KR20080064466A - Quality control system for driven piles using displacement measuring mark - Google Patents
Quality control system for driven piles using displacement measuring markInfo
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Abstract
Description
도1은 본 발명에 이용되는 변위측정마크의 구체적 실시예로서 직각삼각형이 다수 개 배열되어 있는 경우를 도시하고 있다.1 shows a case where a plurality of right triangles are arranged as a specific example of the displacement measuring mark used in the present invention.
도2는 스캔라인의 함수식을 구하기 위하여 설정된 좌표계와 직각삼각형에 대한 정보를 도시하고 있다.2 shows information about a coordinate system and a right triangle set to obtain a function of a scan line.
도3a 및 도3b는 n 번째 직각삼각형의 수평선과 사선의 함수식을 구하기 위한 그래프를 도시하고 있다.3A and 3B show graphs for obtaining a functional formula of a horizontal line and an oblique line of an nth right triangle.
도4는 라인스캔 카메라(200)의 CCD에 포착된 변위측정마크의 이미지를 도시하고 있다.4 shows an image of the displacement measuring mark captured by the CCD of the
도5는 스캔라인의 중앙 좌표를 구하기 위한 그래프를 도시하고 있다.5 shows a graph for obtaining the center coordinates of the scan line.
도6은 일반적인 좌표변환을 설명하기 위한 그래프를 도시하고 있다.6 shows a graph for explaining general coordinate transformation.
도7a 및 도7b는 변위측정마크의 다른 실시예를 각각 도시하고 있다.7A and 7B show another embodiment of the displacement measurement mark, respectively.
도8은 본 발명의 구성요소를 도시하고 있다.Figure 8 illustrates the components of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:변위측정마크100: displacement measurement mark
200:라인스캔 카메라200: line scan camera
300:휴대용컴퓨터300: portable computer
11:파일11: File
기술분야Field of technology
본 발명은 항타 파일의 품질을 분석하여 관리하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 변위측정마크, 라인스캔 카메라, 및 휴대용컴퓨터로 구성되어, 항타 파일의 변위, 항타응력, 항타에너지, 지지력, 및 항타 해머의 낙하고를 산정하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a system for analyzing and managing the quality of a driving file, and more particularly, comprising a displacement measuring mark, a line scan camera, and a portable computer, and the displacement of the driving file, driving stress, driving energy, bearing force, and driving. It is characterized by calculating the fall of a hammer.
종래기술Prior art
종래의 경우 모눈종이와 사인펜을 이용하여 수작업으로 항타 파일의 관입량을 측정하였다.In the conventional case, the penetration amount of the driving pile was measured manually using a grid paper and a sine pen.
다시 말하면, 모눈종이를 관입되는 파일의 일측면에 부착하고 작업자가 직접 사인펜을 들고 항타되는 파일 바로 옆에 서서 사인펜을 모눈종이에 갖다 대는 방법으로 관입량 측정이 이루어졌다.In other words, the penetration measurements were made by attaching the graph paper to one side of the infiltrating pile, the operator directly holding the sign pen, standing next to the file being driven, and placing the sign pen on the grid paper.
따라서, 작업자는 항상 위험한 작업 환경에 노출될 수밖에 없었으며, 과다한 측정오차가 발생하고 작업자에 따른 편차도 매우 심하여 측정된 데이터를 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, the operator was always exposed to a dangerous working environment, excessive measurement error occurs and the deviation by the operator is very severe, there was a problem that the measured data can not be trusted.
이와 같이 종래의 수작업에 의한 측정방법은 안전사고의 위험성과 함께 데이터의 신뢰도가 저하되는 바, 이를 대체할 수 있는 새로운 시스템의 도입이 절실히 요구되고 있는 실정이다.As such, the conventional manual measurement method is deteriorated in the reliability of the data with the risk of safety accidents, it is urgently required to introduce a new system that can replace this.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 안전사고의 위험성을 제거함은 물론 단순히 항타 파일의 관입량 측정에만 그치는 것이 아니고, 항타 파일의 변위, 항타응력, 항타에너지, 지지력, 및 항타 해머의 낙하고를 통합적으로 산정하여 항타품질을 종합적으로 분석할 수 있는 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention not only eliminates the risk of safety accidents, but also merely measures the penetration amount of the driving pile, and the displacement of the pile pile, the driving stress, the driving energy, the supporting force, and the driving hammer. The purpose of this study is to provide a system that can comprehensively analyze the drive quality by integrating Calculation.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명은 다음과 같이 구성된다.The present invention created to achieve the above object is configured as follows.
본 발명은 관입되는 파일(11)의 표면에 부착되는 변위측정마크(100); 상기 변위측정마크(100)의 이동을 연속적으로 촬영하는 라인스캔 카메라(200); 및, 상기 라인스캔 카메라(200)와 연결되어 상기 라인스캔 카메라(200)에서 촬영된 영상자료를 수신하고, 수신된 영상자료를 이용하여 연산작용을 하는 소프트웨어가 내장된 휴대용컴퓨터(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a
상기 구성요소 가운데 변위측정마크(100)는 라인스캔 카메라(200)의 스캔라 인 방향에 대하여 동일한 크기와 형상을 가지는 좌우비대칭 도형들이 일정한 간격으로 다수 개 반복적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.The
상기 구성요소 가운데 휴대용컴퓨터(300)는 변위측정마크(100)의 좌표계를 설정하고, 시간 t=0 일 때 상기 변위측정마크(100)의 n 번째(n = ...,-3,-2,-1,0,1,2,3,....) 도형을 형성하는 두 선의 일반적인 함수식을 구하는 단계; 상기 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인과 상기 변위측정마크(100)의 n 번째 도형을 형성하는 두 선의 교점의 일반식을 구하는 단계; 상기 두 교점의 일반식으로부터 임의의 n 에 대한 교점의 거리비를 두 개 구하는 단계; 상기 두 개의 거리비에 의하여 상기 n 에 대하여 일반식으로 표현하는 기울기 a 와 y 절편 b 를 가지는 상기 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인의 함수식을 구하는 단계; 상기 라인스캔 카메라(200)를 이용하여 파일(11)과 함께 움직이는 상기 변위측정마크(100)를 연속적으로 촬영한 영상자료로부터 거리비를 두 개 구하는 단계; 상기 촬영된 영상자료로부터 구한 두 개의 거리비를 상기 기울기 a 와 y 절편 b 의 일반식에 대입하여 상기 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인 함수식을 구하는 단계; 상기 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인 함수식에 의하여 스캔라인의 중앙 좌표 Pc를 구하는 단계; 및, 시간 t = 0 에서 t = t 사이의 임의의 시간에 대하여 구해진 스캔라인의 중앙 좌표들 사이의 상대적인 변위와 회전각을 구하는 단계;를 통하여 파일의 수직 이동거리, 수평 이동거리, 및 회전변위를 구하는 것을 특징으로 한다.The
또한 휴대용컴퓨터(300)는 항타응력, 항타에너지, 지지력, 및 항타 해머의 낙하고를 산정하는 연산작용도 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific embodiments of the present invention.
우선, 본 발명에 따른 라인스캔 카메라(200)와 변위측정마크(100)를 이용하여 변위를 측정하는 원리를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.First, the principle of measuring displacement by using the
이와 같은 원리는 본 출원인이 이미 등록을 받은 바 있는 등록특허 제10-0437275호에 개시된 바와 동일하나 여기서 한 번 더 기재하도록 한다.This principle is the same as that disclosed in the Patent No. 10-0437275, the applicant has already registered, but will be described here again.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명에 따른 변위측정마크(100)의 하나의 실시예인 직각삼각형마크의 형상에 대하여 설명한다. 이 변위측정마크는 흑백의 직각삼각형이 상하로 연속하여 반복적으로 배치되어 있다. 직각삼각형의 높이는 H이고 밑변의 길이는 W이다. 첨부 도면들에는 도면 설명을 위하여 흑색대신에 해칭으로 도시되어 있다. 이와 같은 형상을 갖는 변위측정마크(100)는 관입되는 파일의 표면에 고정적으로 부착된다. 과입되는 파일은 평면상에서 수직운동, 수평운동 또는 회전운동을 한다. 변위측정마크(100)의 면에 수직한 방향으로 라인스캔 카메라(200)가 변위측정마크(100)로부터 원거리에 이격되어 설치되고, 라이스캔 카메라(200)의 촬영에 의하여 변위측정마크의 이미지(Image)가 도 4에 나타낸 바와 같이 여러 개의 흑백의 띠가 반복된 형태로 CCD(Charge Coupled Device)에 형성되고, 이러한 영상자료는 휴대용컴퓨터(300)로 전송된다.First, the shape of a right triangle mark, which is one embodiment of the
도 2를 참고하면, 변위측정마크(100) 상의 좌표계를 (XM,YM)이라 하고, 좌표계 (XM,YM)에 대하여 반시계방향으로 45도 회전된 좌표계를 (XN,YN)으로 정의한다. 좌표계(XM,YM)에 대한 좌표계(XN,YN)의 회전각 45도는 이해와 계산을 용이하게 하기 위한 것이며, 회전각은 임의로 설정될 수 있다. 라인스캔 카메라(200)의 CCD에 해당되는 스캔라인의 함수식을 좌표계(XN,YN))에서 표현하여 y = ax + b로 정의한다. 이 때 변위측정마크(100) 상의 직각삼각형의 밑변인 수평선과 사선의 함수식은 좌표계(XN,YN)에서 표현하면 수학식1과 수학식2와 같다. 여기서, 수평선은 직각삼각형의 밑변이 연장된 직선, 사선은 직각삼각형의 빗변이 연장된 직선을 표현한 것이다. 이하의 설명에서도 마찬가지이다. 또한, 이하의 설명에서 수직선은 직각삼각형의 높이를 연장한 직선을 표현한 것이다. Referring to FIG. 2, the coordinate system on the
이와 같은 수학식1과 수학식2가 유도되는 과정을 살펴본다. 우선 도 3a를 참고로 하여 수학식1을 유도한다. 도 3a에서 n번째 수평선 ynL은 좌표계(XN,YN)에 대하여 135도 만큼 기울어져 있으므로 기울기는 -1의 값을 갖는다. 다음으로 y절편인 b1을 구하면 Ob1 2 = OC2 + cb1 2의 관계로부터 OC = Cb1 = nH 이므로 b1 = Ob1 = 가 된다. 따라서, n번째 수평선의 함수식은 수학식1과 같이 된다. The process in which
다음으로 도 3b를 참고로 하여 수학식2를 유도한다. n번째 사선의 함수식을 ynU = a2x + b2라 하면, n번째 사선는 0번째의 수평선인 y0L = -x를 OC(, )만큼 평행이동시키고 C점을 중심으로 θ만큼 회전시킨 함수가 된다. 따라서, 후술하는 수학식16을 이용하면, n번째 사선의 좌표변환은 수학식3과 같이 된다. Next,
여기서, , 이다. 수학식3에서 구한 x'와 y'를 0번째 수평선의 함수식인 y0L = -x에 대입하여 정리하면, 수학식2가 얻어진다.here, , to be. When x 'and y' obtained from Equation 3 are substituted into y 0L = -x, which is a function of the 0th horizontal line,
수학식1과 수학식2에서 n은 수평선과 사선이 좌표계(XN,YN)의 원점과 교차할 때 0이 되며, n이 0인 수평선과 사선의 위에 위치하는 수평선과 사선은 1씩 증가하는 양의 정수이고, 아래에 위치하는 수평선과 사선은 1씩 감소하는 음의 정수이다.In
다음으로, 스캔라인 y = ax + b와 변위측정마크의 수학식1로 주어지는 n번째 수평선 ynL과 수학식2로 주어지는 n번째 사선 ynU의 교점을 각각 구하면 수학식4와 수학식5가 된다. 수학식4는 스캔라인과 n번째 수평선과의 교점의 좌표값이며, 수학식5는 스캔라인과 n번째 사선과의 교점의 좌표값이다.Next, the intersection of the nth horizontal line y nL given by
이와 같이 스캔라인과 변위측정마크의 수평선과 사선의 교점을 알면, 스캔라인과 겹쳐지는 힌띠와 검정띠의 길이를 알 수 있다. 따라서, 검은띠와 흰띠의 길이비를 다음의 수학식6과 같이 구할 수 있다. Thus, knowing the intersection of the horizontal line and the oblique line of the scan line and the displacement measurement mark, it can be seen the length of the hinge band and the black band overlapping the scan line. Therefore, the length ratio of the black band and the white band can be obtained as shown in Equation 6 below.
여기서, lnL은 검은띠의 길이로 PnL에서 PnU까지의 거리이고, lnU은 흰띠의 길이로 P(n+1)L에서 PnU까지의 거리를 나타낸다. Here, l nL represents the distance from P nL to P nU with the length of the black band, and l nU represents the distance from P (n + 1) L to P nU with the length of the white strip.
임의의 n과 m에 대하여 두 개의 Ln과 Lm을 알 수 있으면, 스캔라인의 함수의 기울기와 y절편인 a와 b를 알 수 있다. 알고 있는 두 개의 흑백의 길이비를 각각 Ln과 Lm이라고 하면, Ln과 Lm은 수학식7과 수학식8이 된다. If we know two L n and L m for any n and m, we know the slope and y-intercept a and b of the function of the scanline. If two known length ratios of black and white are L n and L m , respectively, L n and L m are equations (7) and (8).
수학식7과 수학식8을 a와 b로 나타내면, a와 b는 다음의 수학식9와 수학식10이 된다.Equations 7 and 8 are represented by a and b, and a and b are the following equations (9) and (10).
이와 같은 수학식9와 수학식10에서 a와 b가 구해지므로 스캔라인의 함수 y = ax + b를 알 수 있게 된다. 이에 따라, 구해진 a와 b를 이용하면 스캔라인과 변위측정마크(100)의 상대적인 위치를 알 수 있다.Since a and b are obtained from Equations 9 and 10, the function y = ax + b of the scan line can be known. Accordingly, using the obtained a and b it can be seen the relative position of the scan line and the displacement measurement mark (100).
다음으로 도 4를 참고로 하여 라인스캔 카메라(200)의 CCD에 포착된 이미지로부터 변위를 구하는 과정에 대하여 설명한다. CCD의 중앙부근에 위치하는 흑백 사이의 5개의 끝단을 통하여 두 개의 흑백 사이의 길이비를 알 수 있다. 편의상 CCD의 중앙에서 바로 아래에서 백에서 흑으로 바뀌는 경계를 n = 0으로 정한다. 이에 따라, 수학식11과 같은 두 개의 길이비를 구할 수 있다.Next, a process of obtaining a displacement from an image captured by the CCD of the
L0와 L1은 길이의 비이므로 단위가 없는 무차원의 값이다. 이 L0와 L1의 두 개의 길이비의 값과 변위측정마크의 크기인 밑변의 길이 W와 높이 H를 이용하여 스캔라인의 함수 y = ax + b의 a와 b를 구한다. 즉, 수학식9와 수학식10에 L0, L1, W, H의 값을 대입하면, 다음의 수학식12와 수학식13의 계산에 의하여 a와 b의 값이 구해진다. 따라서, 이상과 같이 스캔라인의 함수를 구할 수 있다. Since L 0 and L 1 are ratios of lengths, they are dimensionless. Using the values of the two length ratios of L 0 and L 1 and the length W and height H of the base of the displacement measurement mark, a and b of the function y = ax + b of the scan line are obtained. That is, when the values of L 0 , L 1 , W, and H are substituted into the equations (9) and (10), the values of a and b are obtained by the calculations of the following equations (12) and (13). Therefore, the function of the scan line can be obtained as described above.
다음으로는 도 5를 참조하여 스캔라인의 중앙의 좌표를 구한다. 스캔라인과 0번째 수평선인 y0L의 교점을 P0L이라하고, 스캔라인과 1번째 수평선인 y1L의 교점을 P1L이라 하면, 스캔라인의 중앙좌표인 Pc는 P0L과 P1L을 R대 1-R로 내분하는 점이 되므로 수학식14로 주어진다.Next, the coordinates of the center of the scan line are obtained with reference to FIG. 5. If the intersection of the scan line and the 0th horizontal line y 0L is called P 0L , and the intersection of the scanline and the first horizontal line y 1L is P 1L , the center coordinate of the scan line P c is P 0L and P 1L . It is given by Equation 14 since the point is divided by 1-R.
여기서, 이다. 수학식4로부터 P0L은 이고, P1L은 이므로 이 값들을 수학식14에 대입하여 정리하면 스캔라인의 중앙 좌표인 Pc는 수학식15와 같다.here, to be. From Equation 4, P 0L is P 1L is Therefore, by substituting these values into Equation 14, P c which is the center coordinate of the scan line is shown in Equation 15.
다음으로는 도 6을 참고로 하여 좌표계의 좌표변환에 대하여 설명한다. 즉, 스캔라인의 중앙을 기준으로 변위측정마크의 운동을 설명하기 위하여는 스캔라인에 고정된 좌표계로의 좌표변환이 필요하다. 일반적인 좌표변환방법은 다음과 같다. 도 6에서와 같이, (X,Y) 좌표계에서 (Ox,Oy) 만큼 원점이 이동한 후 θ만큼 회전한 새로운 좌표계 (X',Y')를 정의한다. (X,Y) 좌표계에서 표현된 점 (x,y)를 (X',Y') 좌표계에서 표현한 점 (x',y')는 다음의 수학식16으로 주어진다.Next, the coordinate transformation of the coordinate system will be described with reference to FIG. 6. That is, in order to explain the movement of the displacement measuring mark relative to the center of the scan line, a coordinate transformation to a coordinate system fixed to the scan line is required. The general coordinate transformation method is as follows. As shown in FIG. 6, a new coordinate system (X ', Y') rotated by θ after the origin moves by (O x , O y ) in the (X, Y) coordinate system is defined. The point (x ', y') expressed in the (X, Y) coordinate system and the point (x ', y') expressed in the (X ', Y') coordinate system is given by the following equation (16).
스캔라인의 중앙을 원점으로 하고, 스캔라인의 상방향을 y축으로 하는 좌표 계(XC,YC)를 정의하고 이 좌표계에서 표현하면 된다.The coordinate system (X C , Y C ) having the center of the scan line as the origin and the y direction as the upper direction of the scan line may be defined and expressed in this coordinate system.
시간이 t=0일 때의 스캔라인의 중앙의 좌표 Pc0는 각 파라미터의 값들을 아래첨자 0으로 하면 수학식15로부터 다음의 수학식17이 된다.The coordinate P c0 of the center of the scan line when the time is t = 0 is expressed by the following equation 17 from the equation 15 when the values of each parameter are subscript 0.
다음으로 t=t일 때의 스캔라인의 중앙의 좌표 Pct는 각 파라미터의 값들을 아래첨자 t로 하면, 수학식15로부터 다음의 수학식18이 된다.Next, the coordinate Pct at the center of the scan line when t = t is expressed by Equation 15 from Equation 15 when subparameter t is set to the value of each parameter.
처음에 정의한 변위측정마크의 좌표계인 (XM,YM)에 대하여 45도 기울어진 좌표계인 (XN,YN)에서 표현된 시간 t=t일 때의 t=0에 대한 상대적 변위를 t=0일때의 (XC,YC) 좌표계에서 나타내면 θ0 = tan-1a0이고, 두 좌표계간의 회전은 θ0 - π/2이므로 수학식19가 된다.The relative displacement of t = 0 at time t = t expressed in the coordinate system (X N , Y N ), which is inclined 45 degrees with respect to the coordinate system (X M , Y M ) of the initially defined displacement measurement mark In the (X C , Y C ) coordinate system when = 0, θ 0 = tan -1 a 0, and the rotation between the two coordinate systems is θ 0 -π / 2.
*그리고, 상대적인 회전각은 이 된다.And the relative rotation angle Becomes
이상은 도 1에 도시된 삼각형마크를 이용한 변위측정 원리에 대하여 설명하였으며, 이러한 일련의 연산과정은 휴대용컴퓨터(300)에 내장된 소프트웨어에서 이루어지며 별도의 수작업에 의한 계산은 불필요하다.The above has been described the principle of displacement measurement using the triangle mark shown in Figure 1, this series of calculation process is made in the software embedded in the
본 발명에 따른 변위측정마크(100)는 직각삼각형마크가 아닌 다른 형상의 마크도 라인스캔 카메라에 의한 변위측정이 가능하며, 도 7a 또는 도 7b는 본 발명에 따른 변위측정마크(100)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 7a는 밑변과 높이가 수직하는 두 개의 직선과 두 직선의 끝점이 곡선으로 연결되어 있는 다수의 도형이 연속적으로 배열된 마크를 나타내고, 도 7b는 도 1의 삼각형마크들이 일정한 간격(h)만큼 이격되어 배열되어 있는 마크를 나타낸다. 도 7a 또는 도 7b는 본 발명에 따른 변위측정마크(100)의 대표적인 실시예들이며, 본 발명의 변위측정마크들은 이들에 한정되지 않으며 다양한 변형예들이 존재한다. 본 발명의 변위측정마크는 동일한 크기와 형상을 갖고 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인 방향에 대하여 좌우 비대칭인 도형이 일정한 간격으로 다수 개 반복적으로 배열되어 있는 모든 마크들을 포함한다.
지금부터는 도 8에 도시된 변위측정마크(100)를 이용한 항타품질 분석시스템을 설명한다. Now, a driving quality analysis system using the
휴대용컴퓨터(300)는 상기한 변위측정 원리에 따라 아래와 같은 과정을 수행 하게 된다.The
(1) 파일에 부착된 변위측정마크(100)의 좌표계 (XM,YM) 및 (XN,YN)를 설정하고, 시간 t=0 일 때 상기 변위측정마크(100)의 n 번째(n = ...,-3,-2,-1,0,1,2,3,....) 도형을 형성하는 두 선의 일반적인 함수식을 구한다.(1) Set the coordinate systems (X M , Y M ) and (X N , Y N ) of the
(2) 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인과 상기 변위측정마크(100)의 n 번째 도형을 형성하는 두 선의 교점의 일반식을 구한다.(2) Line scan The general formula of the intersection of the scan line of the
(3) 상기 두 교점의 일반식으로부터 임의의 n 에 대한 교점의 거리비를 두 개 구한다.(3) From the general formula of the two intersection points, two distance ratios of intersection points for n are obtained.
(4) 상기 두 개의 거리비에 의하여 상기 n 에 대하여 일반식으로 표현하는 기울기 a 와 y 절편 b 를 가지는 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인의 함수식을 구한다.(4) A function equation of the scan line of the
(5) 라인스캔 카메라(200)를 이용하여 파일(11)과 함께 움직이는 변위측정마크(100)를 연속적으로 촬영한 영상자료로부터 거리비를 두 개 구한다.(5) Using the
(6) 상기 촬영된 영상자료로부터 구한 두 개의 거리비를 상기 기울기 a 와 y 절편 b 의 일반식에 대입하여 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인 함수식을 구한다.(6) The scanline function of the
(7) 라인스캔 카메라(200)의 스캔라인 함수식에 의하여 스캔라인의 중앙 좌표 Pc를 구한다.(7) The center coordinate Pc of the scan line is obtained by the scan line function equation of the
(8) 시간 t = 0 에서 t = t 사이의 임의의 시간에 대하여 구해진 스캔라인의 중앙 좌표들 사이의 상대적인 변위와 회전각을 구한다.(8) Find the relative displacement and rotation angle between the center coordinates of the scanline obtained for any time between time t = 0 and t = t.
다시 말하면 수평변위(파일의 수평 이동거리) △xt , 수직변위(파일의 수직 이동거리) △yt , 및 회전변위 를 구한다.In other words, horizontal displacement (file's horizontal movement distance) Δx t , vertical displacement (file's vertical movement distance) △ y t , and rotational displacement Obtain
아울러, 휴대용컴퓨터(300)는 파일의 수직 이동거리의 시간 미분 값으로부터 파일 상단부의 초기 최대입자속도를 계산하고, 계산된 파일 상단부의 초기 최대입자속도를 파일의 탄성계수와 곱하고 난 후 이를 파일 내 탄성파 전파속도로 나누는 과정으로 항타응력을 구한다.In addition, the
또한, 휴대용컴퓨터(300)는, In addition, the
FF EstEst = 2 × (= 2 × ( FF dd )) PilotPilot - Z × -Z × VV SPISPI
FEst : 대상 파일의 추정 작용력 F Est : Estimated force of the target file
(Fd)Pilot : 시항타 파일의 하향 축력(F d ) Pilot : Downward force of the sea term file
Z : 파일 임피던스Z: File Impedance
VSPI : 파일의 수직 이동거리의 시간 미분 값으로 구한 대상 파일의 입자속도V SPI : Particle velocity of target file determined by time derivative of vertical movement distance of file
로 표현되는 식으로 대상 파일의 추정 작용력을 구하고,Find the estimated force of the target file by the expression
DEnergyDEnergy (t) = ∫((t) = ∫ ( FF EstEst × × VV SPISPI ) ) dtdt
DEnergy(t) : 항타에너지DEnergy (t): Driven energy
로 표현되는 식으로 대상 파일의 항타에너지를 구한다.Find the driving energy of the target file by the equation
또한, 휴대용컴퓨터(300)는 시항타 파일의 하향 축력과 파일의 수직 이동거리의 시간 미분 값으로 구한 대상 파일의 입자속도를 이용하여 대상 파일의 추정 작용력을 산정하고, CASE Method에 의하여 지지력을 구하는데, CASE Method 는 아래와 같다.In addition, the
항타분석기는 1차원 파동전달이론으로 전체 항타저항력(Total Driving Resistance)을 계산한 후 이를 정적극한저항(Static Resistance)과 동적저항(Dynamic Resistance)으로 분리한다. 이들 계산방법 중 현장에서 항타와 동시에 예상지지력을 제시하는 것은 Case 방법에 의하며 다음과 같은 간략식으로 말뚝의 전체 항타저항력을 계산한다 (Rausche 등, 1985).The rudder analyzer calculates the total driving resistance by the one-dimensional wave transfer theory and then divides it into static resistance and dynamic resistance. Among these calculation methods, the projected bearing capacity at the same time as the driving force is presented by the Case method, and the total driving resistance of the pile is calculated by the following equation (Rausche et al., 1985).
RTLRTL = = RDRD + + RSRS
= (1/2)( = (1/2) ( FT1FT1 + + FT2FT2 ) + () + ( AEAE /C)(/ C) ( VT1VT1 - - VT2VT2 ) )
여기서, RTL 은 전체 항타저항력, RD 는 동적저항력, RS 는 정적극한저항력 또는 정적극한지지력, FT1 과 FT2 는 각각 시간 T1 과 T2 에 말뚝두부에서 측정된 힘, VT1 과 VT2 는 각각 시간 T1 과 T2 에 말뚝두부에서 측정된 속도, AE/C 는 말뚝의 임피던스이다. 일반적으로 가속도계와 변형률계를 설치한 위치에서 말뚝선단까지의 길이가 L 이라면, 시간 T1 은 측정된 속도가 최대인 때로 정의되며 시간 T2 는 T1 으로부터 2L/C 가 경과한 시간을 말한다. Where RTL is the total driving resistance, RD is the dynamic resistance, RS is the static limiting or static limiting force, FT1 and FT2 are the forces measured at the pile head at times T1 and T2, respectively, and VT1 and VT2 are at the time T1 and T2, respectively. The velocity measured at the pile head, AE / C, is the impedance of the pile. In general, if the length from the position where the accelerometer and the strain gauge are installed to the tip of the pile is L, the time T1 is defined as the measured speed is the maximum, and the time T2 is the time 2L / C has elapsed from T1.
Rausche 등(1985)은 말뚝의 동적저항력이 말뚝선단의 변형속도와 말뚝의 임 피던스에 비례한다고 가정하였으며, 비례계수를 Case damping 계수로 정의하였다. 이들은 말뚝 선단에서의 변형속도를 두부에서 측정된 속도로부터 계산하여 말뚝의 동적저항력을 다음과 같이 표현하였다. Rausche et al. (1985) assumed that the pile's dynamic resistance was proportional to the strain rate at the tip of the pile and the impedance of the pile, and the proportional coefficient was defined as the case damping coefficient. They calculated the strain resistance at the tip of the pile from the velocity measured at the head and expressed the dynamic resistance of the pile as follows.
RDRD = = JJ CC (( AEAE /C)Vt/ C) Vt
= = JJ CC (( AEAE /C)VT1 + / C) VT1 + FT1FT1 - - RTLRTL
여기서, JC는 Case damping 계수, Vt는 말뚝선단의 입자속도를 말한다. Where J C is the case damping coefficient and Vt is the particle velocity at the pile tip.
따라서 Case 방법에 의한 말뚝의 정적극한지지력(RS)은 전체 항타저항력(RTL)에서 동적저항력(RD)을 제거함으로써 다음 식에 의해 구할 수 있다.Therefore, the static ultimate bearing force (RS) of the pile by the Case method can be obtained by the following equation by removing the dynamic resistance (RD) from the total driving resistance (RTL).
RSRS = = RTLRTL - - RDRD
= (1/2)(1 - = (1/2) (1- JJ CC )) FT1FT1 + ( + ( AEAE /C)/ C) VT1VT1 + (1/2)(1 + + (1/2) (1 + JJ CC )) FT2FT2 - ( -( AEAE /C)/ C) VT2VT2
이 식에서 JC는 항타분석기로 측정할 수 없으므로 가정치를 이용하여야 하며 이 값은 말뚝 선단부의 지반조건에 따라 달라진다. Goble 등 (1975)은 1960~70 년대에 실시한 정적재하시험에 대해 Davisson 의 Limit Load Criterion 으로 산정한 극한지지력을 윗 식의 RS 로 대체하여 역산한 결과 지반종류에 따른 JC 값을 아래의 표와 같이 추천하고 있다. In this equation, J C cannot be measured by the drive analyzer, so an assumption value should be used. This value depends on the ground condition of the pile tip. Goble et al. (1975) is below the J C value according to the result of soil type one inversion by replacing the ultimate bearing capacity by estimating the Limit Load Criterion of Davisson for static loading test conducted in the 1960s and 1970s to the RS in the above expression table and Recommended together.
<지반종류에 따른 JC값의 범위 및 추천치> <Range and recommended value of J C value according to soil type>
또한, 휴대용컴퓨터(300)는 항타 해머의 종류, 파일의 종류 및 쿠션의 종류에 따른 파일 상단부의 초기 최대입자속도를 계산하여, 항타 해머와 파일 상단부의 초기 최대입자속도와의 상관관계를 분석하여 실제 항타 해머의 낙하고를 산정하기 위한 수식을 제공하는데, 상관관계 분석의 결과 PHC말뚝, 유압해머, 합판쿠션의 경우에는 항타 해머의 낙하고(h)와 파일 상단부의 초기 최대입자속도(Vmax )는 Vmax = 4.29 h + 1.27 로 표시되고, 강관말뚝, 유압해머의 경우에는 Vmax = 4.56 h + 1.6 으로 표시된다.In addition, the
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 내용을 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 주지관용수단의 부가나 삭제의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.As described above, the technical contents of the present invention have been described with reference to specific embodiments of the present invention, but the protection scope of the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and the scope of the present invention is not changed. In the case of various design changes, addition or deletion of well-known conventional means, it is clear that they belong to the protection scope of the present invention.
상기한 기술적 구성에 따른 본 발명은 안전사고의 위험성을 제거함은 물론 단순히 항타 파일의 관입량 측정에만 그치는 것이 아니고, 항타 파일의 변위, 항타응력, 항타에너지, 지지력, 및 항타 해머의 낙하고를 통합적으로 산정하여 항타품질을 종합적으로 분석할 수 있는 시스템을 제공하고, 산정된 데이터의 신뢰도를 향상시키고, 항타시공의 품질을 획기적으로 개선할 수 있다.The present invention according to the above technical configuration not only eliminates the risk of safety accidents, but also merely measures the penetration amount of the driving pile, and integrates the displacement of the pile pile, the driving stress, the driving energy, the bearing force, and the driving hammer. It is possible to provide a system to comprehensively analyze the driving quality by calculating, improve the reliability of the calculated data, and significantly improve the quality of the driving construction.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020070001426A KR20080064466A (en) | 2007-01-05 | 2007-01-05 | Quality control system for driven piles using displacement measuring mark |
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KR1020070001426A KR20080064466A (en) | 2007-01-05 | 2007-01-05 | Quality control system for driven piles using displacement measuring mark |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102200824B1 (en) | 2020-09-01 | 2021-01-12 | (주)영신디엔씨 | System for real-time auto measuring penetration depth and rebound of pile using camera and accelerometer sensor |
CN113720569A (en) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 中国人民解放军国防科技大学 | Buffer airbag drop experiment measurement method and system |
KR20230054974A (en) * | 2021-10-18 | 2023-04-25 | 조성제 | Construction method for pile |
KR102528815B1 (en) * | 2022-11-29 | 2023-05-12 | 주식회사 티엠이앤씨 | Image-based displacement measurement apparatus related to pile driving |
-
2007
- 2007-01-05 KR KR1020070001426A patent/KR20080064466A/en not_active Application Discontinuation
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