KR100744019B1 - 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의축하중 분포도 작성방법 - Google Patents

복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의축하중 분포도 작성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토목 및 건축분야의 기초말뚝에 대한 지지력과 침하량을 확인하기 위한 것으로, 충분한 재하용량의 확보가 가능하고 경제성이 있으며, 하중재하시 편심을 방지할 수 있으며, 중공 직경을 조정할 수 있어 시공의 편이성을 확보할 수 있으며, 대구경 현장타설말뚝 뿐만 아니라 중·소구경 현장타설말뚝, 항타 폐단, 개단말뚝, 매입말뚝 등 기초말뚝의 대부분에 적용할 수 있는 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치(BD2H2 PLT device) 및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치는 소정의 두께 및 직경을 갖는 상부재하판과; 상기 상부재하판 하부에 위치되는 하부재하판과; 상기 상, 하부재하판 사이에 위치되는 복동식 중공 고유압잭과; 상기 상부재하판으로부터 소정의 위치에 이격된 상태로 말뚝에 고정 설치되는 상 하부 변위 측정용 텔테일과; 상기 복동식 중공 고유압잭의 측면에 고정 설치되는 유압잭 변위계와; 상기 복동식 중공 고유압잭에 유압을 공급하는 고압유압펌프와; 상기 고압유압펌프에서 발생된 유압을 공급하는 고압유압호스 및 하중 및 압력 조정기로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성 방법은 필요한 재하용량을 확보할 수 있는 복동식 중공 고유압잭을 상부재하판과 하부재하판 사이에 설치하고, 고압유압펌프를 작동시켜서 복동식 중공 고유압잭에 압력을 가하며, 하중 및 압력조정기에 표시되는 숫자를 보면서 압력을 조정한 후, 상 하부 변위 측정용 텔테일를 이용하여 말뚝의 변위를 측정하며, 말뚝재하시험장치가 말뚝 중간에 설치된 경우의 축하중 분포도를 작성함을 특징으로 한다.
복동식 중공 고유압잭, 양방향 말뚝재하시험장치, 축하중 분포도, 중·소구경 현장타설말뚝

Description

복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치 및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법{Bi-directional Double-acting, Hollow, Highly pressured Pile Load Test and Construction Method of Axial Load Distribution in case of existing BDDHH PLT device in the middle of a pile }
도 1은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 개단 강관말뚝 선단 외부에 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 개단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 개단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 후 선단에 선단슈가 장착된 상태를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 폐단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 폐단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 후 선단에 선단슈가 장착된 상태를 도시한 단면도,
도 9a∼9d는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법을 나타낸 것으로,
도 9a는 주면마찰력을 나타낸 그래프,
도 9b는 상향/하향 변위-일방향 재하하중을 나타낸 그래프,
도 9c는 마찰력 분포도를 나타낸 그래프,
도 9d는 축하중 분포도를 나타낸 그래프.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
10: 상부재하판 12: 하부재하판
14: 복동식 중공 고유압잭 16: 말뚝
18: 상 하부 변위 측정용 텔테일 20: 유압잭 변위계
22: 고압유압펌프 24: 고압유압호스
28: 말뚝 축하중 계측용 센서
본 발명은 토목 및 건축분야의 기초말뚝에 대한 지지력과 침하량을 확인하기 위한 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치 및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법에 관한 것이다.
일반적으로 양방향 말뚝재하시험은 단동식 저압 셀/저유압잭에서 출발하였는데 단동식의 경우 말뚝재하시험장치 내부의 공간을 잔류시키는 문제가 발생하였다.
따라서, 단동식 저압 셀/저유압잭의 경우 시험말뚝에는 사용할 수 있으나 사용말뚝에서는 장기적인 안정성에서 적용성이 문제가 될 수도 있다.
또한, 대용량 재하가 필요한 경우에는 저압 셀/저유압잭의 배치가 곤란한 상황이 발생할 수도 있다.
이에, 상기한 바와 같은 말뚝재하시험장치 내부의 공간이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 복동식 저유압잭이 필요하였으며, 공간과 재하용량의 대형화 필요성 모두를 해결 가능한 방법으로 복동식 고유압방식이 개발되었다.
본 발명은 충분한 재하용량의 확보와 경제성이 있으며, 하중재하시 편심을 방지할 수 있으며, 중공 직경을 조정할 수 있어 시공의 편이성을 확보할 수 있으며, 대구경 현장타설말뚝 뿐만 아니라 중·소구경 현장타설말뚝, 항타 폐단, 개단말뚝, 매입말뚝 등 기초말뚝의 대부분에 적용할 수 있는 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치 및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치는 소정의 두께 및 직경을 갖는 상부재하판과; 상기 상부재하판 하부에 위치되는 하부재하판과; 상기 상, 하부재하판 사이에 위치되는 복동식 중공 고유압잭과; 상기 상부재하판으로부터 소정의 위치에 이격된 상태로 말뚝에 고정 설치되는 상·하부 변위 측정용 텔테일과; 상기 복동식 중공 고유압잭의 측면에 고정 설치되는 유압잭 변위계와; 상기 복동식 중공 고유압잭에 유압을 공급하는 고압유압펌프와; 상기 고압유압펌프에서 발생된 유압을 공급하는 고압유압호스 및 하중 및 압력 조정기로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법은 또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법은 필요한 재하용량을 확보할 수 있는 복동식 중공 고유압잭을 상부재하판과 하부재하판 사이에 설치하고, 고압유압펌프를 작동시켜서 복동식 중공 고유압잭에 압력을 가하며, 하중 및 압력조정기에 표시되는 숫자를 보면서 압력을 조정한 후, 상 하부 변위 측정용 텔테일를 이용하여 말뚝의 변위를 측정하며, 말뚝재하시험장치가 말뚝 중간에 설치된 경우의 축하중 분포도를 작성함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치를 도시한 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 개단 강관말뚝 선단 외부에 설치된 상태를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 개단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 개단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 후 선단에 선단슈가 장착된 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 폐단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 상태를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭이 폐단 강관말뚝 선단 내부에 설치된 후 선단에 선단슈가 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치는 소정의 두께 및 직경을 갖는 상부재하판(10)과; 상기 상부재하판(10) 하부에 위치되는 하부재하판(12)과; 상기 상, 하부재하판(10, 12) 사이에 위치되는 복동식 중공 고유압잭(14)과; 상기 상부재하판(10)으로부터 소정의 위치에 이격된 상태로 말뚝(16)에 고정 설치되는 상 하부 변위 측정용 텔테일(18)과; 상기 복동식 중공 고유압잭(14)의 측면에 고정 설치되는 유압잭 변위계(20)와; 상기 복동식 중공 고유압잭(14)에 유압을 공급하는 고압유압펌프(22)와; 상기 고압유압펌프(22)에서 발생된 유압을 공급하는 고압유압호스(24) 및 하중 및 압력 조정기로 구성된다.
여기서, 상기한 복동식 중공 고유압잭(14)은 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 재하면적을 넓게 하여 재하용량의 한계를 극복할 수 있다.
예를 들면, 직경 2,000mm 말뚝(16)을 대상으로 압력 1500kgf/㎤의 유압잭을 사용하면 6개의 유압잭으로 약 6,000tonf의 재하용량을 확보할 수 있지만, 복동식 중공 고유압잭(14)을 사용하면 1개의 복동식 중공 고유압잭(14)만으로 약 9,000tonf의 재하용량을 확보할 수 있다.
또한, 상기한 복동식 중공 고유압잭(14) 한 개를 사용하기 때문에 말뚝재하시험장치의 제작비가 작게 소요되므로 경제적이다.
그리고 상기한 복동식 중공 고유압잭(14) 한 개를 말뚝(16)의 중앙에 설치하면 하중재하시 편심을 방지할 수 있고, 하중제어도 용이하므로 시험 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 상기한 복동식 중공 고유압잭(14)의 중공을 크게 확대하여 레미콘의 타설을 용이하게 할 수 있으므로 시공의 편이성이 확보될 수 있다.
한편, 그동안 양방향 말뚝재하시험장치의 적용이 곤란하였던 대상 말뚝인 중·소구경 현장타설말뚝, 항타 폐단말뚝 그리고 매입말뚝 등에의 적용성도 확보할 수 있으며, 항타 개단 강관말뚝에도 적용가능성이 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분 포도 작성방법에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법은 필요한 재하용량을 확보할 수 있는 복동식 중공 고유압잭(14)를 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 사이에 설치하고, 고압유압펌프(22)를 작동시켜서 복동식 중공 고유압잭(14)에 압력을 가하며, 하중 및 압력조정기에 표시되는 숫자를 보면서 압력을 조정한 후, 상 하부 변위 측정용 텔테일(18)를 이용하여 말뚝(16)의 변위를 측정하며, 말뚝재하시험장치가 말뚝 중간에 설치된 경우의 축하중 분포도를 작성한다.
여기서, 상기 축하중 분포도 작성은 상부재하판(10)과 하부재하판(12)의 상부와 하부에 설치된 말뚝 축하중 계측용 센서(28)의 값을 재하단계별로 측정하는 단계(Ⅰ); 단계(Ⅰ)에서 측정된 말뚝 축하중 계측용 센서(28)의 값을 이용하여 임의 재하단계에서 말뚝주면마찰력을 계산하고 깊이에 따른 분포도를 작성하는 단계(Ⅱ); 단계(Ⅱ)에서 작성된 분포도에서 임의의 하향하중 단계에서의 침하량과 동일한 상향하중에 대한 마찰력의 크기를 구하고, 하향하중에 대한 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 하부의 마찰력분포와 상향하중에 대한 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 상부의 마찰력 분포를 결합하고 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 하부의 마찰력 분포를 방향 전환한 후 결합하여 총마찰력분포도를 구하는 단계(Ⅲ); 단계(Ⅲ)에서 구한 총마찰력분포를 방향 전환하고, 단계(Ⅱ)에서의 말뚝선단부의 선단지지력 성분을 더하여 임의의 하중단계의 축하중분포도를 작성하는 단계(Ⅳ); 단계(Ⅱ) 내지 단계(Ⅳ)의 과정을 반복하여 대표적인 하중단계에 대하여 축하중분포도를 완성하는 단계(Ⅴ)로 이루어진다.
도 9a 내지 9d를 이용하여 말뚝재하시험장치가 중간에 설치된 경우의 축하중분포도를 작성하는 구체적인 절차를 설명하면 다음과 같다.
① 상부재하판(10)과 하부재하판(12)의 상부와 하부에 설치된 말뚝 축하중 계측용 센서(28)의 값을 재하단계별로 측정한다.
② 측정된 말뚝 축하중 계측용 센서(28)의 값을 이용하여 임의 재하단계에서 말뚝주면마찰력을 계산하고 깊이에 따른 분포도를 작성한다.(도 9a)
이때, 복동식 중공 고유압잭(14) 높이에 해당하는 주면마찰력은 고려하지 않는다.
③ ②에서 작성된 도 9a에서 임의의 하향하중 단계에서의 침하량과 동일한 상향하중에 대한 마찰력의 크기를 구하고(도 9b), 이때의 하향하중에 대한 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 하부의 마찰력분포와 상향하중에 대한 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 상부의 마찰력 분포를 결합하고 상부재하판(10)과 하부재하판(12) 하부의 마찰력 분포를 방향 전환한다.
예를 들어, 상향변위 5.2mm에 해당하는 상향 마찰력 537.8tonf 일 때의 마찰력 분포도와 하향변위 5.2mm에 해당하는 하향 마찰력 1382 onf 일 때의 마찰력 분포도를 상향 마찰력 537.8tonf을 기준으로 방향 전환하여 결합하면 총마찰력분포도를 구할 수 있다.(도 9c)
④ 축하중분포도의 작성시 ③에서 구한 총마찰력분포를 방향 전환하고, ②에서의 말뚝선단부의 선단지지력 성분을 더하여 임의의 하중단계의 축하중분포도를 작성할 수 있다.
⑤ 대표적인 하중단계에 대하여 ② 내지 ④의 과정을 반복하여 축하중분포도를 완성한다.(도 9d)
여기서, 사용 가능한 최대 하중범위는 상/하부 변위 중 작은 변위에 해당하는 상부하중과 하부하중의 합계이며, 이들은 모두 실측치에 의한 것들이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치 및 이 말뚝재하시험장치가 말뚝 사이에 설치될 경우의 축하중 분포도 작성방법은 충분한 재하용량의 확보와 경제성이 있으며, 하중재하시 편심을 방지할 수 있으며, 중공 직경을 조정할 수 있어 시공의 편이성을 확보할 수 있으며, 대구경 현장타설말둑 뿐만 아니라 중·소구경 현장타설말뚝, 항타 폐단, 개단말뚝, 매입말뚝 등 기초말뚝의 대부분에 적용할 수 있는 이점이 있다.
특히, 현장타설 말뚝 시공시 레미콘 타설에 사용되는 트레미관의 직경이 시공조건별로 다르기 때문에, 일반적인 양방향 재하시험의 경우 필요한 재하용량만큼 유압잭을 배치한 후, 나머지 공간에 트레미관 투입공간을 확보할 수 있지만 복동식 중공 고유압잭을 이용한 경우 중공 직경을 다소 자유롭게 변경할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 소정의 두께 및 직경을 갖는 상부재하판(10)과; 상기 상부재하판(10) 하부에 위치되는 하부재하판(12)과; 상기 상, 하부재하판(10, 12) 사이에 위치되는 복동식 중공 고유압잭(14)과; 상기 상부재하판(10)으로부터 소정의 위치에 이격된 상태로 말뚝(16)에 고정 설치되는 상 하부 변위 측정용 텔테일(18)과; 상기 복동식 중공 고유압잭(14)의 측면에 고정 설치되는 유압잭 변위계(20)와; 상기 복동식 중공 고유압잭(14)에 유압을 공급하는 고압유압펌프(22)와; 상기 고압유압펌프(22)에서 발생된 유압을 공급하는 고압유압호스(24) 및 하중 및 압력 조정기로 구성됨을 특징으로 하는 복동식 중공 고유압잭을 이용한 양방향 말뚝재하시험장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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