항타말뚝시공 관리기기(PIR-D)

 

항타말뚝시공 관리기기(PIR-D)

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1.개요

말뚝의 항타공법은 시공법 중 가장 저렴하고 지지력이 큰 공법으로서 자주 사용된다. 항타말뚝의 시공관리는 최종항타시 최종관입량과 탄성변형량를 측정하여 시행하고, 측정된 관입량(S)와 탄성변형량을 항타공식에 적용하여 지지력을 계산한다. 이때 유압헴머의 경우 낙하고가 일정하지 않아 항타공식의 신뢰성이 떨어진다. 그리고 최종관입량 측정시 항타기 가동 중에 말뚝에 항타기록지를 붙여 놓고 인력에 의해 펜으로 관입량을 측정, 기록하는 것은 아주 위험하고 좋지 않은 방법이지만, 별 다른 대체 방법이 없기 때문에 거의 항타기록지에 의한 시공관리를 시행한다. 또한 시공관리 및 지지력시험을 위해서는 재하시험을 실시해야 하나 모든 말뚝마다 시험할 수는 없다. 그 외에도 종래에 사용했던 항타관리 방법은 햄머의 에너지에 대한 정보를 알 수 없어 항타관리의 극복할 수 없는 과제로 남아있다. 이처럼 지반의 변화, 설계지지력의 불확실성, 시공관리의 불확실성, 재하시험의 횟수의 한정으로 인해 국내에서는 안전율 2.5를 사용한다. 하지만 모든 말뚝에 시공관리를 잘하면 안전율도 낮출 수 있어 과도설계를 예방하고, 공사비를 절감할 수 있다. PIR-D는 이러한 문제점들을 해결하고, 품질관리를 철저히 하여 과대설계를 방지하고, 시공관리를 효율적으로 하기 위해 만들어졌다.

 

2. 항타말뚝 시공관리 기기(PIR-D)의 제원 및 적용

2.1 기기의 구성

제작사	미국 Pile Dynamics Inc
PIR-D main unit	screen 시험상황 - 입력, 저장, 출력
에너지 센서	헴머의 낙하속도 측정하여 운동에너지 계산
가속도계	최대변위량 (탄성+소성) 측정 (T.C, Temporary Compression)
reel	관입깊이, 항타수 측정하여 set value (s) 계산
전력 공급 장치	12 ~ 24v DC
기타 주변기기	프린터, cables

2.2 시공관리 기기(PIR-D)의 설치위치

○ spring-loaded spool of cable : 크레인 캡이나 리더의 상단, 햄머 cage 아래에 위치하여 관입깊이를 측정한다. ○ energy sensor : 유압햄머의 램이 보이는 cage에 설치하며 램의 낙하속도 측정 ○ audio blow detector : 디젤햄머용으로 energy sensor가 사용되면 사용하지 않는다. ○ accelerometer : 헬멧에 설치하여 T.C(순간 변위량)를 측정한다.

 

2.3 관리항목 및 기준

에너지 (energy)	헴머에 센서를 부착하여 헴머의 낙하속도를 측정 (유압 10t 햄머 일 때)      (낙하고 최대 1m 일 때)   (직경609.6-두께17T steel pile사용)
관입량 (set)	타격별 말뚝의 관입량
말뚝의 근입깊이 (Pen)	항타시 말뚝의 근입깊이
Blow count per 20 to 30cm	타격횟수 및 관입량을 측정하여 평균계산
탄성변위량
위의 항목들은 PDA를 이용한 동재하 시험을 함께 실시하여 기준을 설정한다

 

3. 적용 항타공식

항타관리 공식 (Gates formula)

Ru' : 극한지지력 Er : 햄머제작회사의 전달 에너지      (manufacturer's rated energy (Joules)) N : 25mm 관입시 항타수

 

 

 

 

 

 

 

 

 

수정 Hiley 공식 (Energy formula)

Ru : 극한지지력 ε : 에너지전달효율(0.7) KE : 운동에너지 DMX : 최대변위량 (TC+Set) TC : 순간탄성변위량 Set : 소성변위량

 

4. 말뚝 및 항타기 제원

인천 송도현장 말뚝 : PHC 30m 유압 : 7 톤

 

5. PIR-D data