KR100480297B1 - 선단력 측정기와, 지반에 타설된 콘크리트 말뚝의지지하중 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상판 및 하판과, 상판과 하판 사이에 상호 등 간격으로 배열되도록 결합되는 둘 이상의 실린더와, 하판을 상판에 결합시키는 하나 이상의 연결부재와, 상판 및 하판의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단를 포함하도록 구성되어 하향으로 굴착된 구멍의 바닥면에 안착되는 선단력 측정기와; 선단력 측정기 상면에 결합되는 다수의 철근과; 철근에 결합되어 지층의 마찰력을 측정하는 축하중 전이 측정수단을 포함하여 구성되어, 작은 재하하중에서도 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 있고, 작은 용량의 실린더로 큰 하중의 콘크리트 말뚝이 매설되는 지점의 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 있으며, 선단지지력 및 주면마찰력 측정이 완료된 이후에 하단부에 발생되는 간극에 콘크리트를 타설함으로써 측정에 사용된 콘크리트 말뚝을 기초 말뚝으로 활용할 수 있는 지지하중 측정장치 및 이를 이용한 지지하중 측정방법을 제공한다.

Description

선단력 측정기와, 지반에 타설된 콘크리트 말뚝의 지지하중 측정장치 및 측정방법 { Road-cell, apparatus for testing bearing power of subterranean concrete pile and method for testing bearing power using the same }

본 발명은 로드 셀(Load-cell)의 원리를 이용한 선단력 측정기와 이를 이용한 지하 지반의 지지하중 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 용량이 작은 압력재하장치를 이용할 수 있고, 압력재하장치 동작의 반복이 보다 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 작은 크기의 지반 지지력 및 주면 마찰력을 측정할 수 있으며, 각 부의 구석구석까지 콘크리트를 고루 타설할 수 있도록 구성되는 선단력 측정기와 이를 이용한 지지하중 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

말뚝기초의 지지력 및 침하량을 추정하기 위한 여러 가지 이론적·경험적 방법들이 제안되었다. 현재 사용되고 있는 말뚝의 극한연직지지력 결정방법에는 말뚝 정재하시험, 정·동재하시험, 동재하시험, 정역학적 지지력 공식, 동역학적 지지력 공식, 현장시험결과 등에 의한 경험공식, 파동방정식, 말뚝해석코드에 의한 추정, 연속체 해석에 의한 추정 등이 있으며, 이 방법들 중에서 말뚝 정재하시험의 신뢰도가 가장 높다.

말뚝정재하시험은 일종의 실물시험으로 말뚝에 실하중을 가하여 실제 상부구조물이 건설되었을 때를 재현하므로 신뢰도가 높다는 장점이 있다. 그러나, 하중재하를 위한 가압 및 반력 시스템의 선택 및 설치방법, 넓은 시험부지 등이 필요하므로 공기와 현장조건 등의 제약을 많이 받는다. 그리고 대구경 현장타설말뚝은 말뚝 하나에 작용하는 하중이 매우 크기 때문에 시공상의 하자로 인해 지지력이 설계값에 미치지 못할 경우, 구조물 전체의 사용성과 안정성에 치명적인 영향을 미친다. 또한, 현장에서 지반에 천공을 하고 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 시공과정에서 부주의 또는 예상치 못한 지반조건의 변화에 따라 현장타설말뚝의 지지력에 큰 변화가 발생될 수 있다. 그러므로 지반조건을 토대로 토질역학적으로 추정한 설계허용하중을 사용하여 설계를 할 경우 설계자들은 보수적인 설계를 할 수 밖에 없고 이는 국가적인 차원에서 볼 때 커다란 낭비요소가 되고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 고압의 유압식 잭을 말뚝내에 설치하여 하중재하에 의해 발생되는 말뚝의 선단지지력과 주면마찰력으로 재하하중에 대한 반력을 상호간에 마련함으로써 말뚝정재하시험과 같이 큰 재하용량이 필요치 아니하고, 별도의 하중재하장치 및 반력장치가 요구되지 아니하며, 좁은 시험공간이나 경사진 곳에서도 적용이 가능한 오스터버그 셀을 이용한 지지하중 측정장치(US 5,576,494)가 고안된 바 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 오스터버그 셀을 이용한 지지하중 측정장치에 관하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 오스터버그 셀을 이용한 지지하중 측정장치가 지반 내부로 인입된 후 콘크리트가 타설된 형상을 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 지지하중 측정장치는, 평판 형상의 상판(10) 및 하판(20)과, 상판(10)의 저면에 접촉되는 피스톤(32)과 하판(20)의 상면에 접촉되는 몸체(34)로 구성되는 실린더(30)와, 양 끝단이 상판(10)의 저면과 하판(20)의 상면에 각각 용접됨으로써 상판(10)과 하판(20)을 결합시키는 연결부재(40)와, 상판(10) 및 하판(20)의 변위를 측정하기 위한 변위계(50)를 포함하는 오스터버그 셀을 이용하도록 구성되어 있다. 변위계(50)는, 상판(10)에 고정 결합되어 상판(10)의 변위량을 측정하는 상판 변위계(52)와, 하판(20)에 고정 결합되어 하판(20)의 변위량을 측정하는 하판 변위계(54)를 포함하도록 구성되어있으며; 상판 변위계(52)와 하판 변위계(54)의 수직거리 기준이 되도록 지면에 고정되는 기준빔(60)이 추가로 구비된다.

이때, 실린더(30)는, 오일의 인입 및 인출을 통하여 피스톤(32)이 왕복운동을 하도록 구성되는 오일실린더이다.

또한, 오스터버그 셀이 삽입되는 구멍은, 각종 자갈과 이물질로 인하여 바닥면이 평평하게 형성되지 아니하므로, 하판(20)이 수평을 이루며 고정될 수 있도록 일정량의 기초콘크리트(F)가 미리 타설된다.

도 2는 도 1에 도시된 상태에서 피스톤을 인출시킨 형상을 도시한다.

도 1에 도시된 상태에서 실린더(30)에 유압을 가하면 피스톤(32)은 몸체(34) 외부로 인출되는데, 상판(10)과 하판(20)은 연결부재(40)에 의하여 고정 결합되므로 위치가 이동되지 아니한다. 피스톤(32)의 인출력이 증가하여 연결부재(40)의 결합이 끊어지게 되면, 하판(20)은 하향으로 움직여 선단지지력을 발생시키고, 상판(10)은 동일한 힘으로 상향으로 움직이면서 콘크리트 말뚝(P)에 주면마찰력을 발생시킨다.

또한 콘크리트 말뚝(P)의 두부가 아닌 선단이나 기타 임의의 위치에서 하중을 재하하므로, 주면마찰력과 선단지지력은 서로에 대해 반력으로 작용하게 된다. 따라서, 오스터버어크 셀을 이용한 지지하중 측정장치는 별도의 하중재하장치 없이도 지지하중을 측정할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 구조로 설치되는 지지하중 측정장치는, 구멍의 바닥면에 타설된 기초콘크리트(F)가 일정 크기 이상의 강성을 갖도록 양생된 이후 오스터버그 셀을 안착시키고, 오스터버그 셀의 안착이 완료된 이후 콘크리트 말뚝(P)이 형성되도록 콘크리트를 타설 해야 하므로, 지지하중을 측정하기 위한 시간이 매우 오래 걸린다는 단점이 있다.

또한, 기초콘크리트(F)와 콘크리트 말뚝(P)은 비록 동일한 콘크리트를 타설하여 제작된다 하더라도 타설 시기 및 양생 시간이 서로 다르므로 서로 다른 크기의 강도를 가지게 된다. 따라서 실험에 사용되는 콘크리트 말뚝(P)은 실제 공사현장에서 사용되는 콘크리트 말뚝과는 선단지지력 및 주면마찰력이 다르게 나타날 수 있으므로, 종래의 지지하중 측정장치는 그만큼 신뢰도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

또한, 실제 공사현장에서 사용되는 콘크리트 말뚝은 내부에 철근이 삽입된 철근 콘크리트 말뚝이 사용되는데, 종래의 지지하중 측정장치로는 철근이 삽입되지 아니한 콘크리트 말뚝(P)의 지지하중만을 측정할 수 있다는 단점이 있었다.

도 3은 종래의 지지하중 측정장치를 이용하여 지지하중을 측정할 때 피스톤의 인출하중에 따른 상판 및 하판의 변위를 도시하는 그래프이다.

종래 오스터버그 셀에 적용되는 실린더(30)의 전체 하중은 하판(20)에 모두 인가되므로, 하판(20)을 상판(10)에 결합시키는 연결부재(40)는 하판(20)의 하중뿐만 아니라 실린더(30)의 하중까지도 견딜 수 있도록 튼튼하게 결합되어있다.(도 1 참조)

따라서 상기와 같은 오스터버그 셀을 이용한 종래의 지지하중 측정장치는, 도 3에 도시된 바와 같이 피스톤이 인출되도록 유압이 인가되는 즉시 상판과 하판이 이동하지 아니하고 연결부재의 결합이 끊어지기 이전까지 상판과 하판의 위치는 그대로 고정되며, 일정 크기 이상의 유압이 실린더에 인가되어 연결부재의 결합이 끊어진 이후에서야 변위가 발생하게 된다. 그러므로, 종래의 지지하중 측정장치를 이용하면, 작은 크기의 하중이 재하될 때의 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 없다는 단점이 있었다.

또한, 측정에 사용되는 콘크리트 기둥이 매우 크게 적용되는 경우, 실린더는 콘크리트 기둥을 들어올릴 수 있도록 크게 제작하여야 하는데, 대형 실린더를 제작하는 데에는 기술적으로도 많은 여려움이 있을 뿐만 아니라 제작비가 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

또한, 실린더의 하중이 상판 및 하판의 중심부에만 집중되도록 인가되므로 정확한 측정값을 얻기 어렵고, 피스톤이 몸체 외부로 인출된 이후에 실린더 내부의 오일을 인출하더라도 피스톤이 몸체 내부로 인입되지 아니하므로 선단지지력 및 주면마찰력 측정 시험을 반복할 수 없으며, 상판변위계 및 하판변위계가 콘크리트에 직접 접촉되도록 장착되어 각 변위계와 콘크리트 간에 마찰력이 발생되므로 보다 정확한 측정이 어려워지고, 오스터버그 셀의 팽창 후에는 콘크리트 말뚝(P) 하단부에 간극이 발생하여 강도가 저하되므로 지지하중 측정을 실시한 콘크리트 말뚝(P)을 기초 말뚝으로 그대로 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작은 재하하중에서도 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 있고, 일반적으로 사용되는 실린더를 이용하여 큰 하중의 콘크리트 말뚝(P)이 매설되는 지점의 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 있으며, 상기 각 측정을 반복하여 수행할 수 있도록 구성되는 선단력 측정기를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 각 변위계에 기타 외력이 인가되지 아니하도록 구성되어 보다 정확한 측정이 가능하며, 선단지지력 및 주면마찰력 측정이 완료된 이후에 하단부에 발생되는 간극에 콘크리트를 타설할 수 있도록 구성되는 지지하중 측정장치 및 측정방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 로드셀은, 상판 및 하판과, 상판과 하판 사이에 상호 등 간격으로 배열되도록 결합되는 둘 이상의 실린더와, 하판을 상판에 결합시키는 하나 이상의 연결부재와, 상판 및 하판의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단를 포함하여 구성된다.

실린더는, 외측 끝단이 상판의 저면에 고정 결합되는 몸체와, 몸체의 내·외부로 인입 및 인출이 가능한 구조로 구성되며 외측 끝단이 하판의 상면에 접촉되도록 결합되는 피스톤을 포함하여 구성된다. 따라서 연결부재는, 하판의 하중을 견딜 수 있는 크기의 강도를 갖도록 양 끝단이 상판 및 하판에 각각 결합된다.

변위계측수단은, 상판의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판의 상면에 결합되는 상판 파이프와, 상판 파이프 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판의 상면에 결합되는 상판 강봉과, 상판 강봉의 변위를 측정하는 상판 변위계와, 하판의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판을 관통하여 하판의 상면에 밀착되는 하판 파이프와, 하판 파이프 내부로 인입되어 하측 끝단이 하판의 상면에 결합되는 하판 강봉과, 하판 강봉의 변위를 측정하는 하판 변위계를 포함하여 구성된다.

이때, 하판은, 하판 파이프가 끼워맞춤 구조로 삽입 가능하도록 내경이 형성되는 강체 파이프가 하판 파이프와 접촉되는 부위에 고정결합되고; 하판 파이프는, 하측 끝단이 강체 파이프의 내부에 삽입되도록 결합된다. 또한, 강체 파이프와 하판 파이프가 접촉되는 부위에는 강체 파이프와 하판 파이프 사이로 콘크리트가 투입됨을 방지하기 위하여 점도를 갖는 점착제가 도포된다. 이때, 점착제는 방수의 효과가 있는 실리콘으로 적용됨이 바람직하다.

또한, 하판 파이프는, 하측 끝단이 하판의 상면에 밀착되도록 테이핑(Taping)될 수도 있다.

상판과 하판은, 하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구가 하나 이상 형성된다. 이때, 상판의 상면에는, 상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송로를 관통구로 가이드하는 하나 이상의 깔때기가 추가로 구비된다.

또한, 하판은, 평평하지 아니한 면에서도 수평으로 안착될 수 있도록 하향으로 돌출되는 받침다리를 저면에 추가로 구비한다.

본 발명에 의한 지지하중 측정장치는, 수직방향으로 팽창이 가능하며 수직방향으로 변위 계측이 가능한 구조로 구성되어 하향으로 굴착된 구멍의 바닥면에 안착되는 선단력 측정기와; 선단력 측정기 상면에 결합되는 다수의 철근과; 철근에 결합되어 지층의 마찰력을 측정하는 축하중 전이 측정수단을 포함하여 구성된다.

축하중 전이 측정수단은, 철근의 외면에 결합되는 축하중 센서와, 축하중 센서와의 신호 및 전류 전달을 위한 센서 전선과, 축하중 센서로부터 측정된 값을 표시 및 저장하는 축하중 데이터 처리장치를 포함하여 구성된다. 이때, 센서 전선은, 인장에 의하여 단선되지 아니하도록 여유분을 두어 결합된다.

철근은, 선단력 측정기 상면의 외측부를 따라 배열되도록 수직방향으로 결합되는 다수의 수직철근과, 다수의 수직철근을 수평방향으로 감싸도록 결합되는 수평철근과, 다각형 형상을 이루도록 형성되어 수직철근 또는 수평철근에 결합되는 전단철근을 포함하여 구성된다. 이때, 전단철근은, 수직 방향으로 등간격을 이루며 다수개가 결합됨이 바람직하다.

본 발명에 의한 지지하중 측정방법은, 지면에 수직 방향으로 구멍을 굴착하는 제 1단계; 구멍의 바닥면에 선단력 측정기를 안착시키는 제 2단계; 선단력 측정기를 관통하도록 트레미관을 삽입하는 제 3단계; 트레미관을 통해 선단력 측정기가 안착된 구멍의 바닥부터 콘크리트를 타설하는 제 4단계; 콘크리트의 양생이 완료되면 실린더가 팽창되도록 선단력 측정기를 구동시키는 제 5단계; 실린더의 팽창이 완료되면, 변위계측수단을 이용하여 선단력 측정기의 상측면 및 하측면의 변위를 계측하는 제 6단계로 구성된다.

이때, 제 2단계는, 선단력 측정기의 상부에 철근을 결합시키는 2-1단계와, 철근에 축하중 전이 측정수단을 설치하는 2-2단계와, 철근 및 축하중 전이 측정수단이 설치된 선단력 측정기를 구멍의 바닥면에 안착시키는 2-3단계로 구성되고; 제 6단계는, 축하중 전이 측정수단을 이용하여 콘크리트와 접촉되는 지층의 마찰력을 측정하는 6-1단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 지지하중 측정방법은, 변위계측이 완료되면 변위계측수단을 해체하는 제 7단계와, 선단력 측정기의 팽창에 의하여 구멍 하부에 형성되는 빈 공간에 제 2 콘크리트 타설을 실시하는 제 8단계가 추가로 포함된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 지반에 타설된 콘크리트 말뚝의 지지하중 측정장치 및 측정방법의 실시예를 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 지지하중 측정장치의 내부 구성을 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 지지하중 측정장치는, 상판(100) 및 하판(200)과, 상판(100)과 하판(200) 사이에 상호 등간격으로 배열되도록 결합되는 다수의 실린더(300)와, 하판(200)을 상판(100)에 결합시키는 하나 이상의 연결부재(110)와, 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단(400)을 포함하여 구성되는 선단력 측정기와; 상판(100) 상면에 결합되는 다수의 철근(700)과; 철근(700)에 결합되어 철근(700) 및 콘크리트의 변형율을 계측함으로써 지층의 마찰력을 측정하는 축하중 전이 측정수단(600)을 포함하여 구성된다.

실린더(300)는, 외측 끝단이 상판(100)의 저면에 고정 결합되는 몸체(310)와, 몸체(310)의 내·외부로 인입 및 인출이 가능한 구조로 구성되며 외측 끝단이 하판(200)의 상면에 접촉되도록 결합되는 피스톤(320)을 포함하여 구성된다. 이때, 상판(100)과 몸체(310)는 결합력 설계 및 결합 작업이 용이하도록 나사결합 구조로 결합되며, 하판(200)은 양 끝단이 상판(100) 및 하판(200)에 각각 결합되는 연결부재(110)에 의하여 상판(100)과 연결된다.

상판(100)과 몸체(310)는 고정 결합되는 반면 하판(200)과 피스톤(320)은 단순히 접촉된 상태를 유지하도록 결합되므로, 실린더(300)의 하중은 상판(100)에 직접 인가된다.

이때, 본 발명에 적용되는 연결부재(110)는, 종래의 지지하중 측정장치에 적용되는 연결부재(40)와 같이 실린더(30)와 하판(20)의 하중을 견디도록 큰 강도를 가질 필요가 없고(도 1 참조) 하판(200)의 하중만을 견딜 수 있는 크기의 강도만 가지면 충분하므로, 피스톤(320)을 인출시키기 위하여 인가되는 유압이 매우 작더라도 상판(100) 또는 하판(200)과의 결합이 해제되거나 끊어지게 된다. 따라서, 실린더(300) 내부로 유압이 인가되기 시작되는 시점부터 상판(100)과 하판(200)의 변위가 발생되므로, 보다 정확한 지지하중을 측정할 수 있게 된다. 이때, 연결부재(110)의 강도는, 하판(200)의 자중을 기준으로 안전율 3 내외로 설계됨이 바람직하다.

실린더(300)는 내부에 유압이 인가됨으로써 피스톤(320)이 인출되는 유압 실린더로 적용됨이 바람직하다.

변위계측수단(400)은, 상판(100)과 하판(200)간의 변위를 측정하기 위한 전기 저항식 자동변위계(410)와, 상판(100)의 절대 변위를 측정하기 위한 상판변위계(420)와, 하판(200)의 절대 변위를 측정하기 위한 하판 변위계(430)를 포함하여 구성된다. 전기 저항식 자동변위계(410)와 상판변위계(420)와 하판 변위계(430)에서 측정된 데이터는 변위 데이터 처리부(440)로 전달되어 자동 연산 및 저장되며, 콘크리트가 타설되는 구멍의 상부에는 하판 변위계(430)와 상판변위계(420)가 일정한 수직 높이를 유지하며 고정되는 기준빔(500)이 구비된다.

사용자는 실린더(300)의 팽창력을 측정하고, 상판(100)과 하판(200)의 변위를 측정함으로써, 지반의 지지하중을 계산할 수 있게 된다. 이때, 실린더(300)의 팽창력과 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 이용하여 지반의 지지하중을 계산하는 방법은 종래의 오스터버그 셀을 이용한 지지하중을 계산하는 방법과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상판(100)의 상면에는 상판 파이프(422)의 하측 끝단이 고정되도록 결합되고, 상판 파이프(422) 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 고정되도록 상판 강봉(424)이 결합된다. 또한, 하판(200)의 상면에는 하판 파이프(432)의 하측 끝단이 접촉되도록 결합되고, 하판 파이프(432) 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 고정되도록 하판 강봉(434)이 결합된다. 상판변위계(420)와 하판 변위계(430)는 상판 파이프(422) 및 하판 파이프(432) 내부로 인입되는 상판 강봉(424) 및 하판 강봉(434)의 높이를 측정하여 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 판단하는데, 상판 강봉(424) 및 하판 강봉(434)은 콘크리트와 직접 접촉되지 아니하며 수직방향으로 이동하게 되므로 보다 정확하게 상판(100)과 하판(200)의 변위를 측정할 수 있게 된다.

축하중 전이 측정수단(600)은, 철근(700)의 외면에 결합되는 축하중 센서(610)와, 축하중 센서(610)와의 신호 및 전류 전달을 위한 센서 전선(612)과, 축하중 센서(610)로부터 측정된 값을 표시 및 저장하는 축하중 데이터 처리장치(620)를 포함하여 구성된다. 콘크리트 말뚝 깊이 별 축하중 분포를 구하여 각 지층별 주면 마찰력을 구하고자 하는 경우, 축하중 센서(610)는 수직 방향으로 일정간격 이격되도록 다수 개 장착될 수 있다.

이때, 센서 전선(612)은, 인장에 의하여 단선되지 아니하도록 여유분을 두어 결합되며, 이와 같은 여유분을 두기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 일부가'S'자 형상을 이루도록 결합됨이 바람직하다.

또한, 전기 저항식 자동변위계(410)와의 신호 및 전류 전달을 위한 변위계 전선(412) 역시 인장에 의하여 단선되지 아니하도록 여유분을 두어 결합됨이 바람직하다.

도 4에 도시된 철근(700)은 콘크리트가 타설되었을 때 철근(700) 콘크리트 말뚝으로 제작되도록 결합되는 것으로서, 선단력 측정기 상면의 외측부를 따라 원형으로 배열되도록 수직방향으로 결합되는 다수의 수직철근(710)과, 수직철근(710)의 고정 및 강도 증가를 위하여 다수의 수직철근(710) 외주면을 수평방향으로 감싸도록 결합되는 수평철근(720)을 포함하여 구성된다.

이때, 수직철근(710)은 그 길이가 매우 길기 때문에 인장 및 압축 하중에는 큰 강도를 갖지만, 비틀림 하중에는 용이하게 변형된다는 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 단점을 보완하기 위하여, 다각형 형상을 이루도록 형성되어 수직철근(710) 또는 수평철근(720)에 결합되는 전단철근(730)을 추가로 구비한다. 수직철근(710)에 비틀림 하중이 인가될 때 전단철근(730)에는 인장 또는 압축하중이 인가되므로 전체 철근(700)의 비틀림 강도가 강화된다. 이때, 전단철근(730)은, 수직 방향으로 등간격을 이루며 다수개가 결합됨이 바람직하다.

전단철근(730)으로 인하여 수직철근(710)은 휘어지지 아니하고 수직도를 유지할 수 있으므로, 사용자는 다수의 수직철근(710)이 수직을 이루도록 조정함으로써 선단력 측정기를 구멍의 바닥면에 수평으로 안착시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 선단력 측정기의 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용되는 상판(100) 및 하판(200)은 하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 다수 형성되고, 실린더(300)는 상판(100) 및 하판(200) 전 면적에 걸쳐 등간격을 이루도록 배열된다. 실린더(300)의 팽창력은 상판(100)과 하판(200)의 전 면적에 걸쳐 고르게 인가되므로 상판(100)과 하판(200)의 변위량은 모든 지점에 걸쳐 고르게 나타나게 되고, 이에 따라 보다 정확하게 지반의 지지하중을 측정할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 선단력 측정기는, 콘크리트 말뚝이 매설될 구멍이 커짐으로 인하여 상판(100)과 하판(200)의 면적이 커지게 되더라도, 실린더(300)의 개수만을 증가시킴으로써 큰 하중을 얻을 수 있으므로, 용량이 큰 실린더(300)가 요구되지 아니한다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 선단력 측정기는, 상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송로를 관통구(120, 220)로 가이드하는 깔때기(800)가 상판(100)의 상면에 결합된다. 따라서, 상판(100)으로 유입되는 콘크리트는 깔때기(800)를 통하여 상판(100) 하측으로 유입되므로, 상판(100) 하측에 콘크리트가 채워지지 아니함으로 인하여 빈 공간이 형성되는 현상이 발생되지 아니한다. 이때, 깔때기(800)는, 콘크리트를 배출하는 트레미관이 관통구(120, 220)로 정확히 인입될 수 있도록 트레미관의 이동경로를 가이드하기 위한 것으로서, 이에 대한 상세한 설명은 별도의 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

또한, 본 발명에 적용되는 선단력 측정기는, 하판(200)의 저면에 하향으로 돌출되는 받침다리(210)가 추가로 구비되어, 평평하지 아니한 면에서도 보다 안정적으로 수평을 이루며 안착될 수 있으며, 종래의 지지하중 측정장치를 사용할 때와 같이 기초콘크리트 타설 및 양생과정을 거치지 아니하고서도 하판(200)의 저면에 일정량의 콘크리트를 타설할 수 있다.

종래의 지지하중 측정장치 사용시 구멍의 바닥면에 타설되는 기초콘크리트는 실린더에서 발생되는 하중을 인가받을 때 파손되지 아니하도록 통상적으로 50~100㎝ 두께로 형성되는데, 구멍의 바닥면에 이와 같은 다량의 콘크리트가 타설되면 지반의 지지력을 정확하게 측정할 수 없게 된다. 더욱이, 콘크리트 말뚝의 크기가 커짐에 따라 측정에 사용되는 하중이 커지는 경우, 상기와 같은 기초콘크리트의 두께는 더욱 증가하므로 측정값의 신뢰도가 떨어진다는 단점이 있다.

그러나, 본 발명에 의한 지지하중 측정장치는, 실린더(300)에서 발생되는 하중이 받침다리(210)로 인가되므로 하판(200)의 저면에 타설되는 콘크리트의 양을 현서히 감소시킬 수 있게 된다. 따라서 지반의 지지력을 보다 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 지지하중 측정장치의 설치비를 절감시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명에 의한 선단력 측정기의 다른 실시예이고, 도 8은 도 7에 도시된 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용되는 선단력 측정기는, 사용자의 선택에 따라 실린더(300)의 개수 및 배열 모양을 다양하게 변경시킬 수 있다. 콘크리트 말뚝의 크기가 커짐에 따라 상판(100) 및 하판(200)의 넓이가 넓어지는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 실린더(300)의 배열 형태가 정사각형인 경우에는 상판(100) 및 하판(200)의 전 면적에 하중이 고르게 분포될 수 없으므로, 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 실린더(300)가 상호 일정한 간격이 유지되도록 배열을 변경시킬 수 있다.

도 9는 본 발명에 의한 선단력 측정기의 또 다른 실시예이다.

콘크리트 말뚝의 크기가 작아 상판(100) 및 하판(200)의 넓이가 작은 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용되는 선단력 측정기는 하나의 실린더(300)를 사용할 수도 있다. 이와 같이 선단력 측정기에 하나의 실린더(300)가 결합되는 경우에도, 도 5 내지 도 8에 도시된 실시예와 같이 관통구(120, 220)가 형성되고 깔때기(800)가 결합된다.

도 10은 하판(200)에 하판 강봉(434)이 결합되는 형상을 도시한다.

도 10에 도시된 바와 같이 하판 파이프(432)가 끼워맞춤 구조로 삽입 가능하도록 내경이 형성되는 강체 파이프(436)가 하판 파이프(432)와 접촉되는 부위의 하판(200) 상면에 고정 결합되고, 하판 파이프(432)는 하측 끝단이 강체 파이프(436)의 내부에 삽입되도록 결합된다.

이와 같이 하판 파이프(432)를 하판(200)에 고정결합 시키지 아니하는 이유는, 하판 파이프(432)와의 결합에 의하여 하판(200)의 하향이동이 방해되지 아니하도록 하기 위함이다.

또한, 강체 파이프(436)와 하판 파이프(432)가 접촉되는 부위에는 강체 파이프(435)와 하판 파이프(432) 사이로 콘크리트가 투입되지 못하도록 점도를 갖는 점착제(438)가 도포되어, 콘크리트가 타설되더라도 하판 파이프(432)와 강체 파이프(436)가 결합되지 아니한다. 이때, 점착제(438)는 일정 크기의 강도를 가짐과 동시에 방수의 효과가 있는 실리콘으로 적용됨이 바람직하다.

도 11은 하판(200)에 하판 강봉(434)이 결합되는 또 다른 실시예이다.

하판 파이프(432)는 도 11에 도시된 바와 같이, 하측 끝단이 하판(200)의 상면에 밀착되도록 접착 테이프(437)로 테이핑(Taping)될 수도 있다. 이와 같이 테이핑 방법으로 하판 파이프(432)를 하판(200)에 결합시키면 도 8에 도시된 바와 같이 강체 파이프(436)나 점착제(438)가 불필요하므로 제작원가가 절감된다는 장점이 있다.

이때, 하판 파이프(432)와 하판(200)을 결합시키는 테이프(437)의 접착력은 하판 파이프(432)와 하판(200) 사이로 콘크리트의 진입을 막을 수 있을 정도의 크기면 충분하고, 하판(200)의 하향이동에 방해가 되지 아니해야 함은 자명한 사실이다.

도 12는 상판 파이프(422)에 상판 강봉(424)이 결합되는 형상을 도시한다.

본 발명에 적용되는 상판 강봉(424)은 상판(100)의 변위량을 정확하게 측정하기 위하여 연직도가 보장되어야할 뿐만 아니라 상판 파이프(422)의 내부에 삽입된 상태에서 자유롭게 수직 이동이 가능하도록 구성되어야 한다.

따라서 본 발명에 의한 변위계측수단(400)은 상판 강봉(424)의 연직도를 보장하기 위하여 상판 강봉(424)의 중심선이 상판 파이프(422)의 중심선과 일치되도록 상판 강봉(424)의 위치를 가이드하는 연직도 보조장치(426)를 추가로 구비한다.

연직도 보조장치(426)는, 상판 강봉(424)의 외주면과 상판 파이프(422)의 내주면에 각각 결합되며, 상판 강봉(424)의 외주면과 상판 파이프(422)의 내주면 사이에 일정 간격이 유지될 수 있도록 구성된다. 이때, 연직도 보조장치(426)는 상판 강봉(424)의 수평위치만을 가이드하도록 구성되어, 상판 강봉(424)의 수직 운동에는 영향을 주지 아니하도록 구성되어야 한다.

도 13은 여유분이 형성된 부위의 센서 전선을 보호하도록 센서전선 보호덮개가 장착된 형상을 도시한다.

본 발명에 적용되는 센서 전선(612)은 콘크리트 타설 및 철근의 인장으로 인하여 인장력이 인가될 때 단선되지 아니하도록 여유분을 두기 위하여 중단 일부가'S'자 형상으로 결합된다. 이때, 'S'자 형상으로 결합되는 부위가 콘크리트와 직접 접촉되는 경우 외부 인장력이 인가될 때 'S'자로 형성된 여유분이 용이하게 펴질 수 없으므로, 센서 전선(612)의 여유분 부위에는 센서전선 보호덮개(614)가 센서 전선(612)의 외측을 감싸도록 결합된다.

또한, 센서전선 보호덮개(614)는 외부 충격으로 인하여 센서 전선(612)이 손상되지 아니하도록 충격을 흡수할 수 있는 재질로 형성됨이 바람직하다.

이때, 변위계 전선(412) 역시 센서 전선(612)과 같이 여유분을 두도록 설치되며, 변위계 전선(412)의 여유분이 형성되는 부위는 변위계전선 보호덮개에 의하여 감싸진다.

상기와 같은 변위계전선 보호덮개는 센서전선 보호덮개(614)와 기능 및 구조에 있어 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 14 내지 도 16은 도 4에 도시된 지지하중 측정장치에 콘크리트가 타설되는 형상을 순차적으로 도시하고, 도 17은 도 16에 도시된 상태에서 선단력 측정기가 팽창된 형상을 도시한다.

도 4에 도시된 상태에서 콘크리트를 타설하고자 하는 경우, 사용자는 우선 트레미관(T)을 하강시켜 상판(100) 및 하판(200)에 형성된 관통구(미도시)를 관통시킨 후 하측 끝단을 구멍의 바닥면에 근접시킨다. 이때, 트레미관(T)은 깔때기(800)의 내측면에 접촉됨으로 인하여 용이하게 관통구로 인입된다.

트레미관(T)의 인입이 완료된 후 트레미관(T)을 통하여 콘크리트를 배출시키면, 도 14에 도시된 바와 같이 콘크리트(C)는 구멍의 바닥면부터 타설되며, 배출되는 콘크리트(C)의 양이 증가함에 따라 도 15에 도시된 바와 같이 콘크리트(C)는 하판(200)의 관통구와 상판(100)의 관통구를 통해 점점 차오르게 된다.

이때, 사용자는 콘크리트(C)가 차오르는 속도에 맞춰 트레미관(T)을 상측으로 들어올려 줌으로써, 콘크리트(C)가 보다 용이하고 고르게 타설될 수 있도록 한다.

도 16에 도시된 바와 같이 콘크리트(C)의 타설이 완료되면, 콘크리트(C)에 강도가 형성되도록 일정기간 양생기간을 둔다.

본 발명에 의한 지지하중 측정장치를 사용하여 콘크리트(C)를 타설하면, 단 한번의 공정으로 구멍 내부 전체를 콘크리트(C)로 채울 수 있으므로 공사기간 단축 및 시공비를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 구멍 내부에 타설된 콘크리트(C)는 현장에서 사용되는 콘크리트 말뚝과 같이 모든 부위가 동일한 강도를 가지므로, 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있게 된다.

콘크리트의 양생이 완료된 후, 실린더(300)에 유압을 인가하여 선단력 측정기를 팽창시키면, 도 17에 도시된 바와 같이 피스톤(320)의 인출 하중에 의하여 하판(200)은 일정 거리 하향으로 이동되고, 이에 대한 반력에 의하여 상판(100)은 상향으로 이동된다. 또한, 연결부재(110)는 하판(200)과 분리되고, 하판 파이프(432)는 강체 파이프(436)로부터 분리되며, 하판(200) 상면에는 일정 크기의 빈 공간이 형성된다.

이때, 사용자는 변위계측수단(400)을 이용하여 상판(100)의 변위량과 하판(200)의 변위량, 측면에 형성되는 마찰력을 측정함으로써 지반의 지지하중을 측정할 수 있게 된다.

지지하중의 측정이 완료되면, 사용자는 하판 파이프(432)를 통해 콘크리트를 인입시켜 하판(200) 상부에 형성된 빈 공간을 채움으로써, 지지하중 측정에 사용되었던 콘크리트 말뚝은 기초용 말뚝으로 사용될 수 있게 된다.

또한, 도 17에 도시된 상태에서, 실린더(300)에 인가된 유압을 해제하면, 몸체(310)가 자중에 의하여 하향으로 이동함으로써 피스톤(320)이 몸체(310) 내부로 인입되므로, 사용자는 지지하중 측정을 반복하여 실행할 수 있게 된다.

도 18은 본 발명에 의한 지지하중 측정장치를 이용하여 지지하중을 측정할 때 피스톤(320)의 인출하중에 따른 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 도시하는 그래프이다.

본 발명에 적용되는 연결부재(110)는 하판(200)이 자중에 의하여 분리되지 아니할 크기의 강도를 갖도록 형성되므로, 본 발명에 의한 지지하중 측정장치를 이용하여 지지하중을 측정할 때 피스톤(320)의 인출하중에 따른 상판(100) 및 하판(200)의 변위는 도 3에 도시된 그래프와는 달리 완만한 곡선을 나타낸다.

따라서, 사용자는 실린더(300)에 작은 크기의 유압이 인가될 때부터 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정할 수 있으므로, 보다 정확한 지지하중을 얻을 수 있게 된다.

도 19는 본 발명에 의한 지지하중 측정방법의 순서도이다.

본 발명에 의한 지지하중 측정방법으로 콘크리트 말뚝이 매설될 대지의 지지하중을 측정하고자 하는 경우, 먼저 콘크리트 말뚝이 매설될 지점에 수직 방향으로 콘크리트 말뚝이 삽입될 수 있는 크기의 구멍을 굴착한 후(S10), 인양장비를 이용하여 구멍의 바닥면에 선단력 측정기를 수평으로 안착시킨다(S20).

선단력 측정기의 안착이 완료되면, 선단력 측정기 내부로 트레미관(T)을 삽입시킨 후(S30) 트레미관(T)을 통하여 구멍 내부에 콘크리트(C)를 타설하고(S40), 구멍 내부로 타설된 콘크리트(C)의 양생이 완료되면 선단력 측정기를 동작시켜 실린더(300)를 팽창시키며(S50), 선단력 측정기의 동작이 진행되는 도중이나 선단력 측정기의 동작이 완료되는 시점에서 선단력 측정기의 상측면 및 하측면의 변위를 계측한다(S60).

실린더(30)가 팽창됨으로 인하여 선단력 측정기가 설치되는 구멍 하단부에는 콘크리트(C)가 채워지지 아니하는 빈 공간이 형성되는데, 이와 같은 빈 공간을 콘크리트(C)로 채우기 위하여 상판(100) 및 하판(200)의 변위계측이 완료되면 변위계측수단(400)을 해체한 후(S70), 선단력 측정기의 팽창에 의하여 구멍 하부에 형성되는 공간에 콘크리트(C)를 다시 한번 타설한다(S80).

이때, 선단력 측정기는 구멍 외부로부터 선단력 측정기의 하단부까지 인입되는 파이프가 구비되므로, 사용자는 파이프를 통하여 콘크리트(C)를 주입시킴으로써 선단력 측정기의 팽창에 의하여 구멍 하부에 형성되는 빈 공간에 콘크리트(C)를 채울 수 있게 된다. 이와 같은 콘크리트 타설 방법은 도 17을 참조하여 설명한 콘크리트 타설 방법과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 구멍 내부에 형성되는 콘크리트 말뚝을 철근콘크리트 말뚝으로 제작하고자 하는 경우, 구멍의 바닥면에 선단력 측정기를 수평으로 안착시키는 단계(S20)는, 선단력 측정기를 안착시키기 이전에 선단력 측정기의 상부에 수직철근(710) 및 수평철근(720), 전단철근(730)을 결합시키는 단계(이하 2-1단계라 칭함)를 포함한다.

이와 같이 선단력 측정기의 상부에 철근(700)을 결합시킴으로써, 사용자는 측정용 콘크리트 말뚝을 공사현장에서 주로 사용되는 철근콘크리트 말뚝과 동일하게 제작할 수 있으므로, 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있게 된다.

또한, 측면의 주면 마찰력을 측정하고자 할 때, 구멍의 바닥면에 선단력 측정기를 수평으로 안착시키는 단계(S20)는, 철근(700)을 결합시키는 단계(2-1 단계)가 완료되면 수직철근(710)의 외측면에 축하중 전이 측정수단(600)을 설치하는 단계(이하 2-2 단계라 칭함)를 거친 후 선단력 측정기를 구멍의 바닥에 안착시키도록(이하 2-3 단계라 칭함) 구성된다. 이때, 선단력 측정기의 상측면 및 하측면의 변위를 계측하는 단계(S60)는, 축하중 전이 측정수단(600)을 이용하여 콘크리트와 접촉되는 지층의 마찰력을 측정하는 6-1단계를 추가로 구비한다.

이와 같이 본 발명에 의한 지지하중 측정방법을 이용하여 콘크리트가 매설될 지반의 지지하중을 측정하면, 일반 콘크리트 말뚝이 매설될 때뿐만 아니라 철근(700) 콘크리트 말뚝이 매설될 때의 지지하중까지도 정확하게 측정할 수 있으며, 지지하중 측정이 완료된 이후에 선단력 측정기 부위에 형성되는 빈 공간에 콘크리트를 타설 함으로써 측정에 이용된 콘크리트 말뚝을 기초 콘크리트 말뚝으로 사용할 수 있고, 철근 및 콘크리트(C)의 변형율을 계측함으로써 측면에 형성되는 주면마찰력 까지도 측정할 수 있다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 선단력 측정기를 사용하면, 작은 재하하중에서도 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 있고, 일반적으로 사용되는 실린더를 이용하여 큰 하중의 콘크리트 말뚝이 매설되는 지점의 선단지지력 및 주면마찰력을 측정할 수 있으며, 상기 각 측정을 반복하여 수행할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 지지하중 측정장치 및 측정방법을 사용하면, 각 변위계에 기타 외력이 인가되지 아니하도록 구성되어 보다 정확한 측정이 가능하며, 선단지지력 및 주면마찰력 측정이 완료된 이후에 하단부에 발생되는 간극에 콘크리트를 타설할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 오스터버그 셀을 이용한 지지하중 측정장치가 지반 내부로 인입된 후 콘크리트가 타설된 형상을 도시한다.

도 2는 도 1에 도시된 상태에서 피스톤을 인출시킨 형상을 도시한다.

도 3은 종래의 지지하중 측정장치를 이용하여 지지하중을 측정할 때 피스톤의 인출하중에 따른 상판 및 하판의 변위를 도시하는 그래프이다.

도 4는 본 발명에 의한 지지하중 측정장치의 내부 구성을 도시한다.

도 5는 본 발명에 의한 선단력 측정기의 사시도이다.

도 6은 도 5에 도시된 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 7은 본 발명에 의한 선단력 측정기의 다른 실시예이고, 도 8은 도 7에 도시된 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.

도 9는 본 발명에 의한 선단력 측정기의 또 다른 실시예이다.

도 10은 하판(200)에 하판 강봉이 결합되는 형상을 도시한다.

도 11은 하판(200)에 하판 강봉이 결합되는 또 다른 실시예이다.

도 12는 상판 파이프에 상판 강봉이 결합되는 형상을 도시한다.

도 13은 여유분이 형성된 부위의 센서 전선을 보호하도록 센서전선 보호덮개가 장착된 형상을 도시한다.

도 14 내지 도 16은 도 4에 도시된 지지하중 측정장치에 콘크리트가 타설되는 형상을 순차적으로 도시한다.

도 17은 도 16에 도시된 상태에서 선단력 측정기가 팽창된 형상을 도시한다.

도 18은 본 발명에 의한 지지하중 측정장치를 이용하여 지지하중을 측정할 때 피스톤의 인출하중에 따른 상판 및 하판의 변위를 도시하는 그래프이다.

도 19는 본 발명에 의한 지지하중 측정방법의 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 상판 110 : 연결부재

200 : 하판 210 : 받침다리

300 : 실린더 310 : 몸체

320 : 피스톤 400 : 변위계측수단

410 : 전기 저항식 자동변위계 420 : 상판 변위계

422 : 상판 파이프 424 : 상판 강봉

430 : 하판 변위계 432 : 하판 파이프

434 : 하판 강봉 440 : 변위 데이터 처리부

500 : 기준빔 600 : 축하중 전이 측정수단

610 : 축하중 센서 700 : 철근

710 : 수직철근 720 : 수평철근

730 : 전단철근 800 : 깔때기

Claims (54)

1. 상판(100) 및 하판(200)과,

   상기 상판(100)의 저면과 상기 하판(200)의 상면에 고르게 압력을 인가하도록, 상호 등 간격으로 배열되어 결합되는 둘 이상의 실린더(300)와,

   상기 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단(400)

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상판(100)과 하판(200)은,

   하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상판(100)의 상면에는,

   상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송 경로를 상기 관통구(120, 220)로 가이드하는 하나 이상의 깔때기(800)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하판(200)은,

   평평하지 아니한 면에서도 수평으로 안착될 수 있도록 하향으로 돌출되는 받침다리(210)를 저면에 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 상판(100)과 하판(200)은,

   하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상판(100)의 상면에는,

   상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송 경로를 상기 관통구(120, 220)로 가이드하는 하나 이상의 깔때기(800)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 변위계측수단(400)은,

   상기 상판(100)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 파이프(422)와;

   상기 상판 파이프(422) 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 강봉(424)과;

   상기 상판 강봉(424)의 변위를 측정하는 상판변위계(420)와;

   하판(200)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)을 관통하여 하판(200)의 상면에 밀착되는 하판 파이프(432)와;

   하판 파이프(432) 내부로 인입되어 하측 끝단이 하판(200)의 상면에 결합되는 하판 강봉(434)과;

   하판 강봉(434)의 변위를 측정하는 하판 변위계(430);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 변위계측수단(400)은,

   상판(100)과 하판(200)간의 변위를 측정하기 위한 전기 저항식 자동변위계(410)와;

   상기 전기 저항식 자동변위계(410)와의 각종 신호 및 전류 전달을 위한 변위계 전선(412);

   을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 변위계 전선(412)은,

   인장에 의하여 단선되지 아니하도록 여유분을 두어 결합되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
10. 제 9 항에 있어서,

    외부로부터의 충격을 흡수할 수 있는 재질로 형성되며, 상기 전선(412)의 여유분 부위 외측을 감싸도록 결합되는 변위계전선 보호덮개를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    상기 하판 파이프(432)가 끼워맞춤 구조로 삽입 가능하도록 내경이 형성되는 강체 파이프(436)가 하판 파이프(432)와 접촉되는 부위에 고정 결합되고;

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 강체 파이프(436)의 내부에 삽입되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 강체 파이프(436)와 하판 파이프(432)가 접촉되는 부위에는 점도를 갖는 점착제(438)가 도포되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 점착제(438)는 실리콘인 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
14. 제 7 항에 있어서,

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 하판(200)의 상면에 밀착되도록 테이핑(Taping)되어 결합되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
15. 상판(100) 및 하판(200)과;

    외측 끝단이 상기 상판(100)의 저면에 고정 결합되는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)의 내·외부로 인입 및 인출이 가능한 구조로 구성되며 외측 끝단이 상기 하판(200)의 상면에 접촉되도록 결합되는 피스톤(320)을 포함하는 실린더(300)와;

    상기 하판(200)의 하중을 견딜 수 있는 크기의 강도를 갖도록 양 끝단이 상기 상판(100) 및 하판(200)에 각각 결합되는 연결부재(110)와;

    상기 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단(400);

    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 상판(100)과 하판(200)은,

    하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 상판(100)의 상면에는,

    상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송 경로를 상기 관통구(120, 220)로 가이드하는 하나 이상의 깔때기(800)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    평평하지 아니한 면에서도 수평으로 안착될 수 있도록 하향으로 돌출되는 받침다리(210)를 저면에 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 상판(100)과 하판(200)은,

    하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 상판(100)의 상면에는,

    상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송 경로를 상기 관통구(120, 220)로 가이드하는 하나 이상의 깔때기(800)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 변위계측수단(400)은,

    상기 상판(100)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 파이프(422)와;

    상기 상판 파이프(422) 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 강봉(424)과;

    상기 상판 강봉(424)의 변위를 측정하는 상판변위계(420)와;

    하판(200)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)을 관통하여 하판(200)의 상면에 밀착되는 하판 파이프(432)와;

    하판 파이프(432) 내부로 인입되어 하측 끝단이 하판(200)의 상면에 결합되는 하판 강봉(434)과;

    하판 강봉(434)의 변위를 측정하는 하판 변위계(430);

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 변위계측수단(400)은,

    상판(100)과 하판(200)간의 변위를 측정하기 위한 전기 저항식 자동변위계(410)와;

    상기 전기 저항식 자동변위계(410)와의 각종 신호 및 전류 전달을 위한 변위계 전선(412);

    을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 변위계 전선(412)은,

    인장에 의하여 단선되지 아니하도록 여유분을 두어 결합되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
24. 제 23 항에 있어서,

    외부로부터의 충격을 흡수할 수 있는 재질로 형성되며, 상기 전선(412)의 여유분 부위 외측을 감싸도록 결합되는 변위계전선 보호덮개를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
25. 제 21 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    상기 하판 파이프(432)가 끼워맞춤 구조로 삽입 가능하도록 내경이 형성되는 강체 파이프(436)가 하판 파이프(432)와 접촉되는 부위에 고정 결합되고;

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 강체 파이프(436)의 내부에 삽입되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
26. 제 25 항에 있어서,

    강체 파이프(436)와 하판 파이프(432)가 접촉되는 부위에는 점도를 갖는 점착제(438)가 도포되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 점착제(438)는 실리콘인 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
28. 제 21 항에 있어서,

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 하판(200)의 상면에 밀착되도록 테이핑(Taping)되어 결합되는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
29. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 상판(100)의 저면과 상기 하판(200)의 상면에 고르게 압력을 인가하도록, 상호 등 간격으로 둘 배열되는 둘 이상의 실린더(300)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선단력 측정기.
30. 상판(100) 및 하판(200)과, 상기 상판(100)과 하판(200) 사이에 결합되는 실린더(300)와, 상기 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단(400)을 포함하는 선단력 측정기와;

    상기 선단력 측정기 상면에 결합되는 다수의 철근(700)과;

    상기 철근(700)에 결합되어 지층의 마찰력을 측정하는 축하중 전이 측정수단(600);

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 변위계측수단(400)은,

    상기 상판(100)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 파이프(422)와;

    상기 상판 파이프(422) 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 강봉(424)과;

    상기 상판 강봉(424)의 변위를 측정하는 상판변위계(420)와;

    하판(200)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)을 관통하여 하판(200)의 상면에 밀착되는 하판 파이프(432)와;

    하판 파이프(432) 내부로 인입되어 하측 끝단이 하판(200)의 상면에 결합되는 하판 강봉(434)과;

    하판 강봉(434)의 변위를 측정하는 하판 변위계(430);

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 변위계측수단(400)은,

    상기 상판(100)과 하판(200)간의 변위를 측정하기 위한 전기 저항식 자동변위계(410)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
33. 제 31 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    상기 하판 파이프(432)가 끼워맞춤 구조로 삽입 가능하도록 내경이 형성되는 강체 파이프(436)가 하판 파이프(432)와 접촉되는 부위에 고정 결합되고;

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 강체 파이프(436)의 내부에 삽입되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    강체 파이프(436)와 하판 파이프(432)가 접촉되는 부위에는 점도를 갖는 점착제(438)가 도포되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 점착제(438)는 실리콘인 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
36. 제 31 항에 있어서,

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 하판(200)의 상면에 밀착되도록 테이핑(Taping)되어 결합되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
37. 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 축하중 전이 측정수단(600)은,

    상기 철근(700)의 외면에 결합되는 축하중 센서(610)와;

    인장에 의하여 단선되지 아니하도록 여유분을 두어 결합되며, 상기 축하중 센서(610)와의 신호 및 전류 전달을 위한 센서 전선(612)과;

    상기 축하중 센서(610)로부터 측정된 값을 표시 및 저장하는 축하중 데이터 처리장치(620);

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
38. 제 37 항에 있어서,

    외부로부터의 충격을 흡수할 수 있는 재질로 형성되며, 상기 센서 전선(612)의 여유분 부위 외측을 감싸도록 결합되는 센서전선 보호덮개(614)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
39. 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 철근(700)은,

    외력에 의한 비틀림 현상을 방지하기 위하여, 다각형 형상을 이루도록 형성되어 수평방향으로 결합되는 전단철근(730)을 구비하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
40. 상기 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선단력 측정기는,

    상판(100) 및 하판(200)과;

    상기 상판(100)과 하판(200) 사이에 상호 등 간격으로 배열되도록 결합되는 둘 이상의 실린더(300)와;

    상기 하판(200)을 상판(100)에 결합시키는 하나 이상의 연결부재(110)와;

    상기 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단(400)

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
41. 제 40 항에 있어서,

    상기 실린더(300)는,

    외측 끝단이 상기 상판(100)의 저면에 고정 결합되는 몸체(310)와;

    상기 몸체(310)의 내·외부로 인입 및 인출이 가능한 구조로 구성되며, 외측 끝단이 상기 하판(200)의 상면에 접촉되도록 결합되는 피스톤(320);

    상기 하판(200)의 하중을 견딜 수 있는 크기의 강도를 갖도록 양 끝단이 상기 상판(100) 및 하판(200)에 각각 결합되는 연결부재(110);

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
42. 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 상판(100)과 하판(200)은,

    하향으로 콘크리트가 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 상판(100)의 상면에는,

    상측으로부터 인가되는 콘크리트의 이송 경로를 상기 관통구(120, 220)로 가이드하는 하나 이상의 깔때기(800)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
44. 제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    평평하지 아니한 면에서도 수평으로 안착될 수 있도록 하향으로 돌출되는 받침다리(210)를 저면에 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정장치.
45. 지면에 수직 방향으로 구멍을 굴착하는 제 1단계;

    상기 구멍의 바닥면에 선단력 측정기를 안착시키는 제 2단계;

    상기 선단력 측정기를 관통하도록 트레미관(T)을 삽입하는 제 3단계;

    상기 트레미관(T)을 통해 상기 선단력 측정기가 안착된 구멍의 바닥부터 콘크리트(C)를 타설하는 제 4단계;

    콘크리트(C)의 양생이 완료되면 실린더(300)가 팽창되도록 상기 선단력 측정기를 구동시키는 제 5단계;

    상기 실린더(300)의 팽창이 완료되면, 변위계측수단(400)을 이용하여 상기 선단력 측정기의 상측면 및 하측면의 변위를 계측하는 제 6단계;

    로 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
46. 제 45 항에 있어서,

    상기 제 2단계는,

    상기 선단력 측정기의 상부에 철근(700)을 결합시키는 2-1단계와; 상기 철근(700)에 축하중 전이 측정수단(600)을 설치하는 2-2단계와; 상기 철근(700) 및 축하중 전이 측정수단(600)이 설치된 선단력 측정기를 상기 구멍의 바닥면에 안착시키는 2-3단계로 구성되고,

    상기 제 6단계는,

    상기 축하중 전이 측정수단(600)을 이용하여 콘크리트와 접촉되는 지층의 마찰력을 측정하는 6-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
47. 제 45 항에 있어서,

    변위계측이 완료되면 상기 변위계측수단(400)을 해체하는 제 7단계;

    상기 선단력 측정기의 팽창에 의하여 구멍 하부에 형성되는 빈 공간에 제 2 콘크리트 타설을 실시하는 제 8단계;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
48. 제 45 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선단력 측정기는,

    상기 트레미관(T)이 관통될 수 있는 형상의 관통구(120, 220)가 각각 하나 이상 형성되는 상판(100) 및 하판(200)과;

    외측 끝단이 상기 상판(100)의 저면에 고정 결합되는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)의 내·외부로 인입 및 인출이 가능한 구조로 구성되며 외측 끝단이 상기 하판(200)의 상면에 접촉되도록 결합되는 피스톤(320)을 포함하는 실린더(300)와;

    상기 하판(200)의 하중을 견딜 수 있는 크기의 강도를 갖도록 양 끝단이 상기 상판(100) 및 하판(200)에 각각 결합되는 연결부재(110)와;

    상기 상판(100) 및 하판(200)의 변위를 측정하기 위한 변위계측수단(400);

    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
49. 제 48 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    평평하지 아니한 면에서도 수평으로 안착될 수 있도록 하향으로 돌출되는 받침다리(210)를 저면에 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
50. 제 49 항에 있어서,

    상기 상판(100)의 상면에는,

    상측으로부터 인입되는 상기 트레미관(T)을 상기 관통구(120, 220)로 가이드하는 하나 이상의 깔때기(800)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
51. 제 45 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 실린더(300)는,

    상기 상판(100)의 저면과 상기 하판(200)의 상면에 고르게 압력을 인가하도록, 상호 등 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
52. 제 45 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 변위계측수단(400)은,

    상기 상판(100)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 파이프(422)와;

    상기 상판 파이프(422) 내부로 인입되어 하측 끝단이 상판(100)의 상면에 결합되는 상판 강봉(424)과;

    상기 상판 강봉(424)의 변위를 측정하는 상판변위계(420)와;

    하판(200)의 변위를 측정하기 위하여 하측 끝단이 상판(100)을 관통하여 하판(200)의 상면에 밀착되는 하판 파이프(432)와;

    하판 파이프(432) 내부로 인입되어 하측 끝단이 하판(200)의 상면에 결합되는 하판 강봉(434)과;

    하판 강봉(434)의 변위를 측정하는 하판 변위계(430);

    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
53. 제 52 항에 있어서,

    상기 하판(200)은,

    상기 하판 파이프(432)가 끼워맞춤 구조로 삽입 가능하도록 내경이 형성되는 강체 파이프(436)가 하판 파이프(432)와 접촉되는 부위에 고정 결합되고;

    상기 하판 파이프(432)는,

    하측 끝단이 상기 강체 파이프(436)의 내부에 삽입되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.
54. 제 53 항에 있어서,

    강체 파이프(436)와 하판 파이프(432)가 접촉되는 부위에는 점도를 갖는 점착제(438)가 도포되는 것을 특징으로 하는 지지하중 측정방법.