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파일은 구조물의 기초를 지지해주는 다리 역학을 하는데요. 구조물 기초의 지지력이 충분한지 검토 하기위해서 현장에서는 지지력을 검증하는 재하시험을 하게 됩니다. 재하 시험에는 정재하 시험과 동재하 시험이 있으며 오늘은 정재하 시험에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
1. 정재하 시험
정재하시험은 말뚝의 허용지지려을 측정하는것으로 이를 이용해 최적의 설계 및 시공이 이루어질수 있도록 합니다. 이는 말뚝의 안전성 및 경제성을 제공하며 실제 사용되는 상태 또는 그것에 까가운 상태에서 지지력을 확인하여 시공관리를 할수 있습니다.
2. 정재하 시험 분류 - 각 방법 특징, 적용성
1) 주변말뚝의 반력을 이용한 방법 : 주변 말뚝 반력을 이용하기 위해서 말뚝 재하시 요구되는 하중을 인접 주변말뚝을 이용합니다. 이를 위해서 주변말뚝 마찰력을 검토하고 시험가능조건의 반력말뚝 노출 및 말뚝간의 간격을 검토합니다. 그리고 시험 말뚝 주변 6m x 6m 이상의 공간을 확보해야 합니다. 이 방식의 경우 재하대 설치 시간은 약 1~2시간이며 수행단가가 저렴하고 작업공정이 간단하며 안전하여 아파트 현장에서 많이 이용합니다. 단점으로는 시험 말뚝 선정에 다소 제한이 있으며 주변말뚝 마찰력이 부족할시에는 인발되어 실패할수도 있습니다. 그렇기에 이 방식은 말뚝 마찰력이 충분할때나 주변 말둑 배치가 좌우 대칭일때 적용합니다.
2) 실하중 재하하는 방법 : 말뚝재하시 요구되는 하중을 철근또는 콘크리트 등으로 재하하는 방법입니다. 이는 설
계지지력의 2.5배 이상의 중량물이 필요하며 사하중적재시 지반검토가 필요하며 시험말뚝 주변 10m x 10m 이상의 공간이 확보되어야 합니다. 재하대 설치시간은 약 6~8시간이며 중량물을 현장에서 구하기 쉬우면 경제성이 있습니다. 그리고 재하시험중 중량물의 전도 및 지반 침하가 일어날수 있는 위험성이 있습니다. 이 방식의 경우 가장 정확한 재하방식이지만 중량물이 시험중 전도 되거나 하중 적재시 지반 침하될수 있기에 지반 보강이 필요 합니다. 그렇기에 외말뚝에 적용되고 주변 말뚝 배치와는 상관없으며 재하물 쉽게 구할수 있는 경우에만 적용합니다.
3) 반력 Anchor(앵커)를 이용한 방법 : 말뚝재하시 요구되는 하중을 어스앵커를 이용한 방법입니다. 앙카반력 검토(설계지지력의 3배이상 주변마찰력이 필요함)하고 앙카시공에 따른 시공경비 및 충분한 양생기간이 소요되며 시험말뚝 주변 5m x 5m 이상의 공간을 확보합니다. 이 방식의 재하대 설치시간은 1~2시간이며 주변 말뚝을 이용하는 방식의 2배정도 금액이 요구됩니다. 작업공정이 간단하고 안전하지만 비용이 고가이고 앵커 양생 소요기간이 10일 정도 소요되어 후속 공정에 영향을 주고 앵커 시공이 확실하지 않으면 실패할 수도 있습니다. 그렇기에 연약지반 등 주면마찰력이 적은 경우에 적용하며 외말뚝인 경우 적용합니다.
3. 말뚝 정재하 시험 장비
정재하 시험 장비의 경우는 잭 Jack (300ton) 및 펌프, 300톤용 재하대, 다이얼 게이지(1/100mm) 50mm 2개, Magnetic Holder. 기타 부대장비 등이 필요합니다.
4. 정재하시험 시험법
1) 표준재하 시험법
- 하중단계 : 총시험하중은 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175%, 200% 8단계로 나누어서 시험합니다.
- 재하하중 유지 : 재하하중을 말뚝머리 침하율 0.2mm/hr 이하로 최대 2시간 유지합니다.
- 종료하중 : 설계하중의 200%에서 침하율이 0.25mm/hr이하시 12시간, 0.25mm/hr 이상인 경우 24시간을 유지합니다
- 재하하중 : 설계하중의 25%씩 단계별로 1시간씩 간격을 두어서 재하합니다.
2) 급속재하 시험법
- 하중단계 : 각 단계의 하중이 설계하중의 15~25%를 적용합니다.
- 재하하중 유지 : 각 단계별로 2.5~1.5분(보통 5분) 유지하고, 2~4차례 침하량 기록 합니다.
- 종료하중 : 극한하중 또는 허용 범위까지 재하후 2.5~1.5분 유지합니다.
- 재하하중 : 4번정도 나누어서 5분식 유지하면서 재하합니ㅏ다.
3) 반복하중재하 시험법
- 하중단게 : 총시험하중은 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175%, 200% 8단계로 나누어서 시험합니다.
- 재하하중 유지 : 50, 100, 150% 하중단계에서 1시간씩 하중을 유지시키고 나머지 하중단계에서 20분유지, 하중이 완전히 재하되면 50%씩 단계재하하되 20분씩 유지 합니다.
- 종료하중 : 설계하중의 200%에서 침하율 0.25mm/hr이하시에는 12시간, 0.25mm/hr 이상의 경우 24시간을 유지합니다.
- 재하하중 : 설계하중의 25%씩 단계별로 1시간씩 간격을 두어서 재하합니다.
4) 기타 : 하중증가 평형 시험법, 일정 침하율 시험법, 일정 침하량 시험법이 있습니다.
5. 동재하 시험
동재하 시험은 정하중 시험의 단점 해소의 한 방안으로 개발, 사용되어 왔습니다. 즉 정재하 시험이 시험 소요시간이 길고 장시간 시공을 중단하여야 하기 때문에 비경제적이어서 동재하 시험을 하게 되는데요. 동재하 시험을 통해 정적지지력을 선단지지력과 파일 주면마찰력으로 각각 별도 계산할수 있다는 장점 외에도 말뚝 건전도시험, 드롭해머의 실충격 하중측정, 항타작업 공정 분석을 통해 각 현장 토질별 말뚝 항타작업의 적정성 판단 및 설정 등 전반적인 말뚝 항타작업 관리가 가능합니다.
오늘은 재하시험중 정재하 시험과 동재하 시험에 대해서 알아봤습니다. 포스팅이 유익한 정보가 되셨기를 바랍니다.
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