파일 말뚝 재하시험, 총정리! (매뉴얼, 동재하, 정재하, 건전도평가, 인발시험)
오늘은 파일의 재하시험에 관해 정리해 보았습니다.
파일 재하시험의 매뉴얼, 동재하시험, 정재하시험, 건전도평가, 인발시험 등에 대한 내용을 아래에서 참조해주세요!
재하시험 이란?
파일 재하 시험은 말뚝의 하중 전달 능력을 평가하기 위한 과정입니다. 이 시험은 말뚝이 설치된 후에 수행되며, 말뚝의 능력과 안전성을 평가하고 구조물의 기초 설계에 필요한 데이터를 제공합니다.
파일 재하 시험은 구조물 설치 대상 지반에 기 시공된 파일에 대한 허용 지지력을 측정하여 추후 설치될 구조물의 기초 자료를 제공합니다. 이를 통해 구조물의 안정성을 검토하고 필요한 조치를 취할 수 있습니다.
재하시험 매뉴얼
대한주택공사 주택연구소에서 작성한 말뚝재하시험 및 분석방법에 관한 매뉴얼 입니다.
오래된 자료이지만, 참고하기에 훌륭한 자료이오니 아래 링크↓를 통해 다운로드하여 참고하시면 좋을 듯 합니다.
파일 재하시험의 종류
1. 동재하 시험
2. 정재하 시험
3. 파일 건전도 평가
4. 파일 인발시험
1. 동재하 시험
말뚝에 대한 동재하 시험은 동적인 하중을 가하여 말뚝의 하중 전달 능력을 평가하는 방법입니다. 이 방법은 정재하 시험에 비해 빠르고 신속하게 말뚝의 지지력을 평가할 수 있으며, 프로젝트 요구 사항에 따라 하루에 여러 개의 말뚝을 테스트할 수도 있습니다.
말뚝에 대한 동적 하중 시험은 파일 항타 분석기 (PDA) 를 사용하여 낙하 중량 충격 하에서 힘과 속도 데이터를 수집하고 분석함으로써 말뚝의 하중 용량을 결정합니다. 이 과정에서 현장에서 얻은 데이터는 파일 파동 해석을 통해 추가적인 분석이 이루어지며, 이를 통해 토질 정수(내부마찰각 및 점착력 등)를 구체화할 수 있습니다.
동재하 시험은 신뢰성이 높고 유효한 방법으로 말뚝의 실제 성능을 평가할 수 있습니다. 또한 이 방법은 시간을 절약하고 많은 수의 말뚝을 빠르게 평가할 수 있어 프로젝트의 진행을 효율적으로 관리할 수 있습니다.
2. 정재하 시험
정재하 시험은 말뚝의 거동을 알려진 하중 하에서 측정하기 위해 사용되는 시험입니다. 이 테스트는 말뚝 상단에 무거운 사하중(Dead load)을 가하면서 진행됩니다. 하중은 점진적으로 증가시켜가며 적용됩니다. 일반적으로 파일은 전체 설계 하중으로 테스트되는 것이 아니라 설계 하중의 일부로 테스트됩니다.
정재하 시험의 목적은 말뚝의 변위를 측정하고 적용된 하중과 비교하여 말뚝의 지반 성능을 평가하는 것입니다. 이를 통해 주면 마찰력과 선단 지지력과 같은 지반 성능을 확인할 수 있습니다. 주면 마찰력은 말뚝과 주변 토질 간의 마찰에 의해 생성되는 저항력을 의미하며, 선단 지지력은 말뚝이 지반에 전달하는 수직 하중을 나타냅니다.
정재하 시험에는 여러 변형이 있으며, 그 중 크라운과 지상 앵커를 사용하는 구조용 철제 시스템은 정재하 시험의 다른 변형 중 하나입니다.
구조용 강철 "크라운"은 말뚝 상단에 설치되며, 정하중을 말뚝에 직접 가하는 역할을 합니다. 이 크라운은 말뚝의 하중을 분산시키고 안정성을 제공하는 역할을 수행합니다. 지상 앵커는 크라운과 지반 사이에 설치되어 추가적인 지지력을 제공하고 말뚝의 거동을 모니터링하는 데 사용됩니다.
3. 파일 건전도 평가
건전도 평가는 말뚝의 지반 강도를 검증하는 것이 아니라, 말뚝 자체의 제작 기술을 확인하기 위한 시험입니다. 이 시험은 주로 현장에서 타설된 콘크리트 말뚝에서 콘크리트 결함인 Honey-comb이나 균열과 같은 결함을 확인하기 위해 사용됩니다.
건전도 평가는 동적 하중 테스트와 유사한 방식으로 파일 헤드에 충격을 가합니다. 하지만 이때 적용하는 충격은 동적 하중 테스트보다 작습니다. 충격은 사람이 망치를 휘두르는 방식으로 가해질 수 있습니다.
파일 헤드에는 민감한 모니터링 장비가 설치됩니다. 충격 파동은 말뚝의 길이를 따라 이동하며, 말뚝에 결함이 없는 경우 충격 파동은 말뚝의 바닥으로 이동한 다음 다시 말뚝 헤드로 돌아옵니다.
파일의 길이와 직경이 알고 있다면 이를 적용하여, 충격 파동이 파일 헤드에서 파일로 이동하고 다시 파일 헤드로 돌아오는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있습니다. 말뚝 헤드의 모니터링 장비가 충격 파동의 이동 시간이 예상보다 짧다는 것을 감지하면, 이는 말뚝 축에 결함이 존재하며 추가적인 조사 및 수리가 필요하다는 신호일 수 있습니다. 이를 통해 말뚝의 무결성을 평가할 수 있습니다.
4. 파일 인발시험
말뚝의 인발재하시험은 단말뚝이나 군말뚝과 같이 수직이나 경사 방향으로 설치된 말뚝의 정적 인발 저항력을 측정하기 위한 시험입니다. 이 시험은 말뚝의 설계에 있어서 풍하중이나 인발하중에 대한 저항력을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 압축재하시험의 결과를 보완하거나 주변 마찰력의 크기를 규명하는 데에도 활용될 수 있습니다. 또한, 말뚝의 부마찰력을 예측하기 위해서도 인발재하시험이 유용하게 사용될 수 있습니다.
국내에는 인발 시험에 대한 표준 규격이 없기 때문에, 일반적으로 미국의 ASTM D 3689 표준을 준용하여 시험을 수행합니다. 이 표준은 말뚝의 인발 시험 방법과 결과의 평가에 대한 지침을 제공합니다.
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