KR102355940B1 - 기존 파일의 정재하시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기존 구조물 아래에 설치되어 있는 기설치파일에 대한 정재하시험 방법에 있어서, 상기 정재하시험 방법은, a) 구조물(10)의 기초판(11) 아래의 지반을 굴착하는 단계; b) 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리하는 단계; c) 상기 하부파일(22)에 대해 정재하시험을 실시하는 단계를 포함하는 기존 파일의 정재하시험 방법에 관한 것이다.

Description

기존 파일의 정재하시험 방법{Method of static load test of existing pile}

본 발명은, 구조물 하부에 설치되어 있는 기설치파일에 대해 정재하시험을 실시하는 방법에 관한 것이다.

파일기초 구조물의 하부에 시공되어 있는 기설치파일의 지지력은 구조물의 안전성 평가에 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 구조물의 안전성, 사용성, 내구성 등을 유지하거나, 증축을 하기 위해서는 기존에 시공되어 있는 기설치파일의 지지력을 정확히 측정하고, 지지력이 부족할 경우 그에 맞는 적절한 보강조치를 취할 필요가 있다.

그러나 파일기초 구조물에 시공되어 있는 기설치파일은 기초판 하부에 정착되어 있어 정확한 지지력을 측정하는 것이 쉽지 않다.

도 1에는 파일기초 구조물에 대한 종래의 정재하시험방법이 도시되어 있다. 도 1에 나타나 있는 것과 같이, 종래에는 기초판(3)의 일부를 절단 및 천공하여 기초판(3)과 기설치파일(2)이 완전히 분리되도록 한 다음, 기설치파일(2)에 대한 정재하시험을 실시하였다.

그러나 위와 같은 종래의 방법은 기설치파일의 정확한 시공위치를 알지 못하는 상태에서 진행해야 하기 때문에 기설치파일을 완전히 분리하기 위해서는, 기초판을 필요 이상 넓은 면적에 대해 천공해야 하고, 시험에 소요되는 비용과 시간이 증가하였으며, 기존 기초판 및 내부설비의 손상이 커 정재하시험 이후 기초판을 보강하기 위한 별도의 공사가 필요하다는 문제가 있었다.

따라서 기초판을 손상시키지 않고, 기설치파일의 지지력 등을 정확히 측정할 수 있는 정재하시험방법의 개발이 필요하였다.

공개특허공보 10-2007-0101638

본 발명은, 위와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해, 기초판을 손상시키지 않고 기설치파일의 지지력 등을 측정할 수 있는 기존 파일의 정재하시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 시험비용을 절감할 수 있고, 기존 구조물의 안전성에 지장을 주지 않는 기존 파일의 정재하시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 기설치파일의 지지력 뿐만 아니라 기설치파일의 정확한 시공위치 및 설치간격 등 구조물 관리에 필요한 데이터를 얻을 수 있는 기존 파일의 정재하시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 시험을 통해 얻은 데이터를 유무선통신에 의해 전송하고, 이를 단말기에서 저장, 계산, 관리 및 확인함으로써 기설치파일을 포함한 구조물 관리를 효율적으로 할 수 있도록 하는 기존 파일의 정재하시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 기존 구조물 아래에 설치되어 있는 기설치파일에 대한 정재하시험 방법에 있어서, 상기 정재하시험 방법은, a) 구조물(10)의 기초판(11) 아래의 지반을 굴착하는 단계; b) 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리하는 단계; c) 상기 하부파일(22)에 대해 정재하시험을 실시하는 단계를 포함하는 기존 파일의 정재하시험 방법을 제공한다.

상기 b)단계 후, b-1) 재킹장치(40), 로드셀(31), 변위계(32)를 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 c)단계는, 상기 재킹장치(40)에 의해 가해지는 하중에 의한 상기 로드셀(31) 및 변위계(32)의 데이터를 측정하는 것에 의해 진행되는 것을 특징으로 한다.

상기 b)단계 전에, a-1) 상기 기설치파일(20)에 스트레인게이지(33)를 부착하는 단계를 더 포함한다.

상기 b)단계에서 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리한 후, 상기 스트레인게이지(33)의 변형률로부터 상기 기설치파일(20)에 작용하고 있던 하중을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 a-1)단계에서 상기 스트레인게이지(33)는, 하부절단예정위치(222)보다 아래에 부착하되, 상기 하부절단예정위치(222)로부터의 거리(D)가 상기 기설치파일(20)의 직경 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 로드셀(31), 변위계(32) 및 스트레인게이지(33)에 의해 측정된 데이터는 무선통신 및/또는 유선통신에 의해 단말기로 전송되는 것을 특징으로 한다.

상기 c)단계 후, d) 상기 상부파일(21)과 하부파일(22)을 연결하여 구조물(10)의 기초판(11)에 정착시키는 단계를 더 포함한다.

상기 b)단계 내지 d)단계는, 상기 기설치파일(20)의 전부 또는 일부에 대해 진행되는 것을 특징으로 한다.

상기 단말기는, 데스크톱컴퓨터, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북, 탭북, PDA 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 단말기로 전송된 데이터에 의해, 상기 기설치파일(20)의 지지력이 단말기에 의해 자동계산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기존 파일의 정재하시험 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기초판을 손상시키지 않고 시험이 진행되므로, 구조물의 내구성에 악영향을 주지 않고 시험을 진행할 수 있다.

둘째, 기설치파일의 지지력 뿐만 아니라 기설치파일의 정확한 시공위치 및 설치간격 등 구조물 관리에 필요한 각종 데이터를 부수적으로 얻을 수 있다.

셋째, 시험을 통해 얻은 각종 데이터를 유무선통신에 의해 전송하고, 이를 단말기에서 저장, 계산, 관리 및 확인함으로써 구조물 관리를 효율적으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 시험현장이 아닌 다른 장소에서도 시험내용을 실시간으로 확인 및 관리할 수 있다.

도 1은 종래 정재하시험방법을 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 정재하시험 과정 중 지반을 굴착하고 기설치파일을 절단하는 과정을 설명하는 것이다.
도 3은 기설치파일에 스트레인게이지를 부착하는 것을 설명하는 것이다.
도 4는 기설치파일을 절단하고 상부파일과 하부파일 사이에 시험장치를 설치하는 것을 설명하는 것이다.
도 5는 재킹장치의 가압에 의해 하부파일이 침하하는 것을 보여주는 것이다.
도 6은 측정이 완료된 후 연결강관에 의해 상부파일과 하부파일을 연결하는 것을 설명하는 것이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은, 구조물 아래에 이미 설치되어 있는 기설치파일을 대상으로 정재하시험을 하는 방법에 관한 것이다. 기존에 시공되어 있는 기설치파일을 절단하고, 시험에 필요한 장치들을 설치한 후 지지력 등 필요한 데이터를 측정한다.

본 발명이 적용되는 구조물(10)은 지반(1) 위에 설치되어 있고, 구조물(10)은 파일 두부가 정착되는 기초판(11)을 구비할 수 있으며, 기초판(11) 아래에는 기설치파일(20)이 시공되어 있다.

본 발명에 의한 기존 파일의 정재하시험 방법에 대해 설명한다.

(1) 구조물(10)의 기초판(11) 아래의 지반 굴착(도 2)

구조물 하부에서 시험 공간을 마련하고, 기설치파일을 확인하기 위해 기초판 아래의 지반을 굴착한다.

도 2에는 기초판(11) 하부 전체를 굴착하는 것으로 도시되어 있으나, 시험의 규모에 따라 기초판 하부 일부만을 굴착할 수도 있다.

즉, 전체 기설치파일(20)의 정확한 시공위치, 기설치파일의 상태 등을 확인할 필요가 있거나, 전체 기설치파일(20)에 대해 시험할 필요가 있는 경우에는 기초판 하부 지반 전체를 굴착할 수 있고, 하나 또는 일부 기설치파일에 대해서만 시험을 실시할 경우에는 해당 기설치파일 주변의 필요한 부분만 굴착할 수 있다.

(2) 기설치파일(20)에 스트레인게이지(33) 부착(도 3)

기설치파일을 절단하기 전에 변형율(strain)을 측정할 수 있는 스트레인게이지(strain gage)를 부착할 수 있다.

기설치파일을 절단하기 전에 미리 스트레인게이지(33)를 부착해놓고, 기설치파일을 절단한 후 변형률 값을 측정하면, 해당 기설치파일에 작용하고 있던 하중(반력)을 알 수 있게 된다. 기설치파일에 작용하고 있던 반력은 구조해석 결과와 비교분석하여 실제 설계에 사용할 수 있는 매우 유용한 데이터로서 구조물을 증축할 때 매우 중요한 데이터로 활용할 수 있다.

이때 스트레인게이지의 부착 위치는 도 3에 도시한 것과 같이, 하부절단예정위치(222)로부터 거리(D) 이상 이격시켜 부착하는 것이 바람직하다. 기설치파일을 절단하기 전에 기설치파일을 절단하기 위한 상부절단예정위치(212)와 하부절단예정위치(222)가 정해지는데, 상기 스트레인게이지(33)는, 상기 하부절단예정위치(222)보다 아래에 부착하되, 하부절단예정위치(222)로부터 떨어진 거리(D)가 상기 기설치파일(20)의 직경 이상인 것이 바람직하다.

하부절단예정위치(222)로부터 기설치파일(20)의 직경 이내의 구간은, 응력-변형률이 선형으로 비례하지 않는 교란 구간이 될 수 있어, 이 구간 내에서 측정된 변형률은 정확한 하중 상태를 나타내지 않을 수 있으므로, 교란 구간을 벗어난 위치에서 변형률을 측정하여 최대한 정확한 반력값을 얻도록 한다.

(3) 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리(도 2)

기설치파일의 사이에 정재하시험 장치들을 설치하기 위해, 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리한다.

기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리한 후, 상기 스트레인게이지(33)의 변형률을 측정하여 기설치파일(20)에 작용하고 있던 하중(반력)을 알 수 있게 된다.

본 발명에서 기설치파일(20)은, 강관파일, 기성 철근콘크리트 파일, PHC 파일, 복합 파일 등이 적용될 수 있다.

(4) 상부파일(21)과 하부파일(22) 사이에 정재하시험 장치 설치(도 4)

기설치파일의 상부절단예정위치(212)와 하부절단예정위치(222)를 절단해 내고 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리한 후, 상부파일(21)과 하부파일(22) 사이에 정재하시험 장치를 설치한다.

기설치파일(20)을 상부파일과 하부파일로 절단한 절단면(211, 221) 사이에 정재하시험 장치를 설치하는데, 절단면의 지압강도를 보강하기 위해 절단면에 가압판(61)을 설치할 수 있다.

가압판(61)은 기설치파일의 절단면을 평평하게 가공한 다음 절단면 위에 설치하는 방법 또는 강판을 기설치파일 내부의 PC강연선 또는 철근 등과 용접으로 고정한 후 가압판과 절단면 사이의 공간에는 무수축콘크리트를 충전하여 보강하는 방법 등을 사용할 수 있다.

가압판을 설치한 경우, 상기 가압판(61) 사이에 재킹장치(40)와 로드셀(load cell)(31)을 설치한다(가압판을 설치하지 않은 경우에는 상기 절단면 사이에 재킹장치(40)와 로드셀(31)을 설치할 수 있다).

그리고 상부파일과 하부파일 사이에는 변위계(32)를 설치한다. 변위계는 LVDT(linear variable differential transformer))를 사용할 수 있다.

상부파일과 하부파일 사이 연결부의 휨 강성과 전단강도를 보강하기 위해, 상부파일의 하부, 하부파일의 상부에 보강강관(62)을 설치할 수 있다. 보강강관의 길이(L)는 기설치파일의 절단 이전의 휨 강도를 확보할 수 있는 충분한 길이 이상으로 하는 것이 바람직하다.

보강강관(62)을 설치하는 경우에는, 스트레인게이지(33)가 보강강관의 길이(L)보다 아래에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 재킹장치(40)로는 유압잭을 사용할 수 있다.

(5) 재킹장치(40) 가압, 정재하시험 실시(도 5)

상기 하부파일(22)을 가압하여 하부파일(22)의 변위, 지지력 등을 측정한다. 로드셀(31), 변위계(32)에 의해 측정되는 재킹장치의 하중, 침하량 등을 측정하여 지지력을 산정한다.

상기 로드셀(31) 및 변위계(32)에 의해 측정되는 데이터들은 무선통신 및/또는 유선통신에 의해 단말기로 전송되고, 단말기에 전송된 데이터들은 공지의 지지력 산정공식 또는 지지력 산정방법에 의해 자동계산될 수 있다. 아울러, 상기 스트레인게이지(33)에 의해 측정된 변형률도 무선통신 및/또는 유선통신에 의해 단말기로 전송되고, 기설치파일에 작용하고 있던 하중이 자동으로 계산될 수 있다.

상기 단말기에는, 기설치파일 별로 시험날짜, 시험장소, 시험데이터, 시험담당자 등의 정보들을 저장하고 처리할 수 있고, 필요할 경우 구조물 하부 지반에 대한 지반조사를 실시하고 함께 저장, 관리할 수 있다.

상기 단말기는, 데스크톱컴퓨터, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북, 탭북, PDA 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있고, 데이터의 전송은 유선통신, 무선이동통신(3G, LTE, 5G 등), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), 지그비(Zigbee) 등 다양한 통신방식을 이용할 수 있다.

정재하시험 관계자 및 구조물 관계자는 위와 같이 전송되는 데이터에 의해 시험현장이 아닌 원격지에서도 실시간으로 시험에 대해 관리할 수 있고, 시험 데이터를 확인 및 활용할 수 있다.

상기 (2) 내지 (5)의 과정은 기존에 설치되어 있는 기설치파일의 전부에 대해 실시할 수도 있고, 대표성을 가지는 주요 부위에 위치하는 기설치파일에만 실시할 수도 있으며, 하나의 기설치파일에만 실시할 수도 있다.

이처럼 본 발명에서는 기초판 아래에 시공되어 있는 기설치파일의 정확한 시공위치, 설치간격, 내구성 저하상태 등 구조물 관리에 필요한 각종 데이터를 부수적으로 얻을 수 있고, 구조물의 구조 및 제원에 따라 정재하시험을 실시할 파일을 다양한 방식으로 선택하여 시험을 실시할 수 있다.

도 2에는 기초판(11) 하부 전체를 굴착하는 것으로 도시되어 있으나, 시험의 규모에 따라 기초판 하부 일부만을 굴착할 수도 있다. 즉, 전체 기설치파일(20)의 정확한 시공위치 등을 확인할 필요가 있거나, 전체 기설치파일(20)에 대해 시험할 경우에는 기초판 하부 지반 전체를 굴착할 수 있고, 하나 또는 일부 기설치파일에 대해서만 시험을 실시할 경우에는 해당 기설치파일 주변의 필요한 부분만 굴착할 수 있다.

(6) 정재하시험 장치 제거 및 상부파일, 하부파일 연결(도 6)

시험대상이 되는 기설치파일에 대한 정재하시험 및 기설치파일의 현황에 대한 조사가 완료되면, 정재하시험 장치를 제거하고, 상부파일과 하부파일을 연결한다. 상부파일과 하부파일을 연결할 때에는 연결강관(63)을 사용하여 용접으로 연결할 수 있다. 상부파일과 하부파일 연결 후 기초판(11)에 견고하게 정착시킨다.

정재하시험이 완료된 다음 기설치파일은 원래 기설치파일이 가지고 있던 휨 및 전단내력이 충분히 회복될 수 있도록 보강하여야 하며, 이를 기초판에 전달될 수 있도록 보강시공하여야 한다. 정재하시험이 완료된 후에는 도 6에 나타낸 것과 같이 상부파일과 하부파일을 용접연결하여 전단 및 휨 내력이 충분하도록 보강한다.

이후 복토하고, 필요에 따라 구조물 내외부를 마무리하면 정재하시험이 완료된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10. 구조물
11. 기초판
20. 기설치파일
21. 상부파일
211. 절단면 212. 상부절단예정위치
22. 하부파일
221. 절단면 222. 하부절단예정위치
31. 로드셀
32. 변위계
33. 스트레인게이지
40. 재킹장치
61. 가압판
62. 보강강관 L. 보강강관의 길이
63. 연결강관
1. 지반
2. 기설치파일 3. 기초판

Claims (10)

1. 기존 구조물 아래에 설치되어 있는 기존 파일에 대한 정재하시험 방법에 있어서,
   상기 정재하시험 방법은,
   a) 구조물(10)의 기초판(11) 아래의 지반을 굴착하는 단계;
   a-1) 기설치파일(20)의 하부절단예정위치(222)보다 아래에 스트레인게이지(33)를 부착하는 단계;
   b) 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리하는 단계;
   b-1) 재킹장치(40), 로드셀(31), 변위계(32)를 설치하는 단계;
   c) 상기 하부파일(22)에 대해 정재하시험을 실시하는 단계를 포함하되,
   상기 c)단계는, 상기 재킹장치(40)에 의해 가해지는 하중에 의한 상기 로드셀(31) 및 변위계(32)의 데이터를 측정하는 것에 의해 진행되고,
   상기 b)단계에서 기설치파일(20)을 절단하여 상부파일(21)과 하부파일(22)로 분리한 후, 상기 스트레인게이지(33)의 변형률로부터 상기 기설치파일(20)에 작용하고 있던 하중을 계산하는 것을 특징으로 하는
   기존 파일의 정재하시험 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 a-1)단계에서 상기 스트레인게이지(33)의 부착 위치는, 상기 하부절단예정위치(222)로부터의 거리(D)가 상기 기설치파일(20)의 직경 이상인 것을 특징으로 하는
   기존 파일의 정재하시험 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 로드셀(31), 변위계(32) 및 스트레인게이지(33)에 의해 측정된 데이터는 무선통신 및/또는 유선통신에 의해 단말기로 전송되는 것을 특징으로 하는
   기존 파일의 정재하시험 방법.
7. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 c)단계 후,
   d) 상기 상부파일(21)과 하부파일(22)을 연결하여 구조물(10)의 기초판(11)에 정착시키는 단계를 더 포함하는
   기존 파일의 정재하시험 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 b)단계 내지 d)단계는, 상기 기설치파일(20)의 전부 또는 일부에 대해 진행되는 것을 특징으로 하는
   기존 파일의 정재하시험 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 단말기는, 데스크톱컴퓨터, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북, 탭북, PDA 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
   기존 파일의 정재하시험 방법.
10. 제6항에 있어서,
    상기 단말기로 전송된 데이터에 의해, 상기 기설치파일(20)의 지지력이 단말기에 의해 자동계산되는 것을 특징으로 하는
    기존 파일의 정재하시험 방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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