이드(35)를 일체로 다수개 구성하고, 그 보강가이드(35) 높이는 실린더(30)의 스트로크를 고려한 길이로 구성하며, 각 보강가이드부(35)의 위치는 후에 설명하는 하판(20)의 가이드홀(20b)의 위치와 동일하도록 구성한다.
또, 하판(20) 저면에는 하부로 돌출된 가이드부(24)를 일체로 다수개 구성하고, 각 가이드부(24)에는 가이드홈(24a)을 형성하며, 하판(20)에는 가이드홈(24a)과 연결되는 관통된 가이드홀(20b)을 다수개 구성한 구조로, 상기 가이드홈(24a)의 깊이는 가이드홈(24a)의 깊이는 앞서 설명한 실린더(30)의 플랜지(33)의 보강가이드(35)의 길이를 고려하고, 가이드홀(20b) 및 가이드홈(24a)의 위치는 실린더(30)의 플랜지(33)에 배열된 보강가이드(35) 위치와 동일하도록 구성한다.
그래서, 두 번째 실시예에 따른 구조에서는, 실린더(30)와 하판(20)의 조립시에, 하판(20) 위에 다수개의 실린더(30)를 위치할 때, 플랜지(33)에 배열된 보강가이드(35)가 하판(20)의 가이드홀(20b) 및 가이드홈(24a)에 순차로 끼이도록 조립되어, 실린더(30)의 작동에 따라, 피스톤(32)의 보강가이드(35)가 가이드홀(20b) 및 가이드홈(24a)를 따라 수직 방향으로 움직이는 구조를 가진다.
다음으로, 도3에 도시한 바와 같이, 실험측정수단은 실린더(30) 작동에 따른 상판(10)의 변위, 하판(20)의 변위를 알기 위한 것으로, 검측관(50)(51), 검측봉(52)(53)으로 구성하는데, 상판(10)의 검측관(50)은 상판(10)의 검측관설치구(11)의 끼움홈(11a)으로 끼워 각각 설치하고, 또한, 하판(20)의 검측관(51)은 상판(10)의 관통홀(10b)을 통과하여 하판(20)의 검측관설치구(21)의 끼움홈(21a)으로 각각 끼워 설치하는데, 검측관 (50)(51) 내부로 콘크리트나 그라우팅재의 유입을 막기위해서, 끼움홈(11a)(21a)에 실리콘계 점착제를 도포하거나, 또는, 설치된 검측관(50)(51)과 검측관설치구(11)(21)를 테이핑하여 밀폐한다.
또한, 검측봉(52)(53)(텔테일)은 검측관(50)(51) 내부로 끼움되어, 그 끝이 상판(10)과 하판(20)에 닿도록 하며, 이러한 검측봉(52)(53)은 단위 길이로 제공되므로, 검측관(50)(51)의 길이에 맞게 적절한 방법으로 연결하여 설치되며, 하판(20)에 닿는 검측봉(53)의 상단에는 변위계(61)가 설치되어, 이 변위계(61)를 통해 하판(20)의 변위값과 선단지지력(선단마찰력)을 계측할 수 있고, 또한, 상판(10)에 닿는 검측봉(53)의 상단에는 변위계(60)가 설치되어, 이 변위계(60)를 통해 하판(20)의 변위값과 주면마찰력을 계측할 수 있다.
그리고 검측관(50)(51)과 검측봉(52)(53) 외에도, 상판(10)과 하판(20) 사이에는 매립식 변위계(미도시)를 설치하여, 상판(10)과 하판(20) 사이의 거리 변화를 측정할 수 있으며, 또한, 상판(10)에 설치된 철근(13), 정확하게는 수직철근(13a)의 길이 방향을 따라, 스트레인 게이지를 다수개 설치하면, 그 결과값에 의해 그 위치에 따른 주면마찰력을 계측할 수 있다.
이렇게 상판(10), 하판(20), 실린더(30) 및 실험측정수단으로 구성하는 양방향 재하 시험 장치를 구성하며, 이러한 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법을 도10의 시공 순서도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 천공 및 내부 정리 단계(S1)는, 말뚝 설치에 필요한 지름으로 적정 깊이로 구멍을 형성하고, 그 내부를 정리하는 공정으로, 천공 기계로 구멍을 뚫은 후에, 그 내부에 흙이나 물 등을 제거하며, 그 바닥은 평평하게 하거나, 또는, 기초 콘크리트를 일정 높이가 되도록 타설하고 양생한다.
다음으로, 재하 시험 장치 설치 단계(S2)는 천공된 구멍으로 양방향 재하 시험 장치를 설치하는 단계로, 앞서 설명한 구조의 상판(10), 하판(20), 실린더(30), 실험측정수단이 조립된 양방향 재하 시험 장치를 구성하여, 천공한 구멍으로 투입하는데, 상판(10)과, 하판(20)이 수평하도록 설치하는 것이 바람직하다.
그리고 콘크리트 타설 및 양생 단계(S3)는, 도8의 (가)와 같이 트레미관(미도시)을 상판(10) 위의 깔때기까지 인입하여 콘크리트를 타설하는데, 하판(20)의 아랫부분부터 콘크리트 타설을 시작하여, 상판(10)과 하판(20) 사이, 상판(10) 위로 차올라서 지상까지 콘크리트를 타설하도록 하며, 콘크리트가 타설되는 높이에 맞추어 트레미관도 점차 빼면서 콘크리트를 타설하며, 적절한 강도가 나올 수 있도록, 규정된 시간으로 타설된 콘크리트를 양생한다.
또한, 외부 장비 설치 및 계측 단계(S4)는, 도3에 도시한 바와 같이, 앞서 설치된 양방향 재하 시험 장치에 추가로 필요한 외부 장비를 설치하고, 실린더(30)를 작동하여 결과값을 계측하는 단계로, 펌프를 설치하여, 실린더(30)에 공기, 오일, 또는, 유압을 공급하며, 또, 실험측정수단을 통해서 측정되는 값을 알기 위해서 변위계(60)(61)와 컴퓨터(80) 등을 설치하는데, 먼저, 지상에서 구멍 상부를 관통하는 기준보(70)를 설치하고, 그 기준보(70)에 다수개의 변위계(60)(61)를 설치하며, 검측봉(52)(53)과 연결되어 검측봉(52)(53)의 움직임을 변위계(60)(61)에 의해서 측정하는데, 검측봉(52)(53)뿐만 아니라, 두부(말뚝의 두부) 쪽의 움직임을 파악하기 위해서 두부에도 변위계(미도시)를 설치하며, 이런한 변위계(60)(61)에 의해 측정된 값은 컴퓨터(80)와 연결하는데, 컴퓨터(80)에는 변위계(60)(61)의 값은 물론, 펌프의 작동, 매립식 변위계의 값, 스트레인 게이지의 값 등을 모두 입력받고, 또한, 계산할 수 있도록 구성한다.
그리고 외부 장비가 모두 설치되면, 펌프에 의해 실린더(30)를 작동하여, 작용하는 압력에 따른 상판(10)과 하판(20)의 움직임을 측정하는데, 도6 및 도8의 (나)와 같이, 실린더(30)를 작동하면, 피스톤(32)의 움직임으로 연결부재(40)가 끊어지고, 상판(10)과 하판(20) 모두 움직이게 되는데, 피스톤(32)은 하판(20)에 대해 상대적으로 이동하되, 보강가이드(22)(35)가 가이드홈(34a)(24a)를 따라 수직 상승 이동하면서, 보강가이드(22)(35)가 드러나게 되는데, 이러한 상판(10)과 하판(20)의 움직임으로 측정되는 변위값으로 선단지지력과 주면마찰력을 계산하며, 또, 수직철근(13a)에 설치된 스트레인 게이지에 의해 그 부분의 주면마찰력을 계산하고, 또한, 매립식 변위계의 값을 측정할 수 있으며, 이러한 계측은 여러 번 측정하여 정확성을 높일 수 있다.
또한, 실린더 압력 제거 단계(S5)는, 계측이 끝나면, 실린더(30)의 압력을 완전히 제거하는 단계로, 실린더(30)가 단동식인 경우 내부의 리턴 스프링이나 자중에 의해서, 재하 하중을 가하던 압력이 제거되고, 또한, 실린더(30)가 복동식인 경우, 펌프를 작동하여 실린더(30)에 공급한 오일(또는, 물, 공기)을 복귀시켜 재하 하중을 가하던 압력이 제거되는데, 이러한 실린더(30)의 압력 제거로, 피스톤(32)이 원래 위치인 헤드(31) 쪽으로 밀착되어, 피스톤(32) 하부와 하판(20) 사이에는 공간이 발생하고, 그 공간에는 도7에 도시한 바와 같이, 하판(20)의 보강가이드(22)가 드러난 상태를 유지하거나, 또는, 도9의 일부 확대도에 도시한 바와 같이, 피스톤(32)의 보강가이드(35)가 드러난 상태를 유지한다.
마지막으로, 그라우팅 및 양생 단계(S6)는, 외부 장비를 제거하고, 검측관(50)(51) 내부의 검측봉(52)(53)을 제거하며, 검측관(50)(51)을 이용해서 그라우팅재를 주입하여 피스톤(32) 하부쪽과 하판(20) 사이의 공간 및 검측관(50)(51)을 메운 다음다음 양생하는 단계로, 도8의 (다)와 같이, 그라우팅으로 인해서 피스톤(32) 하부와 하판(20) 사이의 공간을 메우고, 또한, 그 공간은 보강가이드(22)(35)에 의해서 철근(13)(23)과 같이 보강되는 구조를 가진다.
이와 같이 본 발명에 따른 양방향 재하 시험 장치를 이용한 양방향 재하 시험 방법에서는, 피스톤(32)이 가이드홈(34a)(24a)과 보강가이드(22)(35)의 결합으로 인해서, 실린더(30)의 작동으로 인한 상승시에 수직 방향으로의 상승으로, 말뚝의 편심을 방지하고, 또한, 양방향 재하 시험 후에는, 철근(13)(23)과 보강가이드(22)(35)에 의해 보강된 콘크리트 말뚝 구조에 의해서, 길이 방향에 따라 압축력, 전단력에 대해서 우수한 특징이 있다.
10 : 상판 20 : 하판
22, 35 : 보강가이드 30 : 실린더
33 : 플랜지 24, 34 : 가이드부
24a, 34a : 가이드홈 50 , 51 : 검측관
52, 53 : 검측봉

Claims (4)

  1. 유입홀을 형성하는 원판 형상의 상판과, 유입홀을 형성하는 원판 형상의 하판과, 실린더가 구비되어,
    상판 저면에 실린더를 다수개 고정하고, 실린더 하부에 하판이 위치되도록, 상판과 하판은 연결부재로 연결하며, 상판과 하판에 검측관을 다수개 설치하고, 그 검측관으로 검측봉을 설치하여, 재하 시험을 통해, 상판과 하판의 변위를 측정하는 통상의 양방향 재하 시험 장치에 있어서,
    상기 하판에는 상부로 돌출된 보강가이드를 다수개 형성하고,
    상기 실린더의 피스톤 하단에는 플랜지가 일체로 구성되어, 그 플랜지에 상부로 돌출된 가이드부를 다수개 형성하고, 그 가이드부에 가이드홈이 형성되어, 그 가이드홈에 하판의 보강가이드가 끼움되도록 조립하여,
    양방향 재하 시험 과정에서 피스톤이 보강가이드를 따라 수직 상승하고, 양방향 재하 시험 후에 보강가이드에 의해 보강되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 말뚝의 양방향 재하 시험 장치.
  2. 유입홀을 형성하는 원판 형상의 상판과, 유입홀을 형성하는 원판 형상의 하판과, 실린더가 구비되어,
    상판 저면에 실린더를 다수개 고정하고, 실린더 하부에 하판이 위치되도록, 상판과 하판은 연결부재로 연결하며, 상판과 하판에 검측관을 다수개 설치하고, 그 검측관으로 검측봉을 설치하여, 재하 시험을 통해, 상판과 하판의 변위를 측정하는 통상의 양방향 재하 시험 장치에 있어서,
    상기 실린더의 피스톤 하단에는 플랜지가 일체로 구성되어, 그 플랜지의 저면에는 하부로 돌출된 보강가이드를 다수개 형성하고,
    상기 하판 저면에는 하부로 돌출된 가이드부를 다수개 일체로 형성하고, 그 가이드부에는 가이드홈을 형성하며, 하판에는 가이드홈과 관통되는 가이드홀이 형성되어, 그 가이드홀 및 가이드홈에는 상판의 보강가이드가 끼움되도록 조립하여,
    양방향 재하 시험 과정에서 피스톤이 보강가이드를 따라 수직 상승하고, 양방향 재하 시험후에 보강가이드에 의해 보강되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 말뚝의 양방향 재하 시험 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2의 양방향 재하 시험 장치가 구비되어;
    양방향 재하 시험을 위해 구멍을 천공하고, 그 내부를 정리하는 천공 및 내부 정리 단계(S1);
    천공된 구멍으로 양방향 재하 시험 장치를 설치하되, 보강을 위한 철근이 설치된 양방향 재하 시험 장치를 천공된 구멍으로 설치하는 재하 시험 장치 투입 단계(S2);
    천공된 구멍을 콘크리트를 타설하여 메우고 양생하는 콘크리트 타설 및 양생 단계(S3);
    검측봉을 통해 변위값을 측정하는 외부 장비와, 실린더에 압력을 제공하는 펌프를 설치하며, 실린더에 압력을 가하거나 제거하면서 양방향 재하 시험을 실시하는 외부 장비 설치 및 계측 단계(S4);
    실린더의 작동을 위한 압력을 제거하여, 피스톤을 원래 위치로 복귀하는 실린더 압력 제거 단계(S5);
    상기 보강가이드가 노출된 피스톤과 하판 사이를 그라우팅하고 양생하는 그라우팅 및 양생 단계(S6)으로 완료됨을 특징으로 하는 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법.
  4. 제 3항에 있어서.
    상기 재하 시험 장치 투입 단계(S2) 전에는,
    상판에 수직으로 설치된 철근의 길이 방향을 따라 부착되는 다수개의 스트레인 게이지, 상판과 하판 사이에 설치되는 매립식 변위계를 추가하며,
    상기 외부 장비 설치 및 계측 단계(S4)에서는,
    외부 장비를 설치하면서, 지상에 돌출된 검측봉의 움직임을 측정하는 변위계 의해 측정하고, 그 변위계에 측정된 값, 매립식 변위계에 의해 측정된 값, 스트레인 게이지의 측정된 값, 실린더에 적용된 하중 값이 컴퓨터에 입력되고, 계측값을 계산함을 특징으로 하는 양방향 재하 시험 장치를 이용한 말뚝의 양방향 재하 시험 방법.
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