말뚝 동재하시험 설명

개요

말뚝 동재하시험은 말뚝머리에 충격을 가하고 응력파를 계측하는 시험이다.

이 시험으로 시공된 말뚝의 지지력과 건전성을 확인한다.

정재하시험보다 짧은 시간과 적은 비용으로 지지력을 추정할 수 있다.

측정 구성

말뚝 머리에 해머로 충격을 가하면 응력파가 말뚝 안으로 진행한다.

말뚝 상단의 변형률계와 가속도계가 힘과 속도의 원신호를 얻는다.

가속도는 적분해 속도로 바꾸고, 계측기 PDA가 신호를 기록·처리한다.

이 힘과 속도 자료로 말뚝 저항을 역산하는 것이 동재하시험의 핵심이다.

힘과 속도의 관계

응력파가 말뚝 안을 한 방향으로 탄성 진행하면 힘과 속도는 비례한다.

비례 상수는 말뚝 임피던스 Z이며, Z는 EA를 파동 속도 c로 나눈 값이다.

말뚝 저항은 되돌아오는 신호에 나타나므로 상단의 힘과 속도로 주면·선단 저항을 나눠 구할 수 있다.

계산 예제

CASE 방법의 간편식으로 극한 지지력을 추정하는 계산을 해 보자.

단위를 kN·s/m로 맞추면 임피던스 Z는 1,500 kN·s/m가 된다.

힘과 속도의 최대값을 넣으면 상부 저항은 약 4,750 kN이다.

실제 CASE 방법은 감쇠 계수를 곱하므로 이 값은 간이 예시일 뿐이다.

저변형도와 고변형도

저변형도 시험과 고변형도 시험은 가진 방법과 목적이 다르다.

저변형도 시험은 말뚝 건전성을 빠르게 확인하고, 지지력 값은 얻지 못한다.

고변형도 시험은 큰 변위를 유발해 지지력과 저항 분배를 평가한다.

지지력 해석법

CASE 방법은 힘과 속도의 피크값으로 극한 지지력을 신속히 추정한다.

CAPWAP은 신호 전체와 지반 모델로 지지력 분포와 하중-침하 곡선을 구한다.

현장 관리에는 CASE, 설계 검증과 원인 분석에는 CAPWAP가 적합하다.

두 방법은 함께 쓰는 것이 일반적이다.

정리

정리하면, 동재하시험은 응력파를 계측해 지지력과 말뚝 건전성을 확인하는 시험이다.

정재하시험을 대신하지 않고 상호 보완하는 수단으로 쓰인다.

답안에서는 고변형도와 저변형도를 혼동하지 않고, 손상 판단과 지지력 판정을 나눠 쓴다.