양방향 말뚝재하시험

정의

양방향 말뚝재하시험은 말뚝 내부에 유압잭을 넣어 시험하는 정재하시험이다.

말뚝 머리에 반력을 두는 대신, 잭을 말뚝 안에 두고 위아래로 가압한다.

그래서 대구경말뚝처럼 상부 재하가 어려운 말뚝에 주로 쓴다.

시험 구조

시험 구조를 보자. 유압잭은 말뚝 중간이나 선단 근처에 설치한다.

잭이 밀어 올리는 힘은 상부 주면마찰력으로 전달된다.

잭이 아래로 미는 힘은 하부 선단지지력으로 전달된다.

두 방향의 변위를 따로 읽어 주면과 선단의 기여를 분리한다.

지지력 원리

극한 지지력 Qu는 상부 주면마찰력 Qs와 하부 선단지지력 Qb의 합이다.

Qs는 말뚝 측면과 지반 사이의 저항이고, Qb는 말뚝 끝 지반의 저항이다.

잭 하중과 상부·하부 변위를 함께 기록해 하중-변위 곡선을 만든다.

상향 곡선과 하향 곡선을 합하면 등가 하중-침하 곡선이 된다.

계산 예제

가상의 예로 직경 2.0m, 근입 길이 40m인 현장타설말뚝을 본다.

셀 상부 주면 저항은 6,000kN, 셀 하부 선단 저항은 4,000kN이다.

두 값을 더하면 극한 지지력 Qu는 10,000kN이다. 설계 지지력은 안전율로 나눠 얻는다.

정답은 10,000kN이다. 두 방향의 저항을 더한 값이 극한 지지력이다.

두부 재하시험과 비교

정재하시험과 양방향 시험을 표로 비교해 보자.

정재하시험은 말뚝 머리에서 하중을 주고, 양방향은 말뚝 안의 셀에서 가압한다.

대구경 말뚝에서는 반력 장치가 커지는 것이 제약이므로 양방향이 실용적이다.

정답은 반력 장치를 말뚝 자체로 해결한다는 점이다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 점을 세 가지로 정리한다.

첫째, 셀 하중은 지상 기준 등가 하중으로 환산한 뒤 설계 지지력과 비교한다.

둘째, 셀 위치는 설계 단계에서 정하고 시공 중에 기록해야 한다.

셋째, 셀은 콘크리트 속에 남아 시험 후 회수가 어렵다는 점을 기억한다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

양방향 시험은 말뚝 내부 잭으로 상향과 하향 저항을 동시에 얻는다.

주면 저항과 선단 지지력을 분리해 측정하는 것이 핵심이다.

반력 구조가 필요 없어 대구경 말뚝에 적합하다.

셀 위치는 설계 단계에서 정하고, 셀은 회수가 어렵다는 점을 기억한다.