地 盤 工 學 大 韓 土 木 學 會 論 文 集
第28卷 第5C 號·2008年 9月 pp. 303~311
양방향 고유압 말뚝재하시험장치의 보정에 관한 실험적 연구
Experimental Study on the Calibration of Bi-directional High Pressure Pile Load Test
최용규*
Choi, Yongkyu
···
Abstract
In the case of bi-directional high pressure pile load test with double-acting jack, the shortcomings of bi-directional pile load test with single-acting jack could be solved, low-cost of test could be sure, the limits of loading capacity could be overcome and quality assurance of service plie could be confirmed. In this study, to confirm the stability, the reliability and the appli- cation of bi-directional high pressure pile load test with double-acting jack, the calibration test for high pressure oil jacks, the length of high pressure hose and tunable high pressure pipe system were performed. As a result, credibility was very high because the reliability of test results was approached at about 1.0.
Keywords :Bi-directional high pressure pile load test with double-acting jack, calibration test, service pile, tunable high pres- sure pipe system, bi-directional low pressure pile load test with single-acting jack
···
요 지
양방향 고유압 복동식 재하장치는 저유압 단동식 양방향 말뚝재하시험의 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 경제성을 확 보할 수 있고 재하용량의 한계도 극복할 수 있는 장점이 있으며, 또한 사용말뚝의 품질안정성을 확보할 수 있다. 본 연구 에서는 양방향 고유압 말뚝재하시험의 시험 시 안전성, 신뢰성 및 적용성을 확보하기 위하여 양방향 고유압 재하장치에 사 용되는 고유압잭의 검·교정실험, 고유압호스의 길이에 대한 보정실험 및 동조식고압배관시스템의 보정실험을 실시하였으며 실험결과의 신뢰도(R2)는 1.0에 근접하고 있으므로 신뢰도는 매우 높은 것으로 판단되었다.
핵심용어 : 양방향 복동식 고유압 말뚝재하시험, 보정실험, 사용말뚝, 동조식고유압배관시스템, 양방향 단동식 저유압 말뚝 재하시험
···
1. 서 론
우리나라에서는 해상교량, 대형 구조물 및 고층건축물에 대 한 수요가 늘어남에 따라 대형말뚝(대구경 현장타설말뚝 및 대단면 바레트말뚝 등)의 시공 또한 늘어나고 있으므로 대형 말뚝의 지지력을 확인하기 위하여 재하용량을 80~200MN 정도로 크게 늘여야 하는 상황이 흔하게 발생하고 있다.
말뚝정재하시험은 신뢰도가 높다는 장점이 있으나 재하용 량의 한계를 극복할 수 없다는 단점이 있으며, 이에 대한 대안으로 양방향 말뚝재하시험이 개발되었다. 국내의 경우 그 일종인 오스트버어그 셀 식 말뚝재하시험(Osterberg,
1986)은 외국 기술자들에 의하여 실시되어야 하므로 국부의
유출, 기술력 축적 곤란 등과 같은 많은 손실을 초래하고 있다. 양방향 오스터버어그셀식 재하시험 장치뿐만 아니라 국내기술에 의하여 개발된 단동식 재하장치의 경우 시험 종 료 후 장치 내부에 빈 공간이 발생하게 된다. 이 빈 공간은 그라우팅으로 채우더라도 채움부그라우팅부의 건전성이 보고
되어 있지 않거나 그라우팅 자체가 불가능할 수 있어 사용 말뚝에서는 장기적인 안정성이 문제가 될 수 있다. 또한, 저 압 방식 재하장치의 경우 소요 재하용량을 갖추기 위하여 유압실린더 개수의 증가가 불가피하게 되어 유압실린더의 배 치 및 설치상의 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같은 저유압 단동식 양방향 말뚝재하시험의 불안정 성을 극복하기 위하여 고유압복동식 재하장치를 개발하였다 ((주)지텍크, 2006). 고유압 복동식 재하장치를 사용할 경우 경제성 확보뿐만 아니라 재하용량의 한계도 극복할 수 있는 장점이 있으며, 또한 사용말뚝의 품질안정성을 확보할 수 있 다. 그러나 복동식장치로 인하여 장치제작비가 다소 상승할 수 있으나 심각한 수준은 아니다.
본 연구에서는 양방향 고유압 말뚝재하시험의 시험 시 안 전성, 신뢰성 및 적용성을 확보하기 위하여 양방향 고유압 재하장치에 사용되는 고유압잭의 검·교정실험, 고유압호스 의 길이에 대한 보정실험 및 동조식배관시스템의 보정실험 을 실시하고 그 결과를 분석하였다.
*정회원·교신저자·경성대학교 공과대학 건설환경공학부 교수 (E-mail : [email protected])
2. 양방향고유압말뚝재하시험장치
2.1 양방향고유압말뚝재하장치의우수성
양방향 고유압 말뚝재하시험에서는 다음과 같은 대표적인 장점이 있다.
(1) 사용말뚝의 경우 재하 후 재하장치 내부에 빈 공간 잔류 없음
양방향 고유압 말뚝재하시험(BDH PLT)에서는 복동식잭을 사용하고 고압(100MPa 이상)의 유압잭과 주변 장치를 사용 한다.
사용말뚝의 경우 재하장치 내부에 빈 공간을 잔류시키지 않는 장치(예를 들면, 복동식 유압잭, 복동식 중공유압잭 또 는 단동식 스프링 복원형 유압잭)를 사용하여야 한다. 그렇 지 않을 경우, 즉 단동식 장치를 사용할 경우에는 장치내부 에 잔류하는 빈 공간을 확실하게 그라우팅한 후 그라우팅부 의 코어를 채취하여 그라우팅의 건전성 여부를 적절한 방법 으로 확인하여야 한다.
사용말뚝의 경우 말뚝내부에 잔류된 빈 공간을 고강도 조 강 시멘트 페이스트로 충분하게 충진시켜야 한다. 충진 후에 는 그라우팅부의 건전성을 적절한 방법으로 확인하고 이것 으로 불충분한 경우 채취된 코어에 대한 육안확인을 하고
일축압축강도를 확인할 수도 있다.
(2) 시험말뚝의 경우 고재하용량 확보의 용이성
고압력을 사용하면 필요한 유압실린더의 개수를 줄임으로 서 유압실린더 배치를 원활하게 할 수 있고 설치 상 발생할 수 있는 여러 가지 문제점들을 보완할 수 있다.
고유압 잭을 사용하면 단면이 동일할 경우 저유압 잭보다 많은 하중 능력을 확보할 수 있다. 예를 들어 국내 어떤 건 축현장의 경우 직경 2,500mm의 현장타설말뚝에 설계하중 55MN이 작용하는 것으로 설계되어 있는 바, 양방향 말뚝재 하시험으로 말뚝의 지지능력을 확인할 필요가 발생하였다.
이 때 양방향 말뚝재하시험의 경우 1방향 재하하중이 설계 하중의 2배 이상이어야 하므로 120MN으로 재하용량(즉, 잭 용량)을 설정하였다. 각 시험법에서 사용하는 잭의 용량 및 개수를 고려하여 비교안을 검토하여 표 1에 수록하였으며 표 1에서 검토된 비교안에 있는 잭의 배치를 그림 1에 나 타내었다.
BD O-cell PLT의 경우 12MN 용량의 셀을 10개, 또는
30MN 용량의 셀을 4개 배치하여야 하는데, 이 때 12MN
용량의 셀의 배치는 불가능하였으며, 30MN 용량의 셀의 배 치는 가능한 것으로 나타났으나 장치하부에 타설된 레미콘 의 압출공간이 부족하여 레미콘 타설이 용이하지 않을 것으 표 1. 재하장치종류에따른배치방안검토예
① 재하시험 용량:조건;
120 MN 이상
② 말뚝직경:
2,500 mm
③ 설계하중:
55 MN
시험법 O-cell PLT BDL PLT BDH PLT
구분 (1) (1) (1) (2) (3)
사용잭 용량(MN) 30 6 10 20 30
잭 제원 직경(mm) 870 430 425 600 810
높이(mm) 283 595 510 652 1060
소요개수(개) 4 20 12 6 4
배치여부 및 적용성* B D A A B
그림번호 (1) (2) (3) (4) (5)
* A : 극히 양호, B : 양호, C : 가능, D : 불가능
그림 1. 양방향말뚝재하시험에서재하장치배치양상비교
로 판단되었다.
BDL PLT에서는 6MN용량의 저유압잭을 사용하면 최소
20개의 유압잭이 필요하므로 배치가 불가능하였다.
BDH PLT의 경우 3가지의 고유압잭(10, 20, 30MN 용량)
중 어떤 용량의 고유압잭도 사용할 수 있는 데 이 중 20MN 의 고유압잭 6개를 사용할 때 가장 양호한 배치가 이루어 질 수 있었다. 이 때 레미콘 유동용 홀도 충분하게 배치할 수 있어 재하장치부 주변에 타설된 레미콘의 건전성을 확실 하게 확보할 수 있으므로 시험말뚝의 품질관리가 훨씬 용이 해진다. 또한, 유압실린더의 개수를 줄임으로서 시험장치 제 작비가 감소하게 되어 경제성에서도 탁월함을 알 수 있다.
2.2 고유압 동조식배관시스템
개별가압식 배관시스템을 사용하는 재하장치(그림 2)에서 는 각각의 고유압잭이 별도로 가압되어 장치 내의 복수의 고유압잭이 동조 되지 못하는 경우도 발생하였으며, 특히 복 잡하고 긴 배관들이 콘크리트 내에 묻히게 되어 배관의 손 상을 야기 시킬 수 있었으므로 배관시스템의 개선이 필요하 였다.
개선된 배관시스템(그림 3)에서는 동조식 배관시스템을 사 용하여 복수의 고유압잭을 한 개의 고유압잭처럼 동조시킬 수 있었다. 따라서 가압할 때 복수의 고유압잭을 동조시키는 것이 가능하였으며, 그림 3(b)와 같이 고유압잭의 배관시스 템을 제작하고 보호철판을 설치한 후 방충재로 충진하여 콘 크리트와 직접 접촉되지 않도록 하여 배관의 손상을 막을 수 있었다.
2.3 양방향 고유압말뚝재하장치의설치예
해운대 우동 oooo 프로젝트에서는 직경 2,500mm의 대구 경현장타설말뚝의 하중지지능력을 확인하기 위하여 시험말뚝 에 대한 양방향 고유압 말뚝재하시험을 계획하였다((주)지텍 크, 2008). 재하용량은 1방향으로 120MN으로 설정하였는 데 이는 1단으로 재하장치를 설치한 경우 세계 최대재하용 량이다. 재하장치 상세도는 그림 4에 나타내었으며, 상세도 의 재하장치에서는 최대용량이 20MN인 실린더 6개를 사용 하고, 재하장치를 철근망 선단에서 2m 상부에 설치하고 변 위측정용 강봉(telltale)을 상판에 2개, 하판에 2개, 선단에 2 개를 설치하여 상판 및 하판, 선단의 변위를 측정할 수 있 도록 제작하였다.
3. BDH PLT 장치의보정실험 계획
3.1 실험 계획
본 연구에서는 양방향 고유압 말뚝재하시험의 시험 시 안 정성 및 신뢰성을 확보하기 위하여 ① 고유압잭에 대한 보 정실험, ② 고유압호스길이에 따른 보정실험 및 ③ 고유압잭 상호간을 연결해주는 동조식 배관시스템의 보정실험을 실시 하였다.
각 실험에 대한 계획표는 표 2에 나타내었다.
유압호스길이에 대한 보정실험에서는 유압호스 길이를
10~50m까지 10m씩 증가시키며 펌프를 가압하고 펌프 압
력, 고유압잭 압력, 고유압호스 각 부분의 중간에도 유압게 이지를 설치하여 고유압 호스에 대한 압력도 측정하였다. 또 한 펌프압력단계마다 고유압잭의 스트로크 및 고유압 호스 그림 2. 개별가압식배관시스템
그림 3. 동조식배관시스템 (단, D0 : 고유압잭를연결하는배관, C0 : 실린더)
의 팽창정도를 버니아캘리퍼스로 측정하였으며, 상세 실험 계획은 표 3에 나타내었다.
고유압 동조식배관시스템에 대한 보정실험의 상세 실험계 획을 표 4에 나타내었다. 1차 보정실험에서는 양방향 재하장 치에서 각 고유압잭 상호간을 연결해주는 배관부만 연결하 여 (즉 이 때 고유압잭은 연결시키지 않았음) 116MPa의 압 력을 가하여 24시간 동안 지속시키며 배관시스템의 이상유 무를 확인하도록 하였다. 2차 보정실험에서는 실제 양방향 고유압 말뚝재하장치와 동일하게 제작하여 107 및 99MPa의 압력을 가하였는데, 이 때 최대사용압력인 150MPa까지 가 압할 경우 유압잭의 커버너트가 손상당할 우려가 있어 다소 낮은 수준의 압력을 작용시켰다. 1차 보정시험과 동일하게
그림 4. 양방향고유압말뚝재하시험장치도 표 2. 실험계획표
실험 종류 목적 검증내용
고유압잭 보정실험 잭의 작동성 확인 작용압력 vs 하중
고유압호스 보정실험 호스길이 변화에 따른 압력 일정성 확인 작용압력에 따른 호스직경, 유압호스압력, 스트로크 변화 측정
고유압 동조식배관시스템 보정실험
1차
동조식배관시스템의 작동성 확인 고유압잭 연결없이 동조식배관부만 검증
2차 고유압잭 연결하여 동조식재하시스템 검증
표 3. 유압호스길이에대한보정실험계획표 길이(m)호스 펌프 압력
(MPa) 고유압 잭 압력 (MPa)
고유압 호스 압력 고유압호스 직경
(mm) 고유압 잭 스트로크(mm) 측정개소 수측정위치
10
20~102MPa 구간에서 5단계로 변화
펌프압력단계마다 1회 측정
- -
단계마다 3회측정펌프압력 펌프압력 단계마다 3회측정
20 1 A
30 2 A, B
40 3 A, B, C
50 4 A, B, C, D
표 4. 고유압동조식배관시스템에대한보정실험계획표 (a) 1차 보정실험 계획
측정시간 고압펌프 압력
(MPa) 고유압잭 압력 (MPa) 1시간 간격으로
24시간 동안 측정 116 초기 및 후반 7시간 동안 1시간 간격으로 측정 (b) 2차 보정실험 계획
측정시간(Hr) 고압펌프 압력
(MPa) 고유압잭 압력(MPa)
24
1~4 107 •고유압잭의 손상을 방지하기위하여 고압에서 4시간만 측정하였음.
•약 1시간 간격으로 측정 4~24 99
24시간 동안 지속시켜 배관에 대한 보정시험을 수행하도록 계획하였다.
3.2 실험절차
3.2.1 고유압잭 보정실험 절차
고유압잭의 재하하중에 대한 정확성과 구조적 변형에 대한 안정성을 파악하기 위하여 그림 5와 같이 고유압 실린더 블 록이 압축하중시험기 상판에 접하도록 실린더 스크로크
(stroke) 일부를 밀어올린 후, 보정장치의 하판을 밀어올려
고유압 실린더에 하중을 가하고 이때, 고유압 실린더에서 발 생되는 하중을 측정하였으며, 이와 동시에 가압하중에 대한 고유압 실린더의 변형 발생여부를 측정하였다.
3.2.2 고유압 호스 보정실험 절차
양방향 고유압 말뚝재하시험 시 말뚝의 길이에 따라 고유 압호스의 길이가 증가하게 되고 호스의 길이가 증가함에 따 라 압력변화가 발생할 우려가 있으므로 고유압호스 길이에 대한 보정실험을 실시하였다.
고유압호스에 대한 보정실험(그림 6)에서는 고유압 펌프의 가압단계마다 고유압 호스의 각 부의 압력을 측정하기 위하 여 호스연결부에 블록을 설치하여 유압센서를 설치할 수 있 도록 하였다. 먼저 고유압 호스 10m에서 고유압잭의 실린더 부 헤드를 최대스트로크까지 밀어내었으며, 이 후 각 압력단 계마다 고유압펌프를 이용하여 압력을 5단계로 가압하였다.
계속하여 고유압 호스 길이를 10~50m까지 10m씩 증가시키 며 펌프의 압력을 5단계로 가압하면서 펌프압력 단계마다 고유압잭 압력 및 고유압 호스의 압력, 추가로 연결한 유압 호스의 외부 직경(3개 위치, 추가 연결한 호스의 1/4, 2/4, 3/4위치), 실린더 스트로크 등을 측정하였다.
3.2.3 고유압 동조식배관시스템의 보정실험 절차
고유압 동조식배관시스템의 1차 보정실험(그림 7)에서는 실 제 고유압잭을 튜빙블럭으로 축소 제작하고 동조식배관시스 템으로 연결하여 116MPa의 압력을 가하여 24시간 동안 지 속시키며 1시간 간격으로 펌프의 압력, 고유압 호스의 압력 및 배관부의 압력을 각각 측정하였다.
고유압 동조식배관시스템의 2차 보정실험(그림 8)에서는 4 개의 고유압잭을 제작하고 동조식배관시스템으로 연결하여 초기 4시간동안은 107MPa의 압력을 가하였고 그 이후에는
99MPa의 압력을 작용시켰다. 이 때 24시간 동안 측정하였
는데 고유압잭의 손상을 방지하기 위하여 초기에 고압으로 4시간동안 가압하였으며 그 이후 압력을 약간 줄여 18시간 동안 가압하였다. 초기 4시간 및 후반 7시간동안 1시간 간 격으로 펌프의 압력, 고유압 잭의 압력, 고유압 호스의 압력, 그리고 배관압력을 측정하였다.
그림 5. 고유압잭보정실험모식도및전경
그림 6. 고유압호스보정실험(l=50m인경우)
그림 7. 고유압동조식배관시스템의 1차보정실험
4. 보정시험결과 및 분석
4.1 고유압잭보정실험결과 및분석
14개의 10MN용량의 개별 복동식고유압잭에 대하여 각각 2회씩 보정실험을 실시하였으며, 스트로크를 10cm만큼 밀어 올려 잭의 유압유입구를 차단한 상태에서 압축하중기의 고 유압펌프에 작용시킨 압력에 대한 압축하중기의 하중을 측 정하여 그림 9에 도시하였다.
10MN 용량의 고유압잭의 압력에 대한 하중계수는 0.677
이었으며 신뢰도(R2)는 0.9998이었으므로 상관관계는 매우 높은 것으로 나타났다.
4.2 고유압호스길이에대한 보정실험결과및분석 고유압호스 보정실험에서는 고유압호스의 중간부 임의 위 치에서의 압력변화 양상을 측정하기 위하여 10m짜리 고유압
호스를 연결하여 길이를 10~50m까지 변화시켰다. 고유압호 스의 압력(측정 위치 : A, B, C, D), 고유압잭의 압력, 고 유압잭의 스트로크 및 추가 연결한 고유압호스의 외부직경 (측정위치 : 연결 호스의 1/4, 2/4, 3/4)을 측정하였으며 그 결과를 표 5에 나타내었다.
그림 10에는 고압펌프의 압력증가에 따른 고유압호스의 평 균압력 및 고유압잭의 압력을 나타내었다. 여기서 신뢰도(R2) 는 거의 1에 근접하고 있으므로 상관관계는 매우 양호한 것 으로 나타났다.
표 5에서 알 수 있듯이 고유압호스의 외부직경은 작용된 압력의 크기에 관계없이 거의 비슷한 값을 나타내고 있었으 며, 고유압잭의 최대스트로크는 작용된 압력의 증가에 따라
0.5~0.6mm정도 증가하였으나 이는 작용압력에 따른 탄성변
위인 것으로 추정되었다.
그림 11에는 고유압호스 50m 연결시 고유압 작용단계에 그림 8. 고유압동조식배관시스템의 2차보정실험
그림 9. 10MN 고유압잭보정실험의하중과압력과의관계
따른 추가로 연결한 최종 10m호스에 대한 외부직경의 변화 를 나타내었는데, 여기서 작용압력의 크기에 따른 외부직경
의 변화가 나타나고 있지 않는 것으로 볼 때 직경의 변화는 발생되지 않는 것으로 판단하였다. 그리고 연결부없는 온전 표 5. 고유압호스길이에대한보정실험결과
유압호스 길이(m)
고압펌프압력 (MPa)
고유압호스압력
(MPa) 고유압잭
(MPa)압력
고유압잭 스트로크
(mm) 추가 연결한 고유압호스의 외부직경 (mm)
A B C D 평균 1회 2회 3회 평균 위치 1 위치 2 위치 3 평균
10
0 0 0 98.8 98.8 98.8 98.8 11.25 11.25 11.25 11.25
20 20 20 98.8 98.8 98.8 98.8 11.25 11.25 11.25 11.25
40 40 39 99 99 99 99 11.25 11.25 11.25 11.25
59 59 58 99.1 99.1 99.1 99.1 11.25 11.25 11.25 11.25
78 78 76 99.4 99.4 99.4 99.4 11.25 11.25 11.25 11.25
100 100 97 99.4 99.4 99.4 99.4 11.25 11.25 11.25 11.25
20
0 0 0 0 98.8 98.8 98.8 98.8 11.25 11.25 11.25 11.25 20 20 20 19 99.2 99.1 99.3 99.2 11.25 11.25 11.25 11.25 41 41 41 41 99.1 99.5 99.2 99.3 11.25 11.25 11.25 11.25 60 60 60 58 99.3 99.5 99.6 99.5 11.25 11.25 11.25 11.25 79 78 79 77 99.3 99.3 99.4 99.3 11.25 11.25 11.25 11.25 100 100 100 98 99.4 99.5 99.4 99.4 11.25 11.25 11.25 11.25
30
0 0 0 0 0 99 99 98.8 98.9 11.1 11.1 11.1 11.1 22 22 21 22 21 99.4 99.2 99.2 99.3 11.1 11.1 11.1 11.1 40 40 40 40 39 99.5 99.3 99. 99.3 11.1 11.1 11.1 11.1 60 60 59 60 58 99.5 99.3 99.4 99.4 11.1 11.1 11.1 11.1 80 79 79 79 78 99.5 99.3 99.4 99.4 11.1 11.1 11.1 11.1 99 99 98 99 97 99.7 99.6 99.4 99.6 11.1 11.1 11.1 11.1
40
0 0 0 0 0 0 99 99.2 99 99.1 11.45 11.4 11.45 11.43 20 19 19 20 19 19 99.3 99.4 99.2 99.3 11.55 11.4 11.45 11.47 41 40 40 40 40 39 99.4 99.4 99.4 99.4 11.55 11.45 11.45 11.48 60 60 60 60 60 59 99.5 99.4 99.4 99.4 11.55 11.45 11.45 11.48 80 80 80 80 80 78 99.4 99.6 99.4 99.5 11.55 11.45 11.45 11.48 100 99 99 99 99 97 99.4 99.8 99.7 99.6 11.55 11.45 11.45 11.48
50
0 0 0 0 0 0 0 99 99.3 99.1 99.1 11.25 11.25 11.25 11.25 19 19 19 19 19 19 19 99.2 99.5 99.4 99.4 11.25 11.25 11.25 11.25 41 41 41 41 41 41 40 99.4 99.7 99.4 99.5 11.25 11.25 11.25 11.25 60 60 59 59 59 59 58 99.4 99.6 99.4 99.5 11.25 11.25 11.25 11.25 78 78 78 78 78 78 76 99.5 99.7 99.6 99.6 11.25 11.25 11.25 11.25 100 99 99 99 99 99 97 99.5 99.7 99.6 99.6 11.25 11.25 11.25 11.25
그림 10. 유압호스길이에대한 2차보정실험결과
한 50m의 고유압호스에 대한 보정실험을 추가로 실시하였으 며 이 경우에도 실험 결과는 그림 10~11과 유사하게 나타 났다.
4.3 고유압동조식배관시스템보정실험결과및 분석
4.3.1 1차 보정실험
1차 보정실험에서는 동조식배관시스템의 시간경과에 따른 장기적인 안정성을 확인하기 위하여 고압펌프의 작용압력을
116MPa로 유지시킨 상태에서 고유압호스의 압력과 배관부
(그림 8의 D부분)의 압력을 측정하였으며 그 결과를 표 6에 나타내었다.
그림 12에는 압력작용 누적경과시간에 따른 고압펌프압력, 고유압호스압력 그리고 동조식배관부 압력을 함께 도시하였 는 데, 여기서 3가지 측정압력이 동일한 값을 나타내는 것 을 알 수 있었다.
4.3.2 2차 보정실험
2차 보정실험에서는 동조식배관시스템으로 연결한 복동식 재하장치의 시간경과에 따른 장기적인 안정성을 확인하기 위
하여 고압펌프의 작용압력을 107 또는 99MPa로 유지시킨 상태에서 고유압잭(그림 8의 C')의 압력과 배관부(그림 8의 B' 및 D' 부분)의 압력을 측정하였으며 그 결과를 표 7에 나타내었다.
그림 13에는 압력작용 누적경과시간에 따른 고압펌프압력,
그림 11. 고유압호스보정실험시외부직경변화(l=50m인경우)
표 6. 고유압동조식배관시스템의 1차검증실험결과
시간 고압펌프
(MPa)압력
호스압력고유압 (MPa)
배관부 압력동조식 (MPa) 2007-10-08 14:00 116 115 115 2007-10-08 15:02 116 115 115 2007-10-08 16:10 116 115 115 2007-10-08 17:00 116 115 115 2007-10-08 18:00 116 115 115 2007-10-08 19:00 116 115 115 2007-10-08 20:08 116 115 115 2007-10-08 21:10 116 115 115 2007-10-09 09:02 116 115 115 2007-10-09 10:00 116 115 115 2007-10-09 11:14 116 115 115 2007-10-09 12:00 116 115 115 2007-10-09 13:05 116 115 115 2007-10-09 14:10 116 115 115
그림 12. 시간경과에따른측정압력의변화
표 7. 고유압동조식배관시스템의 2차검증실험결과
시간 고압펌프
압력(MPa) 고유압잭 압력(MPa)
동조식배관부 압력 (MPa) B' D' 2007-10-09 16:13 107 106 107 107 2007-10-09 17:11 107 106 107 107 2007-10-09 18:20 107 106 107 107 2007-10-09 19:22 107 106 106 106 2007-10-09 20:21 107 106 107 107 2007-10-09 21:13 99 98 99 99 2007-10-10 08:32 99 98 99 99 2007-10-10 09:24 99 98 99 99 2007-10-10 10:30 99 98 99 99 2007-10-10 11:30 99 98 99 99 2007-10-10 13:11 99 98 99 99 2007-10-10 14:30 99 98 99 99 2007-10-10 15:30 99 98 99 99 2007-10-10 16:30 99 98 99 99
그림 13. 시간경과에따른측정압력의변화 (2차보정실험)
고유압잭압력 그리고 동조식배관부 압력을 함께 도시하였는 데, 여기서 4가지 측정압력의 측정오차는 1%정도인 것을 알 수 있었다. 즉 동조식 배관시스템으로 연결한 양방향 재하장 치에 작용된 모든 압력은 최대 1%정도의 오차를 가지는 것 으로 나타났다.
5. 결론및 제언
본 연구에서는 대형기초의 재하시험에 사용되는 양방향 고 유압 말뚝재하시험장치의 시험 시 안전성, 신뢰성 및 적용성 을 확보하기 위하여 고유압잭의 보정실험, 고유압호스의 길 이에 대한 보정실험 및 동조식배관시스템의 보정실험을 실 시하였으며 그 결과는 다음과 같다.
1.고유압잭의 보정실험, 고유압호스의 길이에 대한 보정실험 및 동조식배관시스템의 보정실험에서 나타난 결과들에 대 한 신뢰도(R2)는 1.0에 근접하고 있으므로 상관관계는 매 우 양호한 것으로 볼 수 있으며 따라서 양방향 고유압 복동식 재하장치는 신뢰도가 매우 높은 것으로 판단된다.
2. 10MN 및 20MN용량의 개별 복동식 고유압잭들의 하중은
작용압력에 대한 선형성 및 상관관계는 매우 우수하였으 며 작동성 및 안정성도 우수하였다.
3.고유압호스의 보정실험에서는 작용압력단계에 따라 고유 압호스의 압력, 고유압잭의 압력, 고유압잭의 스트로크 및 추가 연결한 고유압호스의 외부직경을 측정하였다. 작용된 고유압에 대한 고유압호스의 압력, 고유압잭의 압력의 선 형성 및 상관관계는 매우 우수하였으며 작용압력의 크기 에 상관없이 고유압잭의 스트로크 및 고유압호스의 외부 직경은 거의 일정하였다.
4.고유압 동조식 배관시스템의 보정실험에서는 임의의 작용 압력에서 은 시간 경과에 상관없이 일정한 값을 나타내었 다. 따라서 동조식배관시스템에서는 재하시험 시 가압할 때 복수의 고유압잭을 동조시키는 것이 가능하며, 고유압
잭 하단부에 낸 홈 속에 배관을 내장시킴으로써 콘크리트 와 직접 접촉되지 않도록 하여 배관의 손상을 막을 수 있다.
5.양방향 고유압 복동식 재하장치는 재하후 재하장치 내부 에 빈 공간을 잔류시키지 않으므로 사용말뚝의 재하시험 에 유일한 대안으로 사용될 수 있으며, 재하용량을 크게 늘일 수 있으므로 고재하용량이 필요한 시험말뚝에 대한 재하시험에 매우 유용한 시험방법이다.
6.본 논문에서는 양방향 고유압 말뚝재하시험장치의 보정에 관한 실험결과만을 분석하였으며 현재 진행하고 있는 조 립된 양방향 고유압 재하시스템에 대한 보정실험 및 고 용량 재하시험 결과를 분석하는 후속 연구를 발표할 예 정이다.
감사의글
이 연구는 2006학년도 경성대학교의 지원에 의하여 연구 되었음. 또한 본 논문작성에 필요한 실험자료를 제공해 준 (주)지테크의 이민희 대표이사, 정성민 과장, 황근배 과장, 최 재홍 대리에게 감사드립니다.
참고문헌
(주)지텍크(2006) 고압재하시스템을이용한 양방향선단유압재하 장치를 통한 대구경 현장타설 철근 콘크리트 말뚝의 지지력 측정장치및측정방법, 특허등록번호 제10-0588761호 (주)지텍크(2008) 해운대 우동 PROJECT 현장타설말뚝(Φ2,000,
Φ2,500) 및소구경 현장타설말뚝(Φ500)의 재하시험, 대형평 판재하시험 및 품질시험 계획서.
Osterberg Jorj O. (1986) Device for Testing the Load Bearing Capacity of Concrete-filled Earthen Shafts. US-4614110.
(접수일: 2008.5.8/심사일: 2008.6.20/심사완료일: 2008.9.4)
