KR20150070862A - 수평재하 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파일의 수평하중을 증대시키고, 동시에 압축 및 인장하중의 저항능력도 증대시킬 수 있도록 한 수평재하 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수평재하 시험장치는 H빔이 종횡으로 결합된 프레임과; 상기 프레임의 일측에 고정 설치되는 스틸바와; 상기 스틸바에 고정 설치되는 유압장치와; 상기 스틸바와 유압장치 간에 고정 설치되는 로드셀로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

수평재하 시험장치{piles loading tester}

본 발명은 수평재하 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 상부구조물의 하중을 원하는 지지층에 전달하거나 하중을 지지하기 위한 목적으로 파일은 현장에서 많이 활용된다.

그러므로 이 같은 목적에 부합되도록 파일을 활용하기 위해서는 파일과 지반의 상호역학 거동 특성에 대해 살펴보아야 한다.

그러나 국내, 외의 파일관련 연구를 살펴보면, 대부분이 단항으로 설치된 파일에 관해서만 연구가 진행되고 있는 실정이며, 수직하중에 관해서는 많은 연구가 진행되어 왔으나, 수평하중에 대해서는 연구가 다소 미흡한 실정이다.

또한, 파일의 수평지지 특성은 파일의 설치각도와 설치간격 등 파일의 설치방법을 어떻게 적용하여 지반 내에 설치하는가에 따라 달라지나, 이 같은 연구 역시 매우 미흡한 실정이다.

이 같은 파일의 수평지지특성을 파악하기 위해서는 현장시험을 통한 연구가 바람직할 것이다.

그러나 현장시험을 수행하는 경우에는 경제적, 시간상으로 많이 소요되는 문제가 있으며, 다양한 파일의 설치조건을 적용하는 데 많은 제약조건이 있는 문제가 있다.

그러므로 대부분의 파일의 수평지지특성에 연구는 현장지반을 적정 상사율(Scale effect)을 적용한 모형시험 방법을 통해 수행되고 있다.

모형시험을 통해 파일의 수평지지특성을 파악하기 위해서는 하중재하 장치가 중요하다.

이는 하중재하속도와 재하각도에 따라 파일의 지지력이 달라지기 때문이다.

또한, 수평하중을 가하는 경우에는 파일 내 위치한 하중 작용점의 위치에 따라 지지력이 달라지므로, 이 역시 중요하다.

도 1은 종래의 모형시험시 개요도를 나타낸 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이, 단항 또는 군형태로 설치된 파일을 대상으로 파일의 수직 지지특성에 관한 연구를 수행하는 데는 문제가 없다.

그러나 수평하중을 받는 파일의 지지특성에 관해서 모형시험을 수행하는 경우에는 수직하중을 받는 경우와는 다를 수 있다.

현장시험과 동일하게 시험과정을 모사한 모형시험을 수행하는 경우, 도 2에서 보는 바와 같이, 단항인 파일에 대한 수평지지 특성에 관해서만 시험이 가능하다.

이는 재하시험 장치와 지반 내 단항으로 설치된 파일두부의 구조적인 문제 때문이다.

도 3은 종래의 수평하중을 받는 단항 또는 군형태의 파일을 대상으로 모형시험을 수행하는 경우의 개요도를 나타낸 것이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 단항인 경우에 대해서는 수직하중을 받는 파일과 같이 하중장치를 통해 지반에 설치된 파일두부에 수평하중을 가하면 될 것이다.

그러나 군형태로 지반 내 설치된 파일의 경우에는 각각의 파일두부에 하중을 동시에 가해야 하나, 종래의 모형시험에서 활용한 하중재하 장치로는 불가능하다(도 3b).

또한, 수직하중을 가하는 경우와 같이 군파일의 두부에 모형 캡(또는 모형 전면기초)을 설치하여 파일 두부들을 고정하는 경우에는 도 4에서 보는 바와 같이, 파일두부가 고정조건인 경우에 대해서만 시험이 가능하고, 힌지조건에 대해서는 시험을 수행하는데 문제가 있다.

또한, 진동하중을 파일 상부에 가하는 경우 역시 파일 두부를 고정해야 하나, 종래의 재하장치의 구조로는 완전하게 고정할 수 없는 문제가 있고, 수평하중으로 인해 모형 캡에 수평변위가 발생하는 경우 지반과 파일의 경계면에는 전단저항력이 발휘되어(도 5), 파일의 수평지지특성이 실제 파일특성과 다를 수 있다.

따라서 이 같은 보다 모형시험결과를 현장 적용하기 위해서는 이 같은 문제가 해결된 시험장치를 활용해야 할 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 마이크로파일의 수평하중을 증대시키고, 동시에 압축 및 인장하중의 저항능력도 증대시킬 수 있도록 한 수평재하 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수평재하 시험장치는 H빔이 종횡으로 결합된 프레임과; 상기 프레임의 일측에 고정 설치되는 스틸바와; 상기 스틸바에 고정 설치되는 유압장치와; 상기 스틸바와 유압장치 간에 고정 설치되는 로드셀로 구성됨을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수평재하 시험장치는 마이크로파일의 수평하중을 증대시키고, 동시에 압축 및 인장하중의 저항능력도 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 수직하중이 작용하는 경우의 모형시험 개요도,
도 2는 종래의 수평하중을 받는 파일 지지특성에 관한 모형시험 개요도,
도 3은 종래의 수평하중을 받는 단항 또는 군형태의 파일을 대상으로 모형시험을 수행하는 경우의 개요도,
도 4는 종래의 수평하중을 받는 고정조건의 군파일 시험 개요도,
도 5는 종래의 모형 기초와 지반 지표면의 경계면에 작용하는 힘의 관계를 도시한 개요도,
도 6은 본 발명에 따른 수평재하 시험장치를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 수평재하 시험장치를 도시한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 수평재하 시험장치를 도시한 측면도.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 수평재하 시험장치를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 수평재하 시험장치를 도시한 평면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 수평재하 시험장치를 도시한 측면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수평재하 시험장치(A)는 H빔이 종횡으로 결합된 프레임(10)과; 상기 프레임의 일측에 고정 설치되는 스틸바(20)와; 상기 스틸바(20)에 고정 설치되는 유압장치(30)와; 상기 스틸바(20)와 유압장치(30)간에 고정 설치되는 로드셀(40)로 구성된다.

또한, 상기 프레임(10)의 양측에 바퀴(50)가 고정 설치된다.

즉, 본 발명에 따른 수평재하 시험장치(A)는 프레임(10)과 스틸바(20)와 유압장치(30) 및 로드셀(40)이 유기적으로 결합된 장치이다.

여기서, 도 6은 2열 이상의 군형태로 설치된 파일이 지반에 설치된 경우를 모사하여 모형시험을 수행하는 경우에 활용한 수평재하 시험장치를 나타낸 것이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 수평재하 시험장치(A)의 프레임(10)에는 2열 이상의 파일두부 고정장치(60)가 설치되어, 지반내 설치된 파일에 수평하중을 동시에 가할 수 있도록 하고 있다.

그리고 상기한 프레임(10)의 측면에는 4개의 바퀴(50)가 설치되어, 상기 수평재하 시험장치(A)와 모래토조(미도시)와의 경계면에 작용하는 마찰효과를 최대한 발휘되지 않도록 한다.

본 발명에 따른 수평재하 시험장치(A)는 로드셀(40)이 설치된 유압장치(30)와 스틸바(30)로 연결되어, 수평하중을 가하는 경우 설치된 파일의 수평지지력을 계측할 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 수평재하 시험장치(A)는 실내시험시 군형태인 파일의 수평지지력을 측정하는 데 종래의 하중재하 장치보다 현장에 가깝도록 설계되며, 종래의 시험장치가 내재하고 있는 문제점을 보완함으로써 보다 실제파일이 지반에서 발휘할 수 있는 지지력과 유사하도록 하였다는 점이 큰 장점이라 할 수 있다.

또한, 도 8에서 보는 바와 같이 파일두부 고정장치(60)가 있어 정적 또는 동적하중을 적용하는 데 전혀 문제가 되지 않으며, 파일두부가 힌지 또는 고정조건인 경우에도 시험할 수 있는 작용효과가 있다.

10: 프레임 20: 스틸바
30: 유압장치 40: 로드셀
50: 바퀴 60: 파일두부 고정장치
A: 수평재하 시험장치

Claims (2)

1. H빔이 종횡으로 결합된 프레임(10)과;
   상기 프레임(10)의 일측에 고정 설치되는 스틸바(20)와;
   상기 스틸바(20)에 고정 설치되는 유압장치(30)와;
   상기 스틸바(20)와 유압장치(30) 간에 고정 설치되는 로드셀(40)로 구성됨을 특징으로 하는 수평재하 시험장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임(10)의 양측에 바퀴(50)가 고정 설치됨을 특징으로 하는 수평재하 시험장치.
   
   
   

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