KR200373277Y1 - 평판재하시험기 및 평판재하시험기용 지지보 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 평판재하시험기 및 평판재하시험기용 지지보에 관한 것이다. 이 중 평판재하시험기는, 평판재하시험 대상의 지반에 배치되는 재하판과; 상기 재하판 상에 배치되어 측정용 하중을 전달하는 잭과; 다이얼 게이지와; 상기 다이얼 게이지와 연계되어 상기 재하판의 침하량을 측정하되 길이조절가능한 지지보와, 상기 지지보를 상기 지반에 지지하는 지지각을 갖는 침하량 측정장치와; 상기 잭을 통해 상기 재하판으로 하중을 전달하는 하중장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 지지보의 조립방식을 볼트식에서 슬라이딩 삽입식으로 개선함으로써 볼트 관리에 따른 손실을 제거하는 한편 평판재하시험 준비에 따른 노력 및 시간을 현격하게 감소시켜 시험에의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

평판재하시험기 및 평판재하시험기용 지지보{Plate bearing tester and supporter for the same}

본 고안은, 평판재하시험기 및 평판재하시험기용 지지보에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지지보의 조립방식을 볼트식에서 슬라이딩 삽입식으로 개선함으로써 볼트 관리에 따른 손실을 제거하는 한편 평판재하시험 준비에 따른 노력 및 시간을 현격하게 감소시켜 시험에의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 평판재하시험기 및 평판재하시험기용 지지보에 관한 것이다.

지반에 대한 지지력은 지반 자체뿐만 아니라 그 위에 세워지는 구조물에 대해서도 많은 영향을 미친다. 따라서 지반에 대한 지지력은 고려되어야 할 중대한 문제로 대두된다. 기초 지반의 지지력이 문제가 되는 것은 보통 연약한 지반에 대한 경우가 많은데, 지반의 지지력을 단지 공식으로 계산하여 판단한다는 것은 무리한 일이다.

그러므로 직접 지반에 재하시험을 하여 결과물로부터 해당 지반에 대한 지지력을 결정하는 방법이 취해지고 있다. 이를 소위, 재하시험이라 한다. 재하시험은 지반, 시험말뚝 또는 시공된 기초구조물 등에 시험하중을 가하여 하중과 변위의 관계를 구하는 시험으로 지반 및 말뚝의 지지력, 변형특성, 기초구조물의 안정성 등의 조사에 이용된다. 재하시험은 여러 가지로 분류될 수 있는데, 대표적인 것으로 평판재하시험, 파일동재하시험 및 파일정재하시험 등이 있다.

이 중에서 평판재하시험이란, 측정하고자 하는 기초 저면 위에 재하판을 놓고, 재하판에 단계별 하중을 가하여 그때의 침하량을 다이얼 게이지(Dial Gauge)로측정함으로서 허용지지력을 알아내는 시험이다.

이하에서 자세히 설명하겠지만 평판재하시험을 위해서는 소정의 평판재하시험기가 요구되고 있다. 평판재하시험기는 재하판, 잭(Jack), 다이얼 게이지(Dial Gauge), 침하량 측정장치 및 하중장치 등을 갖추고 있다.

침하량 측정장치는 재하판의 침하량을 측정하는 장치로써 다이얼 게이지 부착장치를 가진 길이 3m 이상의 지지보와 지지보를 양측에서 지지하는 지지각으로 이루어져 있다.

한편, 종래의 평판재하시험기에서 지지보의 경우, 길이 3m 이상이 요구되고 있기 때문에 일체의 것을 운반하거나 이용하기가 곤란하다. 이에 부분적으로 분할된 2개 이상의 분할지지보를 현장에서 일직선의 형태로 조립하여 사용하게 된다.

그런데, 종래 기술의 경우, 분할지지보들은 볼트조립에 의해 방식으로 조립되기 때문에 분할지지보들을 조립하기 위한 볼트의 관리에 주의를 요해야만 하므로 상당히 번거로울 수밖에 없다. 만일, 볼트를 분실하게 되면 현장에서 평판재하시험을 행할 수 없다.

또한 위와 같이, 볼트조립에 의한 방법으로 분할지지보들을 조립하기 때문에 종래 기술의 경우, 평판재하시험 준비에 필요 이상의 시간이 소요되는 단점을 보인다. 특히, 동절기에는 평판재하시험에 소요되는 실질적인 시간에 비해 준비시간이 더 많이 소요되는 등의 비현실적인 문제를 초래하게 된다.

본 고안의 목적은, 지지보의 조립방식을 볼트식에서 슬라이딩 삽입식으로 개선함으로써 볼트 관리에 따른 손실을 제거하는 한편 평판재하시험 준비에 따른 노력 및 시간을 현격하게 감소시켜 시험에의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 평판재하시험기 및 평판재하시험기용 지지보를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 평판재하시험기에 대한 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 평판재하시험기에서 지지보에 대한 구조를 보이기 위한 도면,

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 평판재하시험기에서 지지보에 대한 구조를 보이기 위한 도면,

도 4는 본 고안에 따른 평판재하시험기를 이용한 평판재하시험 방법을 보인 순서도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 평판재하시험기 12 : 재하판

13 : 잭 14 : 다이얼 게이지

16 : 침하량 측정장치 17 : 지지보

17a,17b : 제1 및 제2분할지지보 19 : 지지각

상기 목적은, 평판재하시험 대상의 지반에 배치되는 재하판과; 상기 재하판 상에 배치되어 측정용 하중을 전달하는 잭과; 다이얼 게이지와; 상기 다이얼 게이지와 연계되어 상기 재하판의 침하량을 측정하되 길이조절가능한 지지보와, 상기 지지보를 상기 지반에 지지하는 지지각을 갖는 침하량 측정장치와; 상기 잭을 통해 상기 재하판으로 하중을 전달하는 하중장치를 포함하는 평판재하시험기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 지지보는 적어도 두개 이상의 조각으로 분할되어 슬라이딩 삽입식으로 상호 착탈가능하게 결합되는 분할지지보들로 이루어져 있으며; 어느 하나의 분할지지보에는 다른 하나의 분할지지보가 슬라이딩 삽입되는 삽입홈이 형성되어 있는 것이 유리하다.

그러나 상기 지지보는 텔레스코픽 바아로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 목적은, 적어도 두개 이상의 조각으로 분할되어 슬라이딩 삽입식으로 상호 착탈가능하게 결합되는 분할지지보들을 포함하되; 어느 하나의 분할지지보에는 다른 하나의 분할지지보가 슬라이딩 삽입되는 삽입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판재하시험기용 지지보에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안의 각 실시예에 대해 상세히 설명한다.

앞서도 간략하게 기술한 것처럼, 평판재하시험(Plate Bearing Tester)은 현장에서 재하방법에 의하여 지반의 지지력 및 침하특성을 측정하기 위한 목적으로 실시된다. 즉, 지반에 실제 구조물을 축조하였을 때의 기초지반의 지지력과 침하 정도를 예측함으로서 구조물의 안전을 확인하기 위하여 실시하는 시험으로 현재까지 개발된 지지력 측정 시험 중 가장 확실한 방법으로 꼽힌다.

다만, 지반의 지지력은 기초지반의 성질 뿐 아니라 기초의 깊이, 기초의 형상, 기초의 크기 및 지하수위 등의 영향을 받으므로 평판재하시험의 결과를 이용할 경우 다음과 같은 사항에 유의하여야 한다.

첫째, 시험을 실시한 지점의 토질 특성(토층, 지반의 전단강도 및 압축 특성)을 고려해야 한다. 둘째, 지하수위의 변동을 고려하여야 한다. 셋째, 재하판의 크기에 의한 영향(Scale Effect)를 고려하여야 한다. 시추지질조사(Boring test) 및 기타의 지반조사를 통해 지층의 연속성이나 층후 등을 확인하고, 하부에 연약지반이 없는 것으로 인정되는 경우라도 반드시 재하판의 크기에 의한 영향(Scale Effect)을 고려하여야 한다.

도 1은 본 고안에 따른 평판재하시험기에 대한 구성도이고, 도 2는 도 1에도시된 평판재하시험기에서 지지보에 대한 구조를 보이기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 평판재하시험기(10)는, 크게 재하판(12), 잭(13, Jack), 다이얼 게이지(14, Dial Gauge), 침하량 측정장치(16) 및 하중장치(미도시) 등을 갖추고 있다. 물론, 이 외에도 필요시 깔모래, 수준기, 곧은자, 스펀지 등의 구성이 요구되기도 한다.

재하판(12)은 두께 22mm 이상의 강제 원판으로 지름이 30cm, 40cm 및 75cm의 것이 사용된다. 재하판(12)은 수평하게 고른 지반에 직접 배치되는데, 재하판(12)을 놓는 자리를 잘하기 위해 필요시에는 모래를 엷게 깔기도 한다.

잭(13)은 능력 5 ~ 40tf으로 정밀도가 그 능력의 1/100 이상의 프루빙 링(Proving Ring) 또는 압력계가 부착된 것이 사용된다.

다이얼 게이지(14)는 최소 눈금 0.01mm, 긴 바늘 1회전에 대한 스핀들 작동 1mm, 측정범위 20mm의 것이 사용되는데 그 개수는 1개로부터 2개 내지 3개가 사용될 수 있다.

하중장치는 자동차 또는 트레일러와 같은 소요의 반발력을 얻을 수 있는 장치로써, 요건은 그 지지점을 재하판(12)의 바깥쪽 끝에서 1m 이상 떨어져 설치할 수 있는 것으로 한다.

한편, 침하량 측정장치(16)는 재하판(12)의 침하량을 측정하는 것으로써 지지보(17)와 지지각(19)으로 이루어져 있다. 지지보(17)는 적어도 길이 3m이상의 일직선형의 긴 막대로써 다이얼 게이지(14)와 연계할 수 있도록 별도의 다이얼 게이지(14)의 설치장치(14a)를 붙인 것이 채용된다. 그리고 지지각(19)은지지보(17)를 지반에 대해 지탱시키는 것으로 지지보(17)의 양측에 각각 설치되되, 재하판(12) 및 하중장치 지지점으로부터 1m 이상 떨어진 곳에 설치되는 것이 보통이다.

이 때, 지지보(17)가 적어도 3m 이상의 길이를 가져야 하기 때문에 일체의 막대로써 지지보(17)를 준비할 경우에는 운반하거나 사용, 취급하기가 쉽지 않다. 이에, 앞서도 기술한데로 지지보(17)는, 적어도 두 개 이상의 조각으로 분할하여 필요시 상호 조립되어 하나의 지지보(17)를 형성할 수 있도록 하고 있다.

이를 위해 본 고안에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 제1 및 제2분할지지보(17a,17b)를 준비하고, 제1분할지지보(17a)에는 제2분할지지보(17b)가 부분적으로 슬라이딩 삽입될 수 있도록 하는 삽입홈(18)을 마련하고 있다. 따라서 작업자는 현장에서 제2분할지지보(17b)의 단부를 제1분할지지보(17a)의 삽입홈(18)으로 슬라이딩 삽입시켜 하나의 지지보(17) 형태를 완성한 후, 평판재하시험기(10)로써 활용하면 된다.

이 때, 분할지지보(17a,17b)의 개수가 3개가 되거나 혹은 4개 이상이 되더라도 무방하다. 다만, 볼트식이 아닌 슬라이딩 삽입식의 조립구조를 가짐으로써 평판재하시험에의 준비 노력이나 시간을 현격하게 줄일 수 있게 되는 것이다.

물론, 지지보(17)를 자동차의 안테나(이를 "텔레스코픽 바아"라 함)식으로 구성한다면 현장에서 보다 쉽게 지지보(17)를 준비할 수 있는 이점이 있을 것이다. 도 2를 보면 제1 및 제2분할지지보(17a,17b)의 단면 형상이 한글 "ㄱ"자의 형태로 되어 있지만 도 3에 도시된 것처럼 "ㄷ"자의 형태에도 적용될 수 있다. 참고적으로, 실시예인 도 3의 도면을 보면, 제1 및 제2분할지지보가 각각 참조부호 117a 및 117b로 되어 있고 제1분할지지보(117a)에 형성된 삽입홈이 참조부호 118로 되어 있다.

다음은, 위에서 기술한 평판재하시험기(10)를 이용하여 평판재하시험을 하는 시험방법에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 지반에 굵은 골재가 나타나 있지 않은 균일한 장소를 택해 주걱이나 손삽 등으로 지반이 교란 되지 않게 주의하여 수평을 고른다(S11). 필요시 모래(표준사)를 엷게 깔 수도 있다. 그런 다음, 수평하게 고른 지반 위에 재하판(12)을 배치한다(S12). 이 때, 시험에 맞는 크기의 재하판(12)을 선택하도록 한다.

재하판(12)이 배치되면 재하판(12) 위에 잭(13)을 배치한 후(S13), 하중장치와 조합한다(S14). 하중장치로는 주변에서 흔히 접할 수 있는 포크레인 등이 사용될 수 있는데, 포크레인을 이동시켜 재하판(12)의 중앙에 정착시킨다.

그리고는 침하량 측정장치(16)를 배치한다(S15). 즉, 앞서 기술한데로 제2분할지지보(17b)의 단부를 제1분할지지보(17a)의 삽입홈(18)으로 슬라이딩 삽입시켜 길이 3m 정도의 지지보(17)를 형성한 후, 수평상태로 배치하고 그 단부로 지지각(19)을 설치한다. 그런 다음, 다이얼 게이지(14)를 부착한다(S16). 다이얼 게이지(14)의 부착시 별도의 설치장치(14a, 마그네틱 홀더 등)가 필요할 수도 있다.

다이얼 게이지(14)의 부착이 완료되면, 재하판(12)으로 예비하중을 가하여 약간 이완되어 있는 지반을 안정시키고 하중을 "0"으로 되돌려 푼다(S17). 그리고는 다이얼 게이지(14)를 제로(Zero) 세팅한다(S18).

준비가 완료되면, 하중장치를 통해서 일정하게 하중을 가하여(S19), 하중값과 다이얼 게이지(14)에 나타나는 침하량을 계산한다(S20). 하중 재하방법은 정적방법으로 5 내지 6 단계에 의해서 재하하여 이에 의한 침하량이 양측 다이얼 게이지(14)에서 3/100mm 이내의 범위로 변화가 있을 때 다음 단계의 하중을 가하고 최종단계의 하중에서는 재하 후 침하량이 허용 범위내로 변화할 때 하중을 각 단계별로 풀어 회복 변화량을 측정한다.

그리고는 최종적으로 측정값을 정리 및 계산함으로써 평판재하시험을 완료할 수 있게 된다(S21).

이와 같이, 본 고안에 의하면, 지지보(17)의 조립방식을 볼트식에서 슬라이딩 삽입식으로 개선함으로써 볼트 관리에 따른 손실을 제거하는 한편 평판재하시험 준비에 따른 노력 및 시간을 현격하게 감소시켜 시험에의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이상 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명하였으나, 본 고안이 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 실시예를 보면, 분할지지보(17a,17b)들의 형태가 "ㄱ" 및 "ㄷ"자에 대한 예를 도시하고 있지만, 원형봉이나 사각봉, 혹은 삼각봉 등에도 충분히 적용될 수 있다. 따라서 분할지지보(17a,17b)들의 단면 형상은 어떠한 것이라도 본 고안의 사상 범주 안에 들게 된다.

전술한 실시예의 도면을 보면, 제2분할지지보(17b)의 삽입단에 단턱이 형성되어 있으나 이는 편의상 도시한 것일 뿐, 단턱이 형성되지 않을 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 지지보의 조립방식을 볼트식에서 슬라이딩 삽입식으로 개선함으로써 볼트 관리에 따른 손실을 제거하는 한편 평판재하시험 준비에 따른 노력 및 시간을 현격하게 감소시켜 시험에의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 평판재하시험 대상의 지반에 배치되는 재하판과;

   상기 재하판 상에 배치되어 측정용 하중을 전달하는 잭과;

   다이얼 게이지와;

   상기 다이얼 게이지와 연계되어 상기 재하판의 침하량을 측정하되 길이조절가능한 지지보와, 상기 지지보를 상기 지반에 지지하는 지지각을 갖는 침하량 측정장치와;

   상기 잭을 통해 상기 재하판으로 하중을 전달하는 하중장치를 포함하는 평판재하시험기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지보는 적어도 두개 이상의 조각으로 분할되어 슬라이딩 삽입식으로 상호 착탈가능하게 결합되는 분할지지보들로 이루어져 있으며;

   어느 하나의 분할지지보에는 다른 하나의 분할지지보가 슬라이딩 삽입되는 삽입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판재하시험기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 지지보는 텔레스코픽 바아로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판재하시험기.
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