KR101294961B1 - 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법 - Google Patents

파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법 Download PDF

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Abstract

고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행할 수 있는 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법를 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 파일그룹의 수평재하시험장치는, 하부가 지면에 설치된 복수개의 제1파일의 상부가 고정단으로 이루어져서 고정단 파일그룹을 형성하며 고정단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성된 고정단 파일그룹부와, 하부가 지면에 설치된 복수개의 제2파일의 상부가 자유단으로 이루어져서 자유단 파일그룹을 형성하며 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성된 자유단 파일그룹부 및 고정단 파일그룹부와 자유단 파일그룹부에 수평력을 동시에 인가할 수 있도록 고정단 파일그룹부와 자유단 파일그룹부 사이에 설치되는 수평력 인가부를 포함하되, 상기 고정단 파일그룹부는, 상기 복수개의 제1파일와, 상기 복수개의 제1파일의 상부가 고정단이 되도록 하며 상기 수평력 인가부에 의해서 수평력이 인가되는 콘크리트부를 포함하며, 상기 콘크리트부는 지면과 소정 간격 이격되게 구성될 수 있다.

Description

파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법{APPARATUS FOR LATERAL LOADING TEST OF PILE GROUP AND LATERAL LOADING TESTING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 하부가 지면에 설치되는 복수개의 파일로 이루어진 파일그룹의 수평재하시험이 가능한 수평재하시험 장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행할 수 있는 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법에 관한 것이다.
파일(Pile)의 수평재하시험은 하부가 지면에 설치된 파일에 수평력을 인가하고 인가된 수평력에 대한 파일의 수평변위 또는 파일의 경사를 측정함으로써 파일의 수평저항특성을 측정하는 시험이다.
종래의 수평재하시험 중의 하나로는 단일의 파일에 대하여 수평저항특성을 측정하는 수평재하시험이 있다. 그러나, 이러한 단일의 파일에 대한 수평재하시험으로는 파일의 상부가 자유단으로 제한된다는 문제점이 있다. 따라서, 파일의 상부가 고정단인 경우의 수평저항특성을 측정할 수 없다는 문제점이 있다. 그리고, 이러한 단일의 파일에 대한 수평재하시험으로는 지면에 설치된 복수의 파일로 이루어진 파일그룹의 수평저항특성을 알 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 실제 사용되는 파일그룹보다 축소된 자유단 파일그룹에 대한 종래의 수평재하시험은 자유단 파일그룹 전체의 수평저항특성의 측정은 가능하나, 자유단 파일그룹을 이루는 각 파일의 실제 수평저항특성을 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 수평재하시험으로는 하부가 지면에 설치된 파일그룹의 상부의 조건에 따라, 즉 파일그룹의 상부가 자유단이거나 고정단인 경우에 따라 다른 시험장치로 시험해야한다는 문제점이 있다. 따라서, 파일의 수평저항특성측정이 용이하지 못하다는 문제점이 있다. 더불어, 종래의 수평재하시험에서는 파일에 수평력을 인가하기 위해서 대규모의 반력벽을 설치해야 하기 때문에, 수평재하시험에 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적의 일 측면은 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행하도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 다른 측면은 자유단 파일그룹을 이루는 복수개의 파일 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 파일의 수평저항특성의 측정이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 대규모 반력벽의 설치 없이도 파일의 수평저항특성의 측정이 가능하여 보다 저렴한 비용으로 파일의 수평저항특성측정이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법은 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
본 발명은 기본적으로 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행하도록 구성된 것을 기초로 한다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 파일그룹의 수평재하시험장치는 하부가 지면에 설치된 복수개의 제1파일의 상부가 고정단으로 이루어져서 고정단 파일그룹을 형성하며 고정단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성된 고정단 파일그룹부; 하부가 지면에 설치된 복수개의 제2파일의 상부가 자유단으로 이루어져서 자유단 파일그룹을 형성하며 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성된 자유단 파일그룹부; 및 고정단 파일그룹부와 자유단 파일그룹부에 수평력을 동시에 인가할 수 있도록 고정단 파일그룹부와 자유단 파일그룹부 사이에 설치되는 수평력 인가부;를 포함하되, 상기 고정단 파일그룹부는, 상기 복수개의 제1파일와, 상기 복수개의 제1파일의 상부가 고정단이 되도록 하며 상기 수평력 인가부에 의해서 수평력이 인가되는 콘크리트부를 포함하며, 상기 콘크리트부는 지면과 소정 간격 이격되게 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 고정단 파일그룹부는, 인가된 수평력에 대한 변위를 측정하도록 상기 콘크리트부에 구비되는 하나 이상의 변위센서;를 포함할 수 있다.
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그리고, 상기 자유단 파일그룹부는 복수개의 제2파일 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 자유단 파일그룹부는 복수개의 제2파일; 및 인가된 수평력이 복수개의 제2파일에 전달되도록 하며 자유단 파일그룹과 복수개의 제2파일 각각의 수평저항특성을 측정하도록 구성된 측정부; 를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 측정부는 지면에 이동가능하게 설치되고 수평력 인가부에 의해서 수평력이 인가되는 프레임부; 프레임부에 인가된 수평력이 복수개의 제2파일 각각에 전달되도록 프레임부에 설치되는 복수개의 수평력 전달부; 및 인가된 수평력에 대한 변위를 측정하도록 프레임부와 복수개의 제2파일 각각에 구비되는 하나 이상의 변위센서; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임부는 수평력이 인가되는 제1부재; 지면에 이동가능하게 설치되며 제1부재에 연결되는 복수개의 제2부재; 및 제2부재 사이를 연결하는 복수개의 연결부재; 를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 수평력 전달부는 프레임부에 설치되는 로드셀; 및 제2파일을 감고 로드셀에 연결되는 와이어; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로드셀은 회전식 로드셀일 수 있다.
그리고, 상기 고정단 파일그룹부는, 인가된 수평력에 대한 상기 제1파일의 경사를 측정하도록 상기 제1파일에 구비된 경사계 투입구에 투입되는 경사센서;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 자유단 파일그룹부에 포함되는 측정부는, 인가된 수평력에 대한 상기 제2파일의 경사를 측정하도록 상기 제2파일에 구비된 경사계 투입구에 투입되는 경사센서;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 수평재하시험방법은 단일의 파일에 대한 수평저항특성을 측정하는 단일파일측정단계; 전술한 파일그룹의 수평재하시험장치를 사용하여 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정하는 파일그룹측정단계; 및 고정단 파일그룹의 극한 수평저항특성을 측정하는 극한측정단계; 를 포함하되, 상기 고정단 파일그룹부는, 상기 복수개의 제1파일와, 상기 복수개의 제1파일의 상부가 고정단이 되도록 하며 상기 수평력 인가부에 의해서 수평력이 인가되는 콘크리트부를 포함하며, 상기 콘크리트부는 지면과 소정 간격 이격되게 구비될 수 있다.
또한, 상기 파일그룹측정단계에서는 자유단 파일그룹을 형성하는 복수개의 제2파일 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 장치로 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 자유단 파일그룹을 이루는 복수개의 파일 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 파일의 수평저항특성의 측정이 용이하게 이루어질 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 대규모 반력벽의 설치 없이도 파일의 수평저항특성의 측정이 가능하여 보다 저렴한 비용으로 파일의 수평저항특성측정이 이루어질 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 파일그룹의 수평재하시험장치의 일실시예의 평면도이다.
도2는 본 발명에 따른 파일그룹의 수평재하시험장치의 일실시예의 정면도이다.
도3은 본 발명에 따른 수평재하시험방법의 일실시예의 단일파일측정단계를 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 수평재하시험방법의 일실시예의 파일그룹측정단계를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명에 따른 수평재하시험방법의 일실시예의 극한측정단계를 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 수평재하시험장치의 일실시예에 의해서 측정된, 인가된 수평력에 대한 자유단 파일그룹부의 프론트 제2파일, 미들 제2파일 및, 백 제2파일의 수평변위를 각각 도시한 그래프이다.
도7은 본 발명에 따른 수평재하시험방법의 일실시예에 의해서 측정된, 인가된 수평력에 대한 고정단 파일그룹, 단일 파일, 자유단 파일그룹부의 프론트 제2파일, 미들 제2파일 및, 백 제2파일의 수평변위를 각각 도시한 그래프이다.
도8은 본 발명에 따른 수평재하시험법의 일실시예에 의해서 측정된, 인가된 수평력에 대한 고정단 그룹파일, 자유단 그룹파일 및, 단일 파일의 수평변위를 각각 도시한 그래프이다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 것을 기초로 한다.
도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 본 발명에 따른 파일그룹의 수평재하시험장치(100)는 고정단 파일그룹부(200), 자유단 파일그룹부(300) 및, 수평력 인가부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
고정단 파일그룹부(200)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 하부가 지면(G)에 설치된 복수개의 제1파일(210)의 상부가 고정단으로 이루어져서 고정단 파일그룹을 형성할 수 있다. 또한, 고정단 파일그룹부(200)는 도7과 도8에 도시된 바와 같이 고정단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
이에 의해서, 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 고정단 파일그룹부(200)에 수평력이 인가되면, 고정단 파일그룹의 수평저항특성, 예컨대 도7과 도8에 도시된 바와 같이 인가된 수평력에 대한 고정단 파일그룹의 수평변위를 측정할 수 있다.
이를 위해서, 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 고정단 파일그룹부(200)는 전술한 복수개의 제1파일(210), 콘크리트부(220) 및, 하나 이상의 변위센서(230)를 포함할 수 있다.
복수개의 제1파일(210)은 전술하고 도2에 도시된 바와 같이 하부가 지면(G)에 각각 설치될 수 있다. 제1파일(210)의 하부는, 예컨대 15m 이상의 깊이로 지면(G)에 설치될 수 있다. 복수개의 제1파일(210)은 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 수평력 인가부(400)로부터 차례로 프론트 제1파일(210), 미들 제1파일(210) 및, 백 제1파일(210) 모두 3개일 수 있다. 그러나, 제1파일(210)의 개수는 이에 한정되지 않고, 2개 이상의 복수라면 어떠한 개수도 가능하다.
콘크리트부(220)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 복수개의 제1파일(210)의 상부가 고정단이 되도록 할 수 있다. 또한, 콘크리트부(220)는 수평력 인가부(400)에 의해서 수평력이 인가될 수 있다.
이를 위해서, 콘크리트부(220)는 직육면체 형상의 거푸집(도시되지 않음)을 만든 후, 이에 콘크리트를 타설하여 도시된 실시예와 같이 하부가 지면(G)에 각각 설치된 복수개의 제1파일(210)의 상부가 고정단이 되도록 할 수 있다. 이에 의해서, 고정단 파일그룹이 형성될 수 있다. 또한, 이와 같이 직육면체 형상으로 이루어진 콘크리트부(220)의 일면이 도시된 실시예와 같이 수평력 인가부(400)에 접촉되거나 연결될 수 있다. 이에 따라, 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 콘크리트부(220)에 수평력이 인가될 수 있다.
도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 콘크리트부(220)는 지면(G)과 소정 간격 이격될 수 있다. 이에 따라, 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 콘크리트부(220)에 수평력이 인가되는 경우, 콘크리트부(220)가 지면(G)과 마찰되지 않을 수 있다. 따라서, 수평력 인가부(400)에 의해서 콘크리부(220)에 인가된 수평력이 콘크리트부(220)와 지면(G)의 마찰에 의해서 감쇄되지 않게 된다. 그러므로, 고정단 파일그룹의 수평저항특성측정이 보다 신뢰성 있게 이루어질 수 있다.
하나 이상의 변위센서(230)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 콘크리트부(220)에 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 하나 이상의 변위센서(230)에 의해서 도7과 도8에 도시된 바와 같이, 인가된 수평력에 따른 복수개의 제1파일(210)이 이루는 고정단 파일그룹의 변위, 도시된 실시예에서는 수평변위를 측정할 수 있다.
이러한 변위센서(230)는, 예컨대 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)일 수 있다. 그리고, LVDT인 변위센서(230)는 기준부재(도시되지 않음)에 연계될 수 있다. 그러나, 변위센서(230)는 이에 한정되지 않고, 수평력 인가부(400)에 의해서 인가된 수평력에 따른 고정단 파일그룹의 변위를 측정할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
한편, 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 고정단 파일그룹부(200)는 경사센서(240)를 더 포함할 수 있다. 이러한 경사센서(240)는 도시된 실시예와 같이 제1파일(210)에 구비된 경사계 투입구(211)에 투입될 수 있다. 그리고, 이러한 경사센서(240)에 의해서 전술한 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 콘크리트부(220)에 인가된 수평력에 대한 제1파일(210)의 경사를 측정할 수 있다.
또한, 고정단 파일그룹부(200)에는 전술한 변위센서(230)와 경사센서(240) 이외에도, 수평력 인가부(400)에 의해서 인가된 수평력에 따른 고정단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있는 센서라면 어떠한 센서라도 포함될 수 있다.
자유단 파일그룹부(300)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 하부가 지면(G)에 설치된 복수개의 제2파일(310)의 상부가 자유단으로 이루어져서 자유단 그룹파일을 형성할 수 있다. 또한, 자유단 파일그룹부(300)는 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
이에 의해서, 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 자유단 파일그룹부(300)에 수평력이 인가되면, 자유단 파일그룹의 수평저항특성, 예컨대 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 인가된 수평력에 대한 자유단 파일그룹의 수평변위를 측정할 수 있다.
한편, 자유단 파일그룹부(300)는 자유단 파일그룹의 수평저항특성 뿐만 아니라, 복수개의 제2파일(310) 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
이를 위해서, 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 자유단 파일그룹부(300)는 복수개의 제2파일(310)과 측정부(320)를 포함할 수 있다.
복수개의 제2파일(310)은 전술한 바와 같이 하부가 지면(G)에 설치될 수 있다. 제2파일(310)의 하부도, 제1파일(210)과 같이 예컨대 15m 이상의 깊이로 지면(G)에 설치될 수 있다. 복수개의 제2파일(310)은 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 수평력 인가부(400)로부터 차례로 프론트 제2파일(310), 미들 제2파일(310) 및, 백 제2파일(310) 모두 3개일 수 있다. 그러나, 제2파일(310)의 개수는 이에 한정되지 않고, 2개 이상의 복수라면 어떠한 개수도 가능하다.
측정부(320)는 수평력 인가부(400)에 의해서 인가된 수평력이 복수개의 제2파일(310)에 전달되도록 구성될 수 있다. 그리고, 자유단 파일그룹과 복수개의 제2파일(310) 각각의 수평저항특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 측정부(320)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 프레임부(321), 복수개의 수평력 전달부(322) 및, 하나 이상의 변위센서(323)를 포함할 수 있다.
프레임부(321)는 지면(G)에 이동가능하게 설치될 수 있다. 그리고, 수평력 인가부(400)에 의해서 수평력이 인가될 수 있다. 이를 위해서, 프레임부(321)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 제1부재(321a), 복수개의 제2부재(321b) 및, 연결부재(321c)를 포함할 수 있다.
제1부재(321a)는 수평력 인가부(400)에 의해서 수평력이 인가될 수 있다. 이를 위해서, 제1부재(321a)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 수평력 인가부(400)에 접촉되거나 연결될 수 있다.
복수개의 제2부재(321b)는 지면(G)에 이동가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해서, 제2부재(321b)의 하부에는 도2에 도시된 실시예와 같이 하나 이상의 바퀴가 구비되고, 지면(G)에는 제2부재(321b)에 구비된 바퀴가 위치하는 레일이 설치될 수 있다. 그러나, 복수개의 제2부재(321b)가 지면(G)에 이동가능하게 설치되는 구성은 이에 한정되지 않고, 복수개의 제2부재(321b)가 지면(G)에 이동가능하게 설치되는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
한편, 제2부재(321b)의 이동을 가이드하도록 도1에 도시된 실시예와 같이 제2부재(321b)의 측부에는 바퀴가 구비된 가이드부재가 복수개 접촉될 수 있다. 이에 따라, 제2부재(321b)가 경사지게 이동하지 않고, 일직선으로 이동할 수 있다. 그리고, 자유단 파일그룹의 수평저항특성과 자유단 파일그룹을 이루는 제2파일(310) 각각의 수평저항특성을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
또한, 복수개의 제2부재(321b)는 제1부재(321a)에 연결될 수 있다. 도시된 실시예와 같이 2개의 제2부재(321b)가 제1부재(321a)의 양 단부에, 예컨대 용접이나 볼트 등의 결합부재에 의해서 연결될 수 있다. 그러나, 제1부재(321a)에 연결되는 제2부재(321b)의 개수나 제2부재(321b)가 제1부재(321a)에 연결되는 구성은 전술한 바에 한정되지 않고, 복수개라면 어떠한 개수도 가능하며 제2부재(321b)가 제1부재(321a)에 연결되는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
복수개의 연결부재(321c)는 도1에 도시된 실시예와 같이 제2부재(321b) 사이를 연결할 수 있다. 복수개의 연결부재(321c)는, 예컨대 용접이나 볼트 등의 결합부재에 의해서 제2부재(321b) 사이를 연결할 수 있다. 그리고, 복수개의 연결부재(321c)의 개수는 도1에 도시된 실시예와 같이 제2파일(310)의 개수와 대응되는 3개일 수 있다.
그러나, 복수개의 연결부재(321c)가 제2부재(321b) 사이를 연결하는 구성이나 복수개의 연결부재(321c)의 개수는 전술한 바에 한정되지 않고, 복수개의 연결부재(321c)가 제2부재(321b) 사이를 연결하는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하며 제2파일(310)의 개수와 대응되는 개수라면 복수의 어떠한 개수라도 가능하다.
복수개의 수평력 전달부(322)는 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 프레임부(321)에 인가된 수평력이 복수개의 제2파일(310) 각각에 전달되도록 프레임부(321), 도시된 실시예에서는 프레임부(321)의 연결부재(321c)에 설치될 수 있다.
도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 수평력 전달부(322)의 개수는 제2파일(310)의 개수와 대응되는 3개일 수 있다. 그러나, 수평력 전달부(322)의 개수는 도시된 실시예에 한정되지 않고, 제2파일(310)의 개수와 대응되는 개수라면 복수의 어떠한 개수라도 가능하다.
수평력 전달부(322)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 로드셀(322a)과 와이어(322b)를 포함할 수 있다.
로드셀(322a)은 프레임부(321), 도1과 도2에 도시된 실시예에서는 프레임부(321)의 연결부재(321c)에 설치될 수 있다. 이러한 로드셀(322a)은 회전식 로드셀일 수 있다. 이와 같이 로드셀(322a)이 회전식 로드셀이면, 제2파일(310)을 감는 후술할 와이어(322b)의 장력을 조절할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 제2파일(310) 각각에 감긴 와이어(322b)의 장력을 동일하게 할 수 있다. 이에 의해서, 자유단 파일그룹의 수평저항특성과 자유단 파일그룹을 이루는 제2파일(310) 각각의 수평저항특성을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 와이어(322b)는 제2파일(310)을 감을 수 있다. 그리고, 와이어(322b)는 도시된 실시예와 같이 예컨대 고리 등에 의해서 로드셀(322a)에 연결될 수 있다.
따라서, 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 프레임부(321)에 수평력이 인가되면, 로드셀(322a)과 와이어(322b)를 통해 수평력이 제2파일(310)에 전달될 수 있다. 그리고, 로드셀(322a)에 의해서 제2파일(310)에 전달된 수평력을 측정할 수 있다. 이에 의해서, 각각의 로드셀(322a)에 의해서 각각의 제2파일(310)에 전달된 수평력을 측정할 수 있다.
하나 이상의 변위센서(323)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 프레임부(321)와 복수개의 제2파일(310) 각각에 구비될 수 있다. 이러한 하나 이상의 변위센서(323)에 의해서 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이, 수평력 인가부(400)에 의해서 인가된 수평력에 대한 자유단 파일그룹의 변위와 각각의 제2파일(310)의 변위, 도시된 실시예에서는 수평변위를 측정할 수 있다. 즉, 프레임부(321)에 구비된 변위센서(323)로는 자유단 파일그룹의 변위를 측정할 수 있고, 복수개의 제2파일(310) 각각에 구비된 변위센서(323)로는 복수개의 제2파일(310) 각각의 변위를 측정할 수 있다.
이러한 변위센서(323)도, 예컨대 LVDT(Linear Varialble Differential Transformer)일 수 있다. 그리고, LVDT인 변위센서(323)는 기준부재(도시되지 않음)에 연계될 수 있다. 그러나, 변위센서(323)는 이에 한정되지 않고, 인가된 수평력에 따른 자유단 파일그룹의 수평변위와 각각의 제2파일(310)의 변위를 측정할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
한편, 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 측정부(320)도 경사센서(324)를 더 포함할 수 있다. 이러한 경사센서(324)는 도시된 실시예와 같이 제2파일(310)에 구비된 경사계 투입구(311)에 투입될 수 있다. 그리고, 이러한 경사센서(324)에 의해서 전술한 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 프레임부(321)에 인가된 수평력에 대한 제2파일(310)의 경사를 측정할 수 있다.
또한, 측정부(320)에는 전술한 변위센서(323)와 경사센서(324) 이외에도 인가된 수평력에 따른 자유단 파일그룹의 수평저항특성과 각각의 제2파일(310)의 수평저항특성을 측정할 수 있는 센서라면 어떠한 센서라도 포함될 수 있다.
수평력 인가부(400)는 도1과 도2에 도시된 실시예와 같이 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300) 사이에 설치될 수 있다. 그리고, 도4에 도시된 바와 같이 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300)에 수평력을 동시에 인가할 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300)에 수평력을 인가하면, 자유단 파일그룹부(300)는 고정단 파일그룹부(200)에 대해서 반력벽 역할을 하고, 고정단 파일그룹부(200)는 자유단 파일그룹부(300)에 대해서 반력벽 역할을 한다. 따라서, 도4에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(400)에 의해서 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300)에 동일한 수평력을 동시에 인가할 수 있다. 그리고, 대규모의 반력벽의 설치 없이도 파일의 수평저항특성의 측정이 가능하여 보다 저렴한 비용으로 파일의 수평저항특성측정이 이루어질 수 있다.
이러한 수평력 인가부(400)는 유압식 로드셀을 포함할 수 있다. 이와 같이 유압식 로드셀이 수평력 인가부(400)에 포함되면, 전술한 바와 같이 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300)에 동시에 수평력을 인가하면서 인가된 수평력을 측정할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 본 발명에 따른 그룹파일의 수평재하시험장치(100)를 사용하면, 하나의 장치로 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행할 수 있으며, 자유단 파일그룹을 이루는 복수개의 파일 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있고, 파일의 수평저항특성의 측정이 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 수평재하시험방법은 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이 단일파일측정단계(S100), 파일그룹측정단계(S200) 및, 극한측정단계(S300)를 포함하여 구성될 수 있다.
단일파일측정단계(S100)에서는 도3에 도시된 바와 같이 단일의 파일(P)에 대한 수평저항특성을 측정할 수 있다.
이를 위해서 도3의 (a)에 도시된 바와 같이, 하부가 지면(G)에 설치된 단일의 파일(P), 하부가 지면(G)에 설치된 반력벽(W), 단일의 파일(P)과 반력벽(W) 사이에 설치되어 단일의 파일(P)에 수평력을 인가하는 수평력 인가부(F), 인가된 수평력에 대한 파일(P)의 변위를 측정하도록 파일(P)에 구비되는 변위센서(S1)를 사용할 수 있다.
또한, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이 하부가 지면(G)에 설치된 한 쌍의 파일(P), 한 쌍의 파일(P) 사이에 설치되어 파일(P)에 수평력을 인가하는 수평력 인가부(F), 인가된 수평력에 대한 파일(P)의 변위를 측정하도록 한 쌍의 파일(P)에 구비되는 변위센서(S1)를 사용할 수도 있다.
그리고, 도3의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 인가된 수평력에 대한 파일(P)의 경사를 측정하도록 파일(P)에 구비된 경사계 투입구(I)에 투입되는 경사센서(S2)도 사용할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 도3에 도시된 바와 같이 수평력 인가부(F)에 의해서 도3의 (a)에 도시된 바와 같이 단일의 파일(P) 또는 도3의 (b)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 파일(P)에 수평력을 인가하면, 도7과 도8에 도시된 바와 같이 인가된 수평력에 대한 파일(P)의 변위, 도시된 실시예에서는 수평변위를 변위센서(S1)에 의해서 측정할 수 있다.
이외에, 인가된 수평력에 대한 파일(P)의 경사를 경사센서(S2)에 의해서 측정할 수도 있다. 이에 의해서, 단일의 파일(P)에 대한 수평저항특성을 측정할 수 있다.
파일그룹측정단계(S200)에서는 도4에 도시된 바와 같이 도1과 도2에 도시되고 전술한 바와 같은 수평재하시험장치(100)를 사용하여 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있다. 또한, 파일그룹측정단계(S200)에서는 자유단 파일그룹을 형성하는 복수개의 제2파일(310) 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있다. 이에 대해서는 전술하였으므로 자세한 설명은 생략한다.
극한측정단계(S300)에서는 고정단 파일그룹의 극한 수평저항특성을 측정할 수 있다.
이를 위해서, 도5의 좌측에 도시된 바와 같이 하부가 지면(G)에 설치된 복수개의 파일(P), 복수개의 파일(P)의 상부가 고정단으로 이루어져서 제1고정단 파일그룹을 형성하도록 하는 콘크리트부(C), 인가된 수평력에 대한 변위를 측정하도록 콘크리트부(C)에 설치되는 변위센서(S1)를 사용할 수 있다.
그리고, 도5의 우측에 도시된 바와 같이 복수개의 파일(P), 복수개의 파일(P)의 상부가 고정단으로 이루어져서 제2고정단 파일그룹을 형성하도록 하는 콘크리트부(C)를 사용할 수 있다.
또한, 제1고정단 파일그룹과 제2고정단 파일그룹 사이에 설치되어 제1고정단 파일그룹의 콘크리트부(C)와 제2고정단 파일그룹의 콘크리트부(C)에 동시에 수평력을 인가하는 수평력 인가부(F)를 사용할 수 있다.
그리고, 인가된 수평력에 대한 파일(P)의 경사를 측정하도록 파일(P)에 구비된 경사계 투입구(I)에 투입되는 경사센서(S2)도 사용할 수 있다.
극한측정단계(S300)에서는 도5에 도시된 바와 같이 제2고정단 파일그룹의 콘크리트부(C)의 하부는 지면(G)에 소정 깊이로 설치될 수 있다. 이에 따라, 제2고정단 파일그룹은 반력벽의 역할을 할 수 있다. 그리고, 제2고정단 파일그룹의 콘크리트부(C)의 수평력이 인가되는 일면의 반대면에는 도시된 바와 같이 수동토압이 인가되도록 할 수도 있다.
한편, 이러한 구성은 도1과 도2에 도시된 실시예의 파일그룹의 수평재하시험장치(100)에서 자유단 파일그룹부(300)에서 복수개의 제2파일(310)은 남겨두고 측정부(320)를 해체한 후, 복수개의 제2파일(310)의 상부가 고정단이 되도록 콘크리트부(C)를 형성하여 만들어질 수도 있다.
이러한 구성에 의해서, 수평력 인가부(F)에 의해서 제1고정단 파일그룹의 콘크리트부(C)와 제2고정단 파일그룹의 콘크리트부(C)에 수평력을 인가한다. 그리고, 인가되는 수평력을 수평력이 증가되지 않아도 변위, 도시된 실시예에서는 수병변위가 발생하도록 하는 수평력에 인접한 정도까지 증가시킨다. 그리고, 이에 따른 변위를 변위센서(S1)에 의해서 측정한다. 이에 따라, 도7과 도8에 도시된 바와 같이 고정단 파일그룹의 극한 수평저항특성을 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법을 사용하면, 하나의 장치로 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평재하시험을 동시에 수행할 수 있으며, 자유단 파일그룹을 이루는 복수개의 파일 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있고, 파일의 수평저항특성의 측정이 용이하게 이루어질 수 있으며, 대규모 반력벽의 설치 없이도 파일의 수평저항특성의 측정이 가능하여 보다 저렴한 비용으로 파일의 수평저항특성측정이 이루어질 수 있다.
상기와 같이 설명된 파일그룹의 수평재하시험장치 및 이를 사용한 수평재하시험방법은 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 수평재하시험장치 200 : 고정단 파일그룹부
210 : 제1파일 211, I : 경사계 투입구
220 : 콘크리트부 230,323,S1 : 변위센서
240,324,S2 : 경사센서 300 : 자유단 파일그룹부
310 : 제2파일 320 : 측정부
321 : 프레임부 321a : 제1부재
321b : 제2부재 321c : 연결부재
322 : 수평력 전달부 322a : 로드셀
322b : 와이어 400,F : 수평력 인가부
G : 지면 W : 반력벽
P : 파일

Claims (13)

  1. 하부가 지면(G)에 설치된 복수개의 제1파일(210)의 상부가 고정단으로 이루어져서 고정단 파일그룹을 형성하며 고정단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성된 고정단 파일그룹부(200);
    하부가 지면(G)에 설치된 복수개의 제2파일(310)의 상부가 자유단으로 이루어져서 자유단 파일그룹을 형성하며 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정할 수 있도록 구성된 자유단 파일그룹부(300); 및
    상기 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300)에 수평력을 동시에 인가할 수 있도록 상기 고정단 파일그룹부(200)와 자유단 파일그룹부(300) 사이에 설치되는 수평력 인가부(400);를 포함하되,
    상기 고정단 파일그룹부(200)는, 상기 복수개의 제1파일(210)와, 상기 복수개의 제1파일(210)의 상부가 고정단이 되도록 하며 상기 수평력 인가부(400)에 의해서 수평력이 인가되는 콘크리트부(220)를 포함하며,
    상기 콘크리트부(220)는 지면(G)과 소정 간격 이격된 파일그룹의 수평재하시험장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정단 파일그룹부(200)는
    인가된 수평력에 대한 변위를 측정하도록 상기 콘크리트부(220)에 구비되는 하나 이상의 변위센서(230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자유단 파일그룹부(300)는 상기 복수개의 제2파일(310) 각각의 수평저항특성도 측정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자유단 파일그룹부(300)는
    상기 복수개의 제2파일(310); 및
    인가된 수평력이 상기 복수개의 제2파일(310)에 전달되도록 하며 자유단 파일그룹과 상기 복수개의 제2파일(310) 각각의 수평저항특성을 측정하도록 구성된 측정부(320);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 측정부(320)는
    지면(G)에 이동가능하게 설치되고 상기 수평력 인가부(400)에 의해서 수평력이 인가되는 프레임부(321);
    상기 프레임부(321)에 인가된 수평력이 상기 복수개의 제2파일(310) 각각에 전달되도록 상기 프레임부(321)에 설치되는 복수개의 수평력 전달부(322); 및
    인가된 수평력에 대한 변위를 측정하도록 상기 프레임부(321)와 상기 복수개의 제2파일(310) 각각에 구비되는 하나 이상의 변위센서(323);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프레임부(321)는
    수평력이 인가되는 제1부재(321a);
    지면(G)에 이동가능하게 설치되며 상기 제1부재(321a)에 연결되는 복수개의 제2부재(321b); 및
    상기 제2부재(321b) 사이를 연결하는 복수개의 연결부재(321c);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 수평력 전달부(322)는
    상기 프레임부(321)에 설치되는 로드셀(322a); 및
    상기 제2파일(310)을 감고 상기 로드셀(322a)에 연결되는 와이어(322b);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 로드셀(322a)은 회전식 로드셀인 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고정단 파일그룹부(200)는, 인가된 수평력에 대한 상기 제1파일(210)의 경사를 측정하도록 상기 제1파일(210)에 구비된 경사계 투입구(211)에 투입되는 경사센서(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 자유단 파일그룹부(300)에 포함되는 측정부(320)는, 인가된 수평력에 대한 상기 제2파일(310)의 경사를 측정하도록 상기 제2파일(310)에 구비된 경사계 투입구(311)에 투입되는 경사센서(324);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 수평력 인가부(400)는 유압식 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일그룹의 수평재하시험장치.
  12. 단일의 파일(210)에 대한 수평저항특성을 측정하는 단일파일측정단계(S100);
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 파일그룹의 수평재하시험장치(100)를 사용하여 고정단 파일그룹과 자유단 파일그룹의 수평저항특성을 측정하는 파일그룹측정단계(S200); 및
    고정단 파일그룹의 극한 수평저항특성을 측정하는 극한측정단계(S300);를 포함하되,
    상기 고정단 파일그룹부(200)는, 상기 복수개의 제1파일(210)와, 상기 복수개의 제1파일(210)의 상부가 고정단이 되도록 하며 상기 수평력 인가부(400)에 의해서 수평력이 인가되는 콘크리트부(220)를 포함하며,
    상기 콘크리트부(220)는 지면(G)과 소정 간격 이격되게 구비된 수평재하시험방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 파일그룹측정단계(S200)에서는 자유단 파일그룹을 형성하는 복수개의 제2파일(310) 각각의 수평저항특성도 측정하는 것을 특징으로 하는 수평재하시험방법.
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