고강도 콘크리트말뚝(PHC Pile)의 지지력 산정시험에는 여러가지 방법이 있습니다. 그 중 동재하시험은 정재하 시험의 단점을 해소하기 위해 개발된 방법입니다.
정재하시험의 경우 정확한 지지력을 산정할 수 있지만 시험의 소요기간이 길고 장시간의 시공중단과 재하를 위한 하중이 필요하기 때문에 비경제적인 단점이 있습니다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 말뚝의 단부에 두쌍의 변형계와 가속계를 설치하고 항타기를 통해 말뚝 두부를 가격했을때 측정된 데이터를 바탕으로 말뚝의 지지력을 산정하는 방법이 동재하시험입니다.
동재하시험은 초기항타(E.O.I.D)와 재항타(Restrike)의 2가지 방법이 있습니다.
초기항타(E.O.I.D)는 말뚝 시공직후 수행하는 시험으로 말뚝의 선단지지력을 측정함으로써 말뚝의 시공관리 기준을 정하는 목적을 가지며, 재항타(Restrike)는 일정시간이 경과한 후 초기항타 했던 파일에 다시 한 번 동재하시험을 함으로써 말뚝의 허용지지력(선단지지력+주면마찰력)을 산정하는 목적을 가진 시험입니다.
1.시험기구
1)항타장비
말뚝에 충격력을 가하기 위하여 일반적인 항타기나 유사 장비를 사용할 수 있으며, 설계 지지력을 충분히 초과하는 지지층에서의 정적 지지력을 만들어 낼 수 있는 말뚝 관입량을 유발할 수 있거나 최소 3/1000초 동안 말뚝에 타격 에너지를 작용 시킬 수 있어야 합니다. 항타기 위치는 말뚝의 두부에 대해 축방향으로, 그리고 말뚝 중심에 항타가 이루어지도록 해야 합니다.
2)가속도계
가속도계는 적분에 의해 속도로 환산되어 분석에 사용되므로 이러한 기능을 갖는 가속도계와 변환 장치가 사용되어야 합니다.
3)변형률계
변형 측정용 게이지에는 전체 변형 가능범위에서 선형 결과가 있어야 합니다. 말뚝에 설치하는 힘 또는 변형 측정용 게이지의 고유 주파수는 200Hz 이상이어야 합니다.측정된 변형률은 그 위치에서의 말뚝 순단면적과 동적 탄성 계수를 이용하여 힘으로 변환되어야 합니다.
4)데이터기록,저장,변환 및 출력기기(PDA)
말뚝에 부착된 가속도계 및 변형률계로부터 측정되는 데이터가 전송되어 변위와 힘으로 변환되어 화면에 출력되는 기기가 필요합니다. 이 기기는 신호 저장장치, 자료 저장장치, 변환자료 저장장치, 화면 출력장치 등으로 구성되며 동적 해석을 통한 시험 말뚝의 지지력, 침하량 압축응력, 건전도 등을 현장에서 제공할 수 있어야 합니다.
2.동재하시험 방법
1)말뚝 초기항타시 측정(E.O.I.D)
(1)말뚝을 관입한 후 말뚝 상단으로부터 2~3D의 위치에 가속도계(Accelerometer)와 변형률계(Straintranducer)를 설치
(2)말뚝항타를 하면서 PDA를 통해 속도파와 응력파를 입력
(3)말뚝항타의 에너지를 변화시키며 계속 측정하되 DPA결과 및 말뚝의 최종 관입량 측정에 의해 타격 종료
2)말뚝 재항타 측정(Restrike)
(1)초기항타와 동일한 위치에 가속계와 변형률계를 설치
(2)최종관입량 측정 시와 동등 이상의 효율의 타격을 가하여 PDA에 의해 속도파와 응력파를 입력
(3)타격에너지를 변화시키면서 5~10회 정도 측정
2.시험빈도
3.시공관리 기준
동재하 시험을 통해 지지력 확인 후 설계 지지력 확보를 위한 시공기준을 확립할 수 있습니다.
Ex) 드롭해머 중량 : 7ton, 낙하고 : 2m, 5회 타격시 평균 침하량 : 2mm
즉, 파일을 시공 후 7ton의 해머를 2m의 높이에서 5회 낙하시켰때 평균 침하량이 2mm이내로 들어와야 설계지지력을 확보 할 수 있는 것을 의미합니다.
침하량(리바운드 체크) 확인은 드롭해머로 파일의 두부를 가격할때 모눈종이를 파일에 대고 최초의 위치에서 최종 이동한 위치의 평균값을 통해 확인 할 수 있습니다.
파일공사는 건물의 가장 기초가 되는 공사입니다. 파일공사의 품질확보가 않되었을 경우 건물 전체에 막대한 영향을 미치므로 동재하시험을 통해 관리기준을 확립하고 튼튼한 지정을 형성해야 할 것입니다.
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