스크랩 파일재하시험(Pile Load Test)

[김래은]

파일재하시험(Pile Load Test)의 목적은 구조물 설치 대상부지에 지반보강으로 기 시공된 파일에 대한 허용지지력을 측정하여 추후 설치될 구조물의 기초자료를 제공하여 구조물의 안정성 검토하는데 있다.
파일재하시험은 4가지로 구분 되는데 파일의 선단지지력과 주변마찰력의 합이 측정되는 수직재하시험, 주변마찰력만 측정되는 인발시험, 수평저항력을 측정하는 수평재하시험, 선단지지력과 주변마찰력이 각각 측정되는 동적재하시험등이 있다.

1. 시험의 적용범위

현장에 기 시공된 말뚝(P.H.C Pile, P.C Pile, Steel Pile, R.C Pile, 현장타설 말뚝)의 허용지지력 결정 및 예상침하량 측정 및 지반반력계수 산출시 적용함.

시험 횟수로는 말뚝재하시험 결과의 효율성을 높이려면 적어도 말뚝 250본 당 1회 또는 지반조건이 현저히 다르거나 다른 형태의 말뚝을 사용할 때마다 1회 이상의 재하시험을 행해야 한다고 규정하고 있다. 『건설부 제정 【구조물 기초설계기준】 참조』

2. 시험의 소요시간

파일의 정적재하시험 및 동적재하시험에 소요되는 시간은 시험의 종류, 시험의 방법, 현장 여건에 따라 약간의 차이가 있으나 통상적으로 다음 표에서 기술한 내용과 같다.

● 정적재하시험 소요시간

내 용 시험방법		시험준비	현장시험	시험장비해체	중간결과 및 분석	보고서작성
수직재하시험	반력파일 이용법	0.5 일	1 일	0.5 일	1-3 일	3-5 일
	Anchor 이용법	6-8 일	1 일	0.5 일	1-3 일	3-5 일
	실중량물 이용법	1-2 일	1 일	1-2 일	1-3 일	3-5 일
인발저항시험	반력Frame 이용법	0.5 일	1 일	0.5 일	1-3 일	3-5 일
수평재하시험	반력파일 이용법	0.5 일	1 일	0.5 일	1-3 일	3-5 일

● 동적재하시험 소요시간

내 용 시험내용	장 비 설 치	현 장 시 험	결과분석 및 보고서 작성
동 적 재 하 시 험	0.5 시간	0.5 시간	시험 종료 후 3-5 일

3. 시 험 장 비

파일재하시험을 실시함에 있어 사용하는 주요 장비의 종류 및 제원은 아래의 표와 같다.

● 정적재하시험 장비(Static Load Test Equipment)

품 목	수 량	비 고
Cargo crain & Cargo truck	1 대
Load frame ( H - beam )	12 개	2.0 m - 4.5 m
Oil Jack (Double action type)	3 개	Inner Dia. 150 mm
High pressure hose	2 개	Capacity : 700 kg/cm2
Hydraulic pump & Electric pump(Double action type)	1 개	Capacity : 700 kg/cm2
Pressure gauge	1 개	Capacity : 700 kg/cm2
Dial gauge (Settlement)	2 개	Unit:1/100mm, strock:50mm
Magnetic holder	2 개
Reference beam	2 개	3.0 m
Diamond grinder	1 개	8.0 inch
Hand grinder	1 개
Chock	100개
Steel plate	21 개
Iron bar	10 개
기타 부수 기자재 (기록 및 Setting 장비)	1 식

● 동적재하시험 장비(Dynamic Load Test Equipment)

품 목	수 량	비 고
가속도계(Accelerometer)	2 개	Quartz Crystal로 구성된 Piezoelectric 방식
변형율계(Strain Transducer)	4 개	Resistance Foil Gauges를 부착한 Fram
항타분석기(Pile Driving Analyzer)	1 개	FPDS-6(Foundation Pile Diagnostic System-6)
Main cable	1 개	40m UVY16(TNO)
Connection cable	2 개
전기 드릴	1 개
기타 부수 기자재	1 식

4. 파일재하시험의 개요

파일재하시험의 종류 및 방법

파일재하시험의 종류는 정적재하시험(Static Load Test)과 동적재하시험(Dynamic Load Test)으로 나누어지며, 정적재하시험은 시험목적에 의해 수직재하시험, 인발저항시험, 수평재하시험으로 나누어진다.
그리고 수직재하시험은 시험방법에 의해 주변반력파일 이용법, 실중량을 이용법 및 Earth Anchor체의 반력이용법으로 나누어진다.
상기에서 열거한 내용을 도시하면 아래와 같다.

	시험 종류	목적에 의한 분류	방법에 의한 분류	결과의 이용
파 일 재 하 시 험	정 적 재하시험	수직재하시험	주변반력파일 이용법	수직지지력 산출 (주변마찰력+선단지지력)
			실중량물 이용법
			Earth Anchor체 이용법
		인발저항시험	-	주변마찰력 산출
		수평재하시험	주변반력파일 이용법	수평저항력, 지반반력계수 산출
	동 적 재하시험	-	상부낙하물 이용법	연직지지력 산출 (주변마찰력,선단지지력)

■ 정적재하시험 (Static Load Test)

말뚝정재하시험은 말뚝의 시공품질을 확인할수 있는 가장 신뢰도 높은 방법으로 현재 국내외에서 제일 많이 쓰이고 있는 방법이다. 이방법은 말뚝에 실제하중이 재하되는 것과 같이 말뚝의 두부에 하중을 가하여 이에 따른 말뚝의 거동을 하중-변위 곡선의 형태로 얻어 말뚝의 허용지지력을 산정한다. 일반적인 압축시험방법에는 재하단계별 하중증가 비율 및 각 하중단계의 경과시간 등의 차이에 의해 완속재하시험, 급속재하시험, 하중평형시험, 일정침하율시험, 일정침하량시험 등으로 구분되며 극한하중 또는 항복하중의 결정에도 여러 가지 방법들이 제안되어 있다. 건설부 제정 "구조물 기초설계 기준"에 의하면 극한하중에 대해서는 안전율 3.0 항복하중에 대해서는 안전율 2.0으로 나눈값을 말뚝의 허용지지력으로 판정하며 허용지지력이 말뚝 1본당 설계하중보다 큰 경우에 말뚝이 적절히 시공된 것으로 판정한다.

일반적으로 압축재하시험의 경우, 설계하중의 2~3배에 달하는 재하하중이 필요하며, 하중은 사하중을 말뚝머리에 직접 가하거나 반력말뚝 또는 반력앵커의 인발저항력을 이용하여 재하하는 방법이 있다.

정적재하시험 방법은 실제 하중이 재하되는 조건과 가장 유사하게 하중을 말뚝기초에 가함으로서 작용하중하의 극한지지력 및 침하량을 추정하는데 있어서 신뢰성이 높은 방법이다. 그러나 시험 기간이 길고, 재하 하중이 증가함에 따라 비용이 과다해지고, 재하 하중량의 제약 등 한계성을 갖고 있다. 따라서 시험 할 수 있는 말뚝 수의 제한이 불가피하고 대구경 말뚝기초의 경우, 재하시험이 곤란하게 된다.

① 수직재하시험 : Vertical Load Test

수직재하시험은 시험 파일의 연직의 지지력을 측정하기 위해 실시하며 시험대상 파일에 가해지는 하중제공에 방법에 따라 아래와 같이 3가지로 구분 할 수 있다.

▣ 시험파일 주변에 관입된 파일을 이용하여 하중을 가하는 방법 ---- 반력파일 이용법
▣ 시험파일 주변에 Earth anchor를 시공하여 하중을 가하는 방법 -- Anchor체의 반력 이용법
▣ 실제로 중량물을 이용하여 하중을 가하는 방법 ---------------- 실 중량물 이용법

② 인발저항시험 : Friction Test

파일에 작용하는 수평하중에는 정적인 것과 동적인 것이 있는데, 정적수평력으로는 토압, 동적수평력으로는 지진, 기계진동, 열차 등의 동하중을 예로 들 수 있다. 수평재하시험은 이러한 하중에 대하여 내력, 수평저항력 측정 및 지반반력계수(Kh)를 구하고자 실시한다.
일반적으로 정적수평력이 작용하는 경우는 표준재하방법을 이용하고, 해양구조물과 같이 주기적으로 하중이 작용하는 경우는 주기하중 재하법 또는 파동식 재하법이 적용되며, 지진과 같이 그 방향의 교번 하중이 작용하는 경우는 역 재하법이나 교번 재하법을 이용한다.

■ 동적재하시험 (Dynamic Load Test)

동적재하시험은 말뚝 항타시, 말뚝 머리에 부착된 변위 측정계와 가속도계로부터 힘과 가속도를 측정하고, 이로부터 응력파(Stress Wave)의 1차원적 전달이론에 기초하여 말뚝의 지지력을 산정하는 방법이다.

항타분석기는 말뚝두부에 설치한 변형계(Strain Transducer)와 가속도계(Accelerometer)를 이용하여 항타로 인한 말뚝의 하중과 속도를 측정한다. 이들 측정치들로부터 약 40여 가지의 Parameter가 항타와 동시에 계산되어 항타분석기의 화면을 통해 관찰할 수 있으며, 이들중 중요한 Parameter들은 항타로 인한 최대 압축응력 및 인장응력, 말뚝에 전달되는 항타에너지, 말뚝의 건전도지수, 말뚝의 예상 극한지지력 등이다.

즉, 말뚝을 응력파의 이동시간이 동일한 연속적인 요소(segment)로 모델링하고, 가정된 경계조건과 말뚝 머리에서 시행오차법으로 경계조건(말뚝지지력, 지반저항분포, Quake 및 Damping 특성 등)을 결정하는 방법이다.

동적재하시험(Dynamic Load Test)은 1970년대에 개발되었으며 이는 항타분석기(PDA- Pile Driving Analyzer)를 사용하여 항타로 인한 말뚝의 변위와 가속도를 항타 즉시 분석하여 항타장비의 효율적인 작동여부, 말뚝에 작용하는 압축력 및 인장력, 예상지지력, 말뚝의 손상여부를 출력한다.

따라서 말뚝이 손상되지 않는 범위내에서 소정의 지지력을 얻을 수 있도록 항타관리가 가능하며 항타기의 효율 및 적절성을 판단하여 항타장비 및 항타시스템, 말뚝의 적절한 조합을 유도할 수있다. 항타분석기는 파동방정식을 이용한 항타해석과는 달리 말뚝두부에서의 힘과 속도를 입력치로 사용하기 때문에 항타기의 모델링 또는 효율의 추정으로 부터 생기는 오차를 제거하였다. 또한 분석 프로그램인 TNOWAVE의 SIGNAL MATCHING으로 분석하여 현장시험 결과를 재판독하여 파일 지지력 분포를 포함, 정하중 재하시의 파일 변이 특성을 알게된다.

■ 정.동적 재하시험(STATNAMIC 시험)

STATNAMIC재하시험의 원리는 실린더 내부에 특수연료가 발화함에 따라 생기는 높은 가스압으로 인해 상부의 재하하중을 추진하고, 추진력에 대한 반발력이 말뚝의 두부에 전달되면서 말뚝을 지반 속으로 관입시킨다.

STATNAMIC시험은 재하하중을 10~20g의 가속도로 추진하므로, 재하하중은 정적재하시험시 사용되는 하중의 1/10 내지 1/20만으로도 가능하다. 또한 STATNAMIC시험은 자체의 재하하중으로 말뚝에 하중을 가하므로 인발말뚝이 없는 경우에도 재하시험이 가능하다.

STATNAMIC시험에서의 하중속도와 지속시간은 연소실의 부피, 실린더와 피스톤의 형태, 연료의 종류와 양, 재하하중의 무게에 의해 조절 될 수 있으며 일반적인 하중지속 시간은 100msec 정도이다. 결과적으로 STATNAMIC은 정적재하시험보다는 상당히 지속시간이 짧은 하중을 작용시키지만, 동적재하시험에 비해 약 20배 정도 지속적인 하중을 가할수 있다. STATNAMIC재하시험은 최소한의 준비로 어떠한 말뚝 형태에 대해서도 재하시험이 가능하며, 하중 재하시간이 동적재하시험에 비해 상대적으로 길어 말뚝 몸체에 인장응력을 유발하지 않으며, 말뚝과 지반을 일체로 압축시킨다.

STATNAMIC재하시험은 정적재하시험의 약 5%에 해당하는 상재하중만을 반력하중으로 사용하므로 기존의 정적재하시험으로는 곤란한 대용량의 대구경 말뚝에 대한 재하시험이 가능하다.

5. 파일재하시험의 장단점

■ 정적재하시험의 장단점

상기에서 기술한 방법의 장단점을 표로 나타내면 다음과 같다.

하중제공에 의한 분류	장 점	단 점
주변파일 반력이용법	＊시험결과를 가장 빨리 알 수 있다 ＊시험비가 경제적이다	＊주변의 파일이 균형이 맞아야 한다 ＊주변의 파일 상태에 따라 하중이 결정 ＊고 하중시 안전사고의 위험이 있다
Earth Anchor체 반력 이용법	＊원하는 시험파일에 대하여 시험가능 ＊원하는 하중까지 확보가 가능	＊Anchor체 양생기간이 필요하다 ＊Anchor 시공비가 추가된다
실 중량물 이 용 법	＊시험 파일 주변에 관입된 파일이 없거나 Earth anchor를 시공할 수 없는 현장에서 시험실시 ＊원하는 하중까지 확보가 가능하다	＊시험 결과를 얻는 시간이 길다 ＊중장비 사용료 및 인건비가 추가된다 ＊고 하중시 안전사고의 위험이 있다

■ 동적재하시험

정적재하시험과 비교한 동적재하시험의 장점을 나열하면 다음과 같다.
▣ 시험 소요시간이 짧다.
▣ 비용이 적게 든다.
▣ 말뚝 관입 도중의 어느 시점에서도 말뚝의 지지력을 알 수 있다.
▣ 말뚝과 헴머의 성능을 동시에 측정할 수 있으므로 합리적 시공관리를 할 수 있다.
▣ 말뚝 타격시 발생하는 말뚝의 파괴와 위치를 알 수 있다.
▣ 지층별 저항력 분포를 알 수 있다

6. 파일재하 시험방법

■ 정적재하시험 : Static Load Test

① 수직재하시험
일반적으로 가장 많이 실시하는 방법으로『한국의 KS F-2445 기준』『미국의 A.S.T.M-1143 기준 』및 『영국의 B.S 기준』에 의거하여 시행되며 앞에서 열거한 방법의 장점을 병행하여 실시하기도 한다. 이를 간략하게 기술하면 다음과 같다.

ㅁ재하장치의 설치 기준

상기에서 열거한 3가지 방법 모두 재하장치의 설치 기준은 같거나 거의 일치한다.

▣ 가압장치 - Jack을 이용하며 두 개 이상의 Jack을 사용할 때는 피스톤의 단면이 같아 야 한다.
▣ 반력장치 - Kentledge 방식, 반력 말뚝 및 Earth anchor 방식이 있으며 시험말뚝으로부터 반력말뚝까지의 거리는 말뚝 지름의 5배 또는 2.0m 이상 떨어져야 한다.
▣ 측정장치 - 압력 측정 - Calibration한 Jack pressure gauge 또는 Load cell.
침하측정 - Unit : 1/100mm, Stroke 50mm의 Dial gauge 사용.

※ 영국 B.S 규정

▣ 가압장치로는 Jack 이용함
▣ 반력장치로는 Kentledge 방식, 반력말뚝 또는 Earth Anchdr 방식등이 있으며 시험파일로 부터 반력항 까지의 거리(시험파일 중심에서 반력파일의 중심까지)는 파일지름의 3배이상 또는 2.0m 이상.
▣ 측정장치는 Calibration한 Jack pressure gauge 또는 Load cell을 사용하여 파일 침하측정은 0.01mm의 Dial gauge 사용.
▣ 하중재하시 Pitch는 설계하중까지는 설계하중의 25% 정도로 하며 그 다음은 차츰작게 한다.
▣ 하중 보존시간은 보통 침하량의 평균치가 0.1mm/20min가 될때까지로 한다.
▣ 하중제거도 적당한 간격으로 측정하여 최후는 Rebound 가 끝난 시점에서 측정.

※ KS F-2445 기준

ㅁ완속재하시험방법(Slow Maintained- Load Test)
ASTM 표준재하방법(Standard Loading Procedure)으로 널리 알려진 이 방법에 의한 재하시험 과정은 다음과 같다. (관련기준 : ASTM D 1143-87)
▣ 총시험하중을 8단계 즉, 설계하중의 25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175% 및 200%로 나누어 재하한다.
▣ 각 하중단계에서 파일의 침하율(rate of settlement)이 0.25mm/h이하가 될 때까지 재하를 유지한다. (단, 최대 2시간을 넘지 않도록 한다)
▣ 설계하중의 200% 즉, 최종 시험하중에서 침하율이 0.25mm/h 이하일 경우 12시간, 그렇지 않을 경우 24시간동안 하중을 유지시킨다.
▣ 총 시험하중을 설계하중의 25%씩 각 단계별로 1시간씩 간격을 두어 제하한다.
▣ 만약 시험도중 파일의 파괴가 발생할 경우, 총 침하량이 파일직경 또는 대각선 길이의 15%에 달할 때 까지 재하를 계속한다.

ㅁ급속재하시험방법(Quick Maintained - Load Test)
표준재하방법의 긴시간이 소요된다는 결점을 보안한 시험방법으로 현재 많이 사용되고 있으며 총 소요시간은 2∼5시간 정도이다. (관련기준 : ASTM D 1143-87)
▣ 재하하중단계를 설계하중의 10 내지 15%로 정하고 각 하중단계의 재하간격을 2.5 ∼ 15분으로 재하한다.
▣ 각 하중단계마다 2 ∼ 4 차례 침하량을 읽어 기록한다.
▣ 시험은 재하하중을 계속 증가시켜 파일의 극한하중에 이를때까지 또는 재하장치의 재하용량이 허용하는 범위까지 재하한다.(일반적으로 총 시험하중을 설계하중의 200%∼300%까지로 제한하는 것이 권장되고 있다.)

ㅁ하중증가평형시험방법(Inceremental Equilibrium Test)
이 방법은 Mohanetal에 의해 제안된, 표준재하방법을 개선한 방법으로서 표준재하방법에 비해 총소요시간을 1/3가량 단축시킬수 있다. (관련기준 : Mohanetal - ASTM의 병형)
▣ 재하하중단계를 설계하중의 15% 내지 25%로 정한다.
▣ 각 재하하중단계에서 재하하중을 5 ∼ 15분을 유지한 후, 하중-침하량이 평행상태에 도달할 때까지 재하하중이 감소하도록 방치한다.
▣ 하중-침하량이 평행상태에 도달하면 다음단계의 하중을 재하하는 식으로 같은 방식을 되풀이하여 재하하중이 총 시험하중에 이를때까지 시험을 계속한다.

ㅁ일정침하율시험방법(Constant Rate of Penetration Test)
이 시험방법은 급속재하방법에서 보다 더 나은 하중 -침하량 곡선을 얻을 수 있다는데 그장점이 있으며 특히 점성토의 마찰파일에 대해 보다 잘 적용된다. (관련기준 : ASTM D 1143-87)
▣ 단계별로 일정침하율이 0.25 ∼2.5 mm/min 이내가 되도록 재하하중을 조절하면서 매 2분마다 하중과 침하량을 기록한다. (ASTM에서는 점성토 : 0.25 ∼1.25 mm/min, 사질토 : 0.75 ∼ 2.5mm/min으로 유지할 것을 제시하고 있다)
▣ 파일의 총 침하량이 50 ∼75 mm/min 또는 총 시험하중에 도달할 때까지 시험을 계속한 후 제하한다. (ASTM에서는 파일직경 또는 대각선의 15%에 달할 때까지 시험할 것을 규정하고 있다)
▣ 총 하중제하는 제하 1 시간 후 기록한다.

ㅁ일정침하량시험방법(Constant Settlement Increment Test)
이 방법은 일정침하율 시험방법과 마찬가지로 말뚝의 침하량이 일정한 값 만큼 증가하도록 단계별 재하하중을 조절하는 방법이다. (관련기준 : ASTM D 1143-87)
▣ 침하량이 파일직경 또는 대각선 길이의 1%에 해당하는 하중을 각 단계별 하중으로 결정한다.
▣ 총 침하량의 파일직경 또는 대각선 길이의 10%에 달할때까지 시험을 계속한다.
▣ 소정의 침하량이나 재하하중 변화율이 시간당 총 재하하중의 1%미만에 도달하면 다음 하중을 재하한다.
▣ 재하하중을 4단계로 등분하여 제하하되, 각 단계의 Rebound율이 파일직경 또는 대각선길이의 0.3%이내가 된 후 다음 단계를 제하한다.

ㅁ반복하중재하방법( Cyclic Loading Test) - 관련기준 : ASTM D 1143-87
▣ 재하하중의 하중단계는 표준재하방법에서와 같이 정한다.
▣ 재하하중단계가 설계하중의 50%, 100%, 150% 하중단계에서 1시간씩 하중을 유지시킨 후 표준재하방법의 재하시와 같은 단계를 거쳐 단계별로 20분 간격으로 제하한다.
▣ 하중이 완전히 제하되면 50%씩 단계별로 재하하되 20분씩 유지한다.
▣ 재하하중이 총 시험하중에 도달하게 되면 12시간 또는 24시간 동안 하중을 유지시킨 후 제하 하되 그 절차는 표준재하방법과 같다.

ㅁ일정시간간격시험방법( Constant Time Interrupt Test)
일정시간 간격으로 말뚝에 시험하중을 가하며, 전체 시험하중은 표준재하시험 방법과 같다.
▣ 재하하중의 하중단계는 설계하중의 20%씩 재하한다.
▣ 각 하중단계는 1시간씩 유지한다.
▣ 재하하중이 총 시험하중에 도달하게 되면 12시간 또는 24시간 동안 하중을 유지하고 1시간 간격으로 4번을
제하한다.

② 인발저항시험
기준치로는 한국산업규격에는 규정치가 없으므로 통상 『미국 A.S.T.M D3689-83 기준』에 준하여 시험을 실시한다.

◈ 시험하중의 재하(Loading) 및 제하(Unloading)과정

단계	시 험 하 중	하 중 재 하 시 간
1	설계하중의 25%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
2	설계하중의 50%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
3	설계하중의 0%	제하하여 5분간 잔류 침하량 측정
4	설계하중의 75%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
5	설계하중의 100%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
6	설계하중의 0%	제하하여 5분간 잔류 침하량 측정
7	설계하중의 125%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
8	설계하중의 150%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
9	설계하중의 0%	제하하여 5분간 잔류 침하량 측정
10	설계하중의 175%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
11	설계하중의 200%	침하율이 0.25mm/hr 미만 또는 2시간 중 빠른 조건까지 하중 유지
12	설계하중의 0%	제하하여 5분간 잔류 침하량 측정

③ 수평재하시험

기준치로는 『미국 A.S.T.M D3966-81 기준』에 제시된 방법에 준하여 시험을 실시한다.
A.S.T.M D3966-81 기준에 제시된 방법 중 하나를 소개하면 다음과 같다.

◈ Standard Loading Schedule

단계	시험 하중	하중유지시간(분)		단계	시험 하중	하중유지시간(분)
1	설계하중의 0%	-		9	설계하중의 180%	20
2	설계하중의 25%	10		10	설계하중의 190%	20
3	설계하중의 50%	10		11	설계하중의 200%	60
4	설계하중의 75%	15		12	설계하중의 150%	10
5	설계하중의 100%	20		13	설계하중의 100%	10
6	설계하중의 125%	20		14	설계하중의 50%	10
7	설계하중의 150%	20		15	설계하중의 0%	-
8	설계하중의 170%	20

■ 동적재하시험

기준치로는 『미국 A.S.T.M D4945 기준』에 제시된 방법에 준하여 시험을 실시한다.

A.S.T.M D4945 기준에 제시된 방법을 소개하면 다음과 같다.

▣ 시험대상 파일에 대하여 전기드릴을 사용하여 180°간격으로 구멍을 만든다.
▣ 변형률계(Transducer)를 고정시키기 위하여 Anchor volt를 삽입시키고 고정시킨다.
▣ 2개의 가속도계(Accelerrometer)와 변형률계(Strain tranducer)를 파일상단(최소 1.5-2D)에 설치한다.
▣ 말뚝 상단에 부착한 2개의 센서를 연결 케이블을 사용하여 파일진단시험기(FPDS-5)에 연결 시킨다.
▣ 항타와 동시에 파일에 전달되는 가속도와 변형률을 A/D 신호 조정기(Signal conditioning System)에 의해 아날로그에서 디지탈신호로 전환.
▣ 이때 발생한 신호를 이용하여 힘, 속도, 변위, 에너지등으로 해석하여 저장.
▣ 사용장비는 TNO-IBBC의 파일진단시험기와 가속도계, 변형률계를 사용했으며, 항타장비는 해머를 사용.

7. 시험의 분석

정적재하시험은 파일의 관입깊이, 종류, 크기 등 파일에 대한 제원과 파일 관입시 항타기의 종류, 햄머의 크기, 종류, 낙하고, 파일의 최종관입량 및 관입된 파일주변의 토질, 선단지지층의 토질상태 등으로서 이 요소들이 복합적으로 작용하여 파일의 허용지지력이 결정되며 관입된 파일의 지지력은 주면마찰력(Skin friction)과 선단 지지력(End bearing)의 합으로 결정하게 된다.
과거에는 파일의 종류, 크기에 따른 경험적인 지지력값을 사용하였으나, 토질공학의 발전에 따라 여러 이론이 정립되어 학자, 기술자들에 의하여 제안된 「정역학적방법(Terzaghi)」 「 동역학적방법 ( Hilly )」등의 지지력 공식을 이용하여 설계 및 시공에 적용하여 왔다.
그러나, 상기한 동역학적 분석방법은 단지 이론치로서, 수치에 적용되는 각종 상수에 대한 정의와 토질에 따른 상수의 적용이 현재까지는 경험치에 따른 적용이므로 그 결과의 오차가 너무 크고, 수치를 확실하게 검증할 수 없는 등 파일의 지지력을 결정하는데 많은 위험성을 내포하므로 가장 정확하고 규정상으로 명백한 정적에너지를 이용하는 파일재하시험을 통해 파일의 지지력을 결정, 확인하고 있는 것이 통상적이며 가장 바람직하다. 정적에너지를 이용하는 본 파일재하시험은 현재까지 개발된 파일지지력 측정방법중 가장 정확한 수치를 기대할 수 있는 시험법으로서, 설계하중의 200 - 300% 정도 재하하여 그에 따른 파일의 변위량을 측정한 뒤 각종 분석법을 이용하여 파일의 지지력을 결정하게되는 최선의 시험법이다.
동적재하시험(Dynamic Load Test)은 말뚝 항타분석기(PDA : Pile Driving Analyzer)을 사용하여 항타로 인한 말뚝의 변위와 가속도를 항타 즉시 분석하여 항타장비의 효율적인 작동여부, 말뚝에 작용하는 압축력 및 인장력, 예상지지력, 말뚝의 손상여부를 출력한다. 따라서 말뚝의 손상되지 않는 범위내에서 소정의 지지력을 얻을 수 있도록 항타관리가 가능하며 항타기의 효율 및 적절성을판단하여 항타장비 및 항타시스템, 말뚝의 적절한 조합을 유도할 수 있다. 항타분석기는 파동방정식을 이용한 항타해석과는 달리 말뚝두부에서의 힘과 속도를 입력치로 사용하기 때문에 항타기의 모델링 또는 효율의 추정으로 부터 생기는 오차를 제거하였다. 또한 분석 프로그램인 TNOWAVE의 SIGNAL MATCHING으로 분석하여 현장 시험 결과를 재판독하여 파일 지지력 분포를 포함, 정하중 재하시의 파일변이 특성을 알게된다.