[논문]초고용량 양방향 말뚝재하시험(BDH PLT) 수행사례 분석

김상일; 이민희; 정성민; 정은택; 최용규

초고용량 양방향 말뚝재하시험(BDH PLT) 수행사례 분석
A Case Study of High Capacity Bi-Directional High Pressure Pile Load Test 원문보기

김상일 (한국양방향말뚝재하시험협회, 사무국) , 이민희 ((주)지텍크) , 정성민 ((주)지텍크) , 정은택 (현대산업개발) , 최용규 (경성대학교 건설 환경공학부)

The bi-directional high pile load test(BDH PLT) does not have weaknesses found in the existing bi-directional low pile load test(BDL PLT); it has strong economics, is unbound by load capacity limit and secures quality stability of working piles. In this study, Verification the field found a very high capacity level of stability and reliability of the BDH PLT, as well as outstanding field applicability. Field verifications reaffirmed the advantage of the BDH PLT device, which was capable of loading 90 MN capacities as maximum. It was also found to be durable enough to load high capacity with ease.

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문제 정의

본 연구에서는 초고용량 초고층 건축물 기초의 지지력과 침하량을 확인 할 수 있는 실용적이고, 신뢰성 있는 양방향 고유압 말뚝재하시험법을 초고층 건축물의 대구경 현장타설말뚝기초에 적용한 사례에 대하여 분석하였다.
이러한 저유압 단동식 양방향 말뚝재하시험의 불안정성을 극복하기 위하여 고유압 복동식 양방향 재하시험장치를 개발하였다. 고유압 복동식 양방향 재하장치를 사용할 경우 경제성 확보뿐만 아니라 재하용량의 한계도 극복할 수 있는 장점이 있으며, 또한 사용말뚝의 품질안정성을 확보할 수 있다.

제안 방법

719 mm으로서 나타났다. 본 시험말뚝이 사용말뚝임을 감안하여 3주기 90MN 까지 하중을 재하하고 제하하여 시험을 종료하였다.
본 시험은 변위 측정용 변위봉(Telltale)을 탐사관내에 삽입하고 작업대 및 고정보(Reference beam)를 설치 후 장비의 이동 및 주변 말뚝시공작업에 의한 영향을 최소화 하고자 야간에 시험을 수행하였다.
본 연구에서는 설계시 연암 11m 소켓 부분의 허용주면마찰력은 48.6MN, 연암의 허용선단지지력은 30MN으로 검토되었다((주)새길이앤씨, 2007). 따라서, 준비된 재하용량을 충분히 활용하기 위하여 재하장치를 선단부에서 2m 상부에 설치하였다.
본 연구에서는 초고층 건축물 기초의 고용량 하중 지지능력을 확인 할 수 있는 가장 현실적인 대안으로 고유압방식의 양방향 말뚝재하시험을 제안하였으며, 현장시험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
양방향 고유압 말뚝재하시험에서는 ASTM D1143-81(1994)에서 규정하고 있는 완속표준재하시험방법과 반복재하방법을 혼합한 형태로 실시하였고, 하중 재하 주기는 표 1과 같이 계획하였다.

대상 데이터

본 시험말뚝(T2 Pile No. 65)은 구조물 기초로 사용되는 말뚝으로서 말뚝체의 파손과 과도한 변위발생에 대하여 주의하면서 시험을 수행 하였다. 하중재하단계는 표 1의 하중재하단계로 재하하여, 3주기 90MN의 재하하중에서 16.
본 시험에 사용된 재하장치는 최대용량이 20MN인 실린더 6개로 구성되었고, 재하장치를 하부철근망 2m의 상부에 고정시키고 변위측정용 강봉(telltale)을 상판에 2개, 하판에 2개를 설치하여 상판, 하판의 변위를 측정하도록 하였다. 그림 2에는 적용사례 현장의 개요를 나타내었다.

성능/효과

1) 양방향 복동식고유압 말뚝재하시험을 적용하여 대구경 현장타설말뚝의 고용량 하중지지능력 확인할 수 있었으며, 이 방법은 정재하시험시 재하용량 한계와 현장조건의 제약을 극복할 수 있는 가장 현실적인 대안으로 볼 수 있었다.
2) 고유압 복동식 양방향 재하장치는 재하후 재하장치 내부에 빈 공간을 잔류시키지 않으므로 사용말뚝의 재하시험에 유일한 대안으로 사용될 수 있으며, 재하용량을 크게 늘일 수 있으므로 고재하용량이 필요한 시험말뚝에 대한 재하시험에 매우 유용한 시험방법이다.
3) 현장 검증결과에 의하면, 최대작용하중으로 90 MN에 달하는 대용량 하중을 재하할 수 있는 고유압 재하장치의 장점을 유감없이 발휘하였고, 대용량의 재하하중을 별다른 문제없이 재하할 수 있는 내구성까지 갖춘 것으로 판명되었다.
단동식 잭의 경우 재하시험 종료 후 발생된 재하장치 내부의 잔류 공간 제거에 어려움이 있으나 복동식 잭을 이용하면 이러한 문제를 해결할 수 있었다. 또한, 고압(100MPa이상)의 유압잭을 사용하면 유압잭 단면이 동일할 경우 저유압 잭보다 많은 하중 능력을 확보할 수 있는데 따라서 고압력을 사용하면 재하용량을 충족시키기 위하여 필요한 유압실린더의 개수를 줄임으로서 유압실린더 배치를 원활하게 할 수 있고 설치상의 애로사항을 해결할 수 있었다.

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