Top 13 말뚝 재하 시험 The 49 Top Answers

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[토목시공기술사] 말뚝의 재하시험
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말뚝 재하 시험

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말뚝 재하 시험
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말뚝재하시험(정재하/동재하시험) 시험빈도 및 말뚝시공 수직도 오차 등 품질관리 사항

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말뚝재하시험(정재하 및 동재하)

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말뚝재하시험(정재하/동재하시험) 시험빈도 및 말뚝시공 수직도 오차 등 품질관리 사항
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말뚝재하시험!! 동재하시험 및 정재하시험에 대해!!

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말뚝재하시험!! 동재하시험 및 정재하시험에 대해!!

말뚝재하시험이란

동재하시험이란

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말뚝재하시험!! 동재하시험 및 정재하시험에 대해!!
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말뚝의 정재하시험(반력말뚝방식)

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말뚝재하시험의 시방내용(장비, 시공사항) – 스타급

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말뚝재하시험

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말뚝재하시험의 시방내용(장비, 시공사항) - 스타급
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말뚝재하시험(정재하/동재하시험) 시험빈도 및 말뚝시공 수직도 오차 등 품질관리 사항

말뚝재하시험(정재하 및 동재하)

말뚝재하시험의 종류인 정재하시험과 동재하시험의 시험절차에 대한 포스팅은 많기 때문에 이번 포스팅에서는 말뚝재하시험의 빈도와 수직도에 대한 내용, 그리고 각 말뚝재하시험에 대해 정리하였습니다.

1. 말뚝재하시험의 목적

말뚝기초의 설계, 시공과정을 보면 먼저 설계단계에서는 상부구조물에 대한 구조해석을 통해 말뚝머리에 작용하는 외력을 산정한 후, 말뚝의 예상 허용지지력이 작용 외력보다 크도록 말뚝의 길이, 직경 시공법 등을 결정합니다.

설계시 산정된 지지력과 실제 말뚝의 지지력 사이에는 불가피하게 지반조건 및 시공품질에 따른 편차가 발생하게 되는데 시공과정에서 실제 말뚝을 대상으로 재하시험을 실시하여 설계 시 산정된 예상 지지력을 만족하는지 확인하여야 합니다.

<말뚝재하시험의 종류>

2. 말뚝의 시공관리 기준(수직도, 말뚝위치)

① 국내외 각종 시방서에서는 아래 그림과 같이 말뚝의 위치와 수직도에 관해 오차 한계를 제시

다만 말뚝 길이에 대한 오차는 제시되지 않는데, 그 이유는 설계 시 결정된 바에 따라 정확한 길이로 시공했어도 말뚝의 실제 지지력이 설계 지지력과 정확히 일치하지 않으므로, 시방서 상에 말뚝길이에 대한 허용오차 기준은 제시되어 있지 않은 것입니다.

<말뚝시공 오차 한계>

② 말뚝위치에서 벗어난 경우

설계위치에서 벗어난 거리가 150㎜를 초과한 경우에는 구조검토 를 하여 추가 항타 및 기초를 보강해야 합니다. 독립기초, 줄기초, 매트 기 초의 외곽말뚝이 외측으로 75∼150㎜ 벗어난 경우에는 말뚝 중심 선에서 벗어난 만큼 기초를 확대하고 철근을 1.5배 보강하여 배근 하며, 내측으로 벗어난 경우에는 철근만 1.5배 보강하여 배근해야 합니다.

③ 수직으로 시공되지 않은 경우

항타 완료 후 각도기 등으로 계측하여 수직에 대한 기울기가 말뚝 길이의 1/50 이상일 경우에는 보강말뚝을 시공해야 합니다.

3. 말뚝재하시험의 수행빈도 기준(시험 횟수)

압축정재하시험은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 건축구조물의 기초 또는 토목구조물의 기초말뚝에 대하여 전체 말뚝개수(공수) 의 1% 이상 또는 구조물별로 1회 이상의 시험 이 필요합니다.(말뚝이 100개 미만인 경우도 구조물별로 최소 1개 이상 수행)

<말뚝재하시험 최소 수행 빈도>

4. 정재하시험 개요

정재하시험은 말뚝의 지지력을 결정함에 있어서 말뚝의 거동을 파 악하는 가장 확실한 방법 으로, 말뚝두부에 직접 시험하중을 재하하는 방식으로 가압 및 반력 시 스템에 따라 ⓐ고정하중 이용방식, ⓑ반력말뚝 이용방식, ⓒ반력앵커 방식으로 분류 할 수 있습니다.

<정재하시험의 종류>

5. 양방향 재하시험 개요

말뚝정재하시험의 경우 시험하중만큼의 고정하중이나 반력말뚝, 반력앵커 등의 반력이 필요하고, 이런 반력하중이 확보되지 않으면 말뚝정재하시험을 할 수 없습니다.

그러나 양방향말뚝재하시험에서는 특수하게 제작된 유압식 잭(Jack)이나 셀(Cell)을 일반적으로 말 뚝선단 부근에 설치하여 선단지지력과 주면마찰력에 의해 하중재 하에 필요한 반력을 상호간에 마련해주므로 하중재하를 위한 별도의 대형장치가 필요없고, 좁은 시험공간이나 경사진 곳에서도 적용이 가능합니다.

<정재하시험과 양방향재하시험 비교>

6. 동재하시험

말뚝에 변형과 충격파 전달속도를 측정할 수 있는 장치를 한 후에 말뚝이 타격관입되는 과정에서 측정되는 변형과 응력파 를 말뚝항타분석기(PDA, Pile Driving Analyzer)로 측정하여 CAPWAP(Case Pile Wave Analysis Program) 프로그램으로 해석 하고, 그 결과로부터 말뚝의 지지력, 말뚝에 전달되는 응력분포, 말뚝 에 발생하는 압축력과 인장력, 응력파의 전달속도 등의 자료를 얻으 며 타격관입 중에 말뚝에 발생하는 이상을 검출 해 낼 수 있습니다.

* 동재하시험의 장점 • 시험 소요시간이 매우 짧다 • 비용이 비교적 적게 든다 • 말뚝관입 도중의 어느 시점에서도 지지력 확인이 가능하다 • 말뚝과 해머의 성능을 동시에 측정할 수 있으므로 합리적 시공 관리가 가능하다 • 말뚝타격 시에 발생하는 말뚝의 파괴 여부와 위치를 알 수 있다 • 깊이별 저항력 분포를 알 수 있다 • 항타 시와 일정시간이 경과한 후 시간경과에 따른 말뚝지지력 변 화를 알 수 있다

<센서부착 / 동재하시험>

참고자료 : KSF 2445 / KSF 2591 / KCS 11 50 40 / 쌍용건설기술 말뚝시험의 종류 및 기준

말뚝재하시험의 종류와 시공관리기준(수직도 허용오차), 말뚝재하시험 시험횟수/빈도. 정재하시험과 양방향재하시험, 동재하시험에 대해 간략히 알아보았습니다. 위 내용 확인하시어 말뚝시험 등에 참고하시기 바랍니다.

건축법과 관련한 아래 자료 참고하시기 바랍니다.

↓ 관련업무 자료 링크 ↓

* 건설공사 기획업무

* 건설공사 계약방법

*건설공사 원가계산 작성요령

* 건설공사 착공시 업무

* 건설공사 준공정산 요령

* 내진성능평가 및 내진성능보강 업무

* 시특법 시설물 관련

* 시설물 유지관리(하자검수 등)

* 건축업무 관련 최신 법령

* 기타 건축업무

* 유형별˙공종별 안전점검 체크리스트

* 최신 설계자료(노임,제경비,단가 등)

*KCS 표준시방서, 품질시험 방법

*조달청 시방서 가이드라인

*건축시공기술사 서브노트

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말뚝재하시험!! 동재하시험 및 정재하시험에 대해!!

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안녕하세요 !!! 오늘은 건설현장에서 많이 이용하는 동재하시험 및 정재하시험에 대해서 말씀드리고자 합니다!! 동재하 시험 및 정재하 시험은 모두 말뚝재하시험 (Pile loading test)라고 불라는데요!! 그럼 우선 말뚝재하시험에 대해 알아보겠습니다. 말뚝재하시험은 지내력을 확인하기 위한 시험입니다!!

말뚝재하시험이란 ??

건설 현장에서 땅의 지지력 및 지내력을 확인하기 위해 하는 시험으로 말뚝을 설계한 깊이까지 설치한 후 하중을 가하여 생기는 말뚝의 침하량으로부터 말뚝의 극한하중이나 허용침하량 이내에서 지지할 수 있는 하중의 크기를 구하는 시험입니다!!

말뚝재하시험을 할 때 주의해야하는 사항은

1. 지반이 규칙적이지 않은 경우에 추가로 실시

2. 말뚝의 길이, 직경, 설치방법 등은 실제 시공될 말뚝과 똑같아야함.

3. 시간에 따라 말뚝의 지지력이 변화하기 때문에 시간이 경과한 후 재하시험을 추가로 실시

말뚝재하시험을 구분하면 하기와 같이 동재하시험 // 정재하시험으로 나눌수 있습니다!!

일반적으로 모든 현장에서 두 가지 방법을 사용하는데 순서는 동재하시험을 한 후 정재하시험을 하는 순서로 진행합니다@@

먼저 동재하시험에 대해서 설명하겠습니다!! 동재하시험은 이름 그대로 움직일 동을 써서 움직이는 하중을 가하는 것입니다.

동재하시험이란??

말뚝의 머리 쪽에 변형률계와 가속도계 (Strain transducer 및 Accelerometer)을 부착하고 말뚝항타분석기 ( PDA : Pile Driving Analyzer)을 이용해 말뚝의 항타 시에 발생하는 응력 // 변형 // 가속도를 측정하며 지반의 지지력을 확인하는 시험입니다!!

동재하시험의 순서 는 다음과 같아요!!

1. 시험할 말뚝의 선정 및 말뚝의 머리부근 정리

2. 변형률계 및 가속도계(게이지 측정장치)를 부착

3. 장비 및 프로그램과 연결

4. 기초 Data입력

5. 2번에서 한 게이지를 보정

6. 시험시작 및 Data 저장

7. 분석

동재하시험의 장점과 단점

동재하시험의 장점은

1. 시간과 비용이 적게듭니다.

2. 지지력의 변화를 시간의 흐름에 따라 알 수 있습니다.

3. 땅의 깊이에 따른 저항력을 알 수 있습니다.

동재하시험의 단점은

1. 기술자의 자질이 굉장히 중요하다.

2. 기술자의 자질에 따라 시험의 결과가 크게 달라질 수 있다. (정확성이 떨어진다)

정재하시험이란

정재하시험은 정이라는 단어에서 하중이 움직이지 않고 고정적이라는 의미를 내포합니다!! 정재하시험은 물뚝에 하중을가해 말뚝이 침하하는 정도, 인발, 수평변위의 양상을 통해 말뚝의 허용지지력을 도출하는 시험이에요!! 이 시험을 할 때 필요한 장비는 하중을 주는 재하대, 가압장치, 변위량을 측정하는 계측장치로 나눠요!! 정재하시험은 고정하중을 이용한 시험과 반력을 이용한 시험이 있는데 일반적으로는 반력을 이용한 시험방법이 더 많이 사용됩니다!!!

정재하시험의 장점은

1. 허용 지지력을 도출하는데 있어서 신뢰성이 훨씬 높습니다!! 동재하시험에 비해 정확성이 매우 높다는 것이 장점이에요!!

2. 말뚝의 경제성 및 안전성이 좋다!!

정재하시험의 단점은

1. 동재하시험에 비해 상당한 시간과 비용이 사용됩니다…

2. 동재하시험과 달리 시간변화에 따른 지지력의 변화를 확인하기 어려워서 추후 몇 번 더 실시해야합니다.

이상으로 말뚝재하시험에 대해 그리고 동재하시험 및 정재하시험에 대해 간단하게 알아봤습니다!! 건설현장을 가시면 필수적으로 볼 그림이니 알아두시면 좋을 것 같네요!!

이상으로 포스팅 마치겠습니다.

감사합니다.

말뚝의 정재하시험(반력말뚝방식)

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현장에서 말뚝을 시공한 후에는 설계 시 가정한 성능을 충분히 확보하고 있는지 확인해야 합니다. 말뚝 재하시험에는 정재하시험과 동재하시험으로 구분하는데, 정재하시험이 신뢰도가 높습니다. 그 중에서도 실재하 방식(철근 등을 이용해서 최대 시험하중의 110% 이상을 준비해서 재하)이 가장 신뢰도가 높지만 시험시간이 많이 걸리기 때문에 현장에서는 반력말뚝을 이용한 재하시험을 많이 합니다.

여기서는 PHC 말뚝에 실시한 반력말뚝방식의 정재하시험에 대해 살펴보겠습니다.

■ PHC 말뚝 – 프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝

■ 원심력 콘크리트 말뚝(PHC말뚝)의 시공

시험말뚝내용

위 사진에서 시험한 시험말뚝의 사양은 다음과 같습니다.

말뚝종류 직경

(mm) 말뚝관입심도

(m) 시공방법 설계하중

(ton/본) 최대시험하중

(ton/본) PHC 500×80 22.5 D.R.A 120.0 250.0

시험장비의 제원은 다음과 같습니다.

유압잭 및 펌프(1조) : 600ton

재하프레임(1set) : 총 Beam 무게는 약 6톤

다이알게이지(Digital guage)(2개) 1/1000mm Division, 50mm Strock

마그네틱 홀더(Magnetic holder)(2개)

시험장비의 설치

1) 두부 정리 : 시험을 실시할 파일과 주변 파일의 두부를 정리합니다. 말뚝 배치가 맞지 않으면 시험을 하지 못하기 때문에 시험할 파일위치를 사전에 결정해야 합니다.

원래는 파일머리를 절단한 다음 상부표면을 연마기를 평탄하게 정리하고 에폭시 수지 등으로 말뚝 두부를 보강해야 합니다.

2) 재하프레임 및 재하장치 설치

재하판 설치 ▶ 유압잭 설치 ▶ 레퍼런스 빔 설치 ▶ 재하대 설치 ▶ 하중재하

재하대는 시험하중의 110%를 견딜 수 있고 파괴나 전도되지 않는 안전한 구조를 갖추어야 합니다. 재하대는 시험하는 동안 편심이 발생하지 않도록 시험말뚝과 재하하중의 무게 중심이 일치하도록 해야 합니다.

3) 측정장치 설치

다이알 게이지는 시험말뚝 본체 양 옆에 부착합니다.

시험방법의 종류

가장 표준적인 ASTM – 1143에 규정된 재하방법은 다음과 같습니다.

시험 하중을 8단계 즉, 설계하중의 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175% 및 200%로 나누어 재하한다.

각 하중단계에서 말뚝 머리의 침하율(rate of settlement)이 시간당 0.01inch(0.25mm) 이하가 될 때까지(단, 최대 2시간) 재하하중을 유지한다.

설계 하중의 200% 즉, 총 시험하중 재하단계에서 하중을 유지하되 1시간동안의 침하량이 0.01inch(=0.25mm) 이하일 경우 12시간, 그렇지 않을 경우 24시간동안 유지시킨다.

총 시험하중의 25%씩 각 단계별로 1시간씩 간격을 두어 제하한다.

만약 시험도중 말뚝의 파괴가 발생할 경우, 총 침하량이 말뚝머리의 직경 또는 대각선 길이의 15%에 도달할 때까지 재하를 계속한다.

표준적인 재하방법은 시간이 많이 걸리기 때문에 급속재하방법을 사용할 수 있는데 이 방법은 2∼5 시간 정도 소요됩니다.

급속재하 시험방법은

재하하중단계를 설계하중의 10% 내지 15%로 정하고 각 하중단계의 재하간격을 2.5분 내지 15분으로 하여 재하한다. (주) ASTM에서는 재하간격을 2.5분으로 규정하고 있으나 그 시간동안 2 ~ 4 차례에 걸쳐 Gauge 혹은 Scale등을 읽고 기록하기에는 충분치 못한 것으로 판단되며 대체로 5분 간격으로 하는 것이 보다 실제적인 것으로 보인다.

각 하중단계마다 2 ~ 4 차례 (예 : 재하간격 5분일 경우 0, 2.5, 4.0 및 5분 경과시) 침하량을 읽어 기록한다.

시험은 재하하중을 계속 증가시켜 말뚝의 극한하중에 이를 때까지 또는 재하장치의 재하용량이 허용하는 범위까지 재하한 후, 최종단계에서 2.5분 내지 15분간 하중을 유지시킨 후 제하한다.

(주) 일반적으로 총 시험 하중을 표준재하방법에서와 마찬가지로 설계하중의 200% 혹은 300%까지로 제한하는 것이 권장되고 있다. (Fellenius, Prakash)

이외에 반복 하중 재하방법(ASTM D 1143-81(Optional)에 의한 이 시험방법)은 다음과 같습니다.

재하하중의 하중단계는 표준재하 방법에서와 같이 정한다.

재하하중 단계가 설계하중의 50%, 100% 및 150%에 도달하였을 때 재하하중을 각각 1시간동안 유지시킨 후 표준재하방법의 제하시와 같은 단계를 거쳐 단계별로 20분 간격을 두면서 제하한다.

하중을 완전히 제하한 후 설계하중의 50%씩 단계적으로 다시 재하하고 표준시험방법에 따라 다음 단계로 재하한다.

재하하중이 총 시험하중에 도달하게 되면 12시간 또는 24시간 동안 하중을 유지시킨 후 제하하되 그 절차는 표준재하방법과 같다.

한국지반공학회 재하방법

앞에서 제시한 방법들은 다소 시간이 걸리기 때문에 보통은 한국지반공학회에서 제시한 수정된 방법을 많이 사용합니다.

재하방법

분류 내용 최대재하하중 설계하중의 200%(즉 2배) 재하하중단계 재하하중은 설계하중의 25%를 단위로 재하한다. 제하과정 제하하중은 설계하중의 50%씩 제하한다. 하중유지시간 침하율이 시간당 0.25mm 이하 또는 최대 2시간까지 하중을 유지한다.

측정방법

구분 범위 및 규정 최대재하하중 설계하중의 200%(즉 2배) 재하하중단계 9단계 싸이클수 1 Cycle 재하단계별 하중지속시간 침하율이 시간당 0.25mm 이하 또는 최대 2시간까지 하중을 유지한다. 제하단계별 하중지속시간 각 제하단계별 10분 간격 하중단계별 하중지속시간 재하와 제하(%)

0-25-50-75-100-125-150-175-200-207-0 침하량 기록시간 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20분 · · · (이후 10분 간격)

(시험결과) 하중-침하량 곡선을 이용한 지지력 산정

P-S분석법은 하중 – 침하량 곡선에서 하중의 증가에 따라 침하량이 급하게 변하고 있는 하중에 접선을 그려 항복 하중을 산정하는 방법입니다.

이 현장에서는 최대재하하중 재하 시에도 급하게 변하는 하중단계가 나타나지 않고, 일직선에 가까운 형태로 분석되어 항복 및 극한하중은 나타나지 않았습니다. 그러므로 최대재하하중을 최소항복하중으로 말뚝의 허용지지력을 산출하였습니다.

log P – log S 곡선법은 하중 및 침하량을 모두 log 용지에 출력하여 허용지지력을 산정 하는 방법으로, P – S 분석법과

마찬가지로 최종하중을 재하 시 거의 일직선 형태로 분석이 되므로 이 현장의 경우는 항복 및 극한하중은 나타나지 않았습니다. 그러므로 최대재하하중을 최소항복하중으로 말뚝의 허용지지력을 산출하였습니다.

S – log (t) 분석법은 하중이 증가함에 따라 직선상에 상향으로 나타나는 하중(즉, 침하량이 급격히 증가하는 하중단계)을 항복 하중으로 나타내는 방법으로 이때 분석표를 보면 상향으로 나타나는 하중단계가 없이 하중선과 평행하게 분석되므로 본 현장의 경우 항복 및 극한하중은 나타나지 않았습니다. 그러므로 최대재하하중을 최소항복하중으로 말뚝의 허용지지력을 산출하였습니다.

P – △S/△log(t) 분석법은 하중의 증가에 따른 침하량의 변화를 측정한 후 하중(P)의 변화에 따른 일정 시간의 경과에 따른 침하량의 변화(△S/△log(t))를 일반 산술눈금 용지에 출력한 후 일정한 변화를 보이는 지점을 직선으로 연결하여 두 직선이 만나는 지점을 항복점으로 판단하는 방법으로 이때 분석표를 보면 상향으로 나타나는 하중단계가 없이 하중선과 평행하게 분석이 되므로 이 현장의 경우는 항복 및 극한하중은 나타나지 않았다. 그러므로 최대재하하중을 최소항복하중으로 말뚝의 허용지지력을 산출하였습니다.

Davisson’s method : Davisson은 파괴기준에 말뚝의 길이를 고려하는 방법으로 말뚝머리의 변위가 그 말뚝의 탄성압

축량을 초과하는 상태에서의 하중을 파괴하중으로 계산합니다. 즉, 탄성압축량 Δ =PL/AE 을 0.15 + D/120(in) 만큼 평행이동시킨 선과 침하곡선과의 교점에서 하중을 파괴하중으로 가정하는 방법입니다. 분석결과 본 현장의 경우는 말뚝의 전침하량이 이론적인 말뚝재료의 탄성압축량과 유사한 값으로 나타나고 있으며, 탄성압축량을 0.15 +D/120 (in) 만큼 평행이동 시킨 Davisson’sOffset Line과는 교차하지 않으므로 항복점은 발생되지 않았습니다. 그러므로 최대시험하중을 최소항복하중으로 가정하여 분석하였습니다. Davisson에 의한 변위계산 결과는 다음 표와 같습니다.

최종 분석 결과는 다음과 같습니다.

시험결과 최대시험하중 재하 시 측정된 시험말뚝의 전침하량은 17.545mm, 잔류침하량 11.455mm로 나타났습니다. 따라서 기준치(전침하량 : 25.40mm, 잔류침하량 12.70mm) 이하로 나타났습니다.

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