다음에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 16은 본 발명의 연직재하시험장치, 지지력 측정기 및 가력장치 이송수단의 일 실시예에 대한 도면이다.

본 발명에 따른 연직재하시험장치는, 가로와 세로 방향으로 배치되는 복수개의 철근이 원통체 형상으로 결속되어 이루어진 상부 철근 구조체(7) 및 하부 철근 구조체(8)를 포함한다. 상기 상,하부 철근 구조체(7, 8)는, 콘크리트 투입용 트레미관(9)들과 함께, 지면에 수직하게 굴착된 구멍(10)에 순차적으로 삽입 설치되어 있다. 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예에서, 상기 상,하부 철근 구조체(7, 8)는 서로 길이가 다르다.

또한 본 발명에 따른 연직재하시험장치는, 구멍(10)의 내부에서 상기 상,하부 철근 구조체(7, 8) 사이에 설치되는 지지력 측정기(11)를 포함한다. 상기 지지력 측정기(11)는 상기 상,하부 철근 구조체(7, 8)에 연직하중을 재하한다. 상기 지지력 측정기(11)는, 상기 상부 철근 구조체(7)의 하면 아래에 배치되는 상판(111), 상기 상판(111) 하면의 가장자리에 수직하게 일체로 설치되는 원통체(113), 및 상기 하부 철근 구조체의 상면 위에 설치되는 하판(112)을 포함하고 있다. 또한 상기 지지력 측정기(11)는, 로드 셀과 유압 실린더로 구성된 복수개의 가력장치(115)를 구비하고 있다. 상기 가력장치(115)는 상기 지지력 측정기(11) 내부 가장자리에 설치된다. 상기 가력장치(115)의 신장에 의해 상기 상,하부 철근 구조체(7, 8)에 연직하중이 재하된다. 상기 지지력 측정기(11)는 가력장치 이송수단(이하, "이송수단"이라고 약칭함)(12)도 포함하고 있다. 상기 이송수단(12)은, 상기 지지력 측정기(11)의 내부에서 가력장치(115)의 하면에 일체로 설치되며, 지상의 제어부(15)에서 출력되는 신호에 따라 가력장치(115)를 이동시킨다.

본 발명에 따른 연직재하시험장치(1)는, 관형태의 회수물체 인출 안내관(이하, "안내관"이라고 약칭함)(13)을 포함하고 있다. 상기 관형태의 안내관(13)은, 지상에서 상기 지지력 측정기(11)의 상판을 통해 원통체(113)의 내부와 연통되는 형태로 설치된다. 상기 안내관(13)은, 후술하는 체인(16), 유체공급 호스(14) 및 전선 등의 부대시설을 지지력 측정기(11) 내부로 안내하는 기능을 수행한다. 또한 상기 안내관(13)은, 말뚝에 대한 시험이 완료된 후에 지지력 측정기(11)의 내부로부터 가력장치(115)들을 지상으로 회수할 수 있는 통로로서의 역할을 수행한다.

상기 이송수단(12)은, 상기 복수개의 가력장치(115)를 상기 안내관(13)의 중심부로 이동시킨다. 구체적으로 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예에서, 상기 이송수단(12)은, 각각의 가력장치(115)의 하면에 설치되어 상기 가력장치(115)를 하부에서 지지하고 있는 원판(121)과; 상기 원판(121)을 상,하판(111, 112) 사이에 형성된 공간부 내에서 승강시켜 상기 원판(121)의 저면이 하판(112)으로부터 일정간격을 유지하도록 하는 승강용 실린더(122)들과; 신축되는 로드를 구비하고 있어, 로드의 신축에 의하여 상기 원판(121)과 가력장치(115)를 안내관(13)의 중심부로 밀어주는 인출동력 발생용 실린더(123)를 포함하고 있다. 상기 원판(121)은 가력장치(115)와 일체가 될 수도 있고 분리된 형태가 될 수도 있다.

상기 원판(121)의 저면에는, 수개의 승강용 실린더(122)가 수직하게 고정 설치되는 수직형 안치홈(121b)이 형성되어 있다. 상기 승강용 실린더(122)는, 상기 하판(112)을 향해 수직하게 설치된 로드에 바퀴(122a)를 구비하고 있다. 상기 승강용 실린더(122)는, 상기 원판(121)들의 수직형 안치홈(121b)에 각각 고정 설치된다. 상기 승강용 실린더(122)는, 말뚝에 대한 재하시험이 완료된 후, 제어부(15)에서 출력되는 신호에 따라 상기 바퀴(122a)를 하판(112) 측으로 하강시킴으로써 상기 원판(121)을 상승시키게 된다. 원판(121)과 가력장치(115)를 승강시킬 때 균형을 유지하면서 중량체인 상기 원판(121)과 가력장치(115)를 충분히 상승시킬 수 있도록, 상기 승강용 실린더(122)는 하나의 원판(121)에 적어도 3개 또는 4개를 설치되는 것이 바람직하다. 그러나 승강용 실린더(122)의 개수는 이에 한정되지 아니한다.

상기 원판(121)의 가장자리에는, 인출동력 발생용 실린더(123)가 고정 설치되는 가로형 안치홈(121a)이 원주면에서 중심점을 향해 형성되어 있다. 상기 인출동력 발생용 실린더(123)는, 상기 원판(121)의 가로형 안치홈(121a)에 설치된다. 상기 인출동력 발생용 실린더(123)는 상기 승강용 실린더(122)의 작동 후 제어부(15)에서 출력되는 신호에 따라 작동하는데, 상기 인출동력 발생용 실린더(123)에 구비된 신축가능한 로드가 원통체(113)의 내면 측으로 신장되어 원판(121)과 그 위에 놓인 상기 가력장치(115)를 안내관(13)의 중심부로 이동시키게 된다. 가력장치(115)의 이동이 완료된 후에는, 인출되어 있던 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드는 다시 수축하여 원위치됨으로써, 가력장치(115)를 지상으로 회수할 때, 로드가 안내관(13)에 걸리지 않도록 한다. 상기 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드 길이가 짧을 경우에는, 가력장치(115)가 안내관(13)의 중심부까지 이동하지 않을 수도 있으므로, 상기 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드는, 충분한 길이로 신장될 수 있도록 다단으로 인출되는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가력장치(115)와 원판(121)은 말뚝에 대한 재하시험이 완료된 후에 안내관(123)의 중심부로 이동되어야 하므로, 재하시험이 완료될 때까지 상기 지지력 측정기(11)의 내부로 콘크리트 또는 물 등이 유입되는 것을 방지할 필요가 있다. 또한 가력장치(115)를 작동하였을 때, 원통체(113)의 하단부와 하판(112) 사이의 간격이 크게 벌어지게 되면, 측정 완료 후 인출동력 발생용 실린더(123)를 작동하였을 때 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드가 상기 원통체(113)의 하단부와 하판(112) 사이의 벌어진 간격을 통과하여 고르지 못한 면을 가진 외부로 나갈 수 있다. 이 경우, 원판(121)을 안내관(13)의 중심부 측으로 정확하게 이동시키는데 지장이 생길 수 있다. 따라서 본 발명에서는 위와 같은 필요성과 문제를 해결하기 위하여, 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예와 같이, 상기 하판(112)의 상면부에, 원통체(113)의 내경보다 작은 직경을 갖는 보조 원통체(114)를 더 설치할 수 있다. 상기 보조 원통체(114)를 더 설치하게 되면, 콘크리트 타설시 지지력 측정기(11)의 내부로 콘크리트가 유입되는 것을 차단할 수 있다. 또한 콘크리트 말뚝의 선단 지지력 및 주면 마찰력 측정 완료 후 상기 인출동력 발생용 실린더(123)를 작동할 때, 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드 단부가, 원통체(113)의 하단부와 하판(112) 사이의 벌이진 틈새를 통해, 면이 고르지 못한 콘크리트 말뚝의 파쇄부 측으로 인출되는 것을 방지하게 된다. 따라서 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드 단부가, 고른 면을 가진 상기 보조 원통체(114)의 내면에 접촉되므로, 가력장치(115)를 안내관(13)의 중심점 측으로 정확히 이동시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 원판(121)과 가력장치(115)가 안내관(13) 측으로 이동될 때 정확히 안내관(13)의 중심부로 이동되도록 하기 위하여, 본 발명에서는 필요에 따라, 상기 승강용 실린더(122)들의 바퀴(122a)가 끼워지는 바퀴 안내레일(124)을 상기 하판(112)의 상면에 더 설치할 수도 있다. 상기 바퀴 안내레일(124)은, 승강용 실린더(122)의 설치 개수에 맞추어 복수개로 구비할 수 있다. 바퀴의 굴림을 가이드하는 상기 바퀴 안내레일(124)을 더 구비함으로써, 상기 원판(121)과 가력장치(115)가 안내관(13) 측으로 이동할 때, 상기 바퀴(122a)들이 상기 바퀴 안내레일(124)을 따라 구름운동을 하게 되어, 안내관(13)의 중심부로 정확히 이동하게 된다.

상기 원판(121)이 안내관(13)의 중심부로 이동할 때, 안내관(13)의 중심부에 정확히 이동된 후 멈추지 못하고 자체의 중력 및 추진력 등으로 인하여, 중심점을 벗어나게 될 수도 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 필요에 따라, 상기 바퀴 안내레일(124) 중 어느 하나 또는 바퀴 안내레인(124)의 한 쌍 모두에 대해, 바퀴 안내레일(124) 내단부에 이동제한 턱(124a)을 더 형성할 수 있다. 이동제한 턱(124a)을 형성하게 되면, 원판(121)이 안내관(13)의 위치에 이르렀을 때 바퀴(122a)가 이동제한 턱(124a)에 걸려서 더 이상 이동되지 않고 그 위치에 정지하게 된다. 따라서 가력장치(115)가 회수하기 용이한 안내관(13)의 중심부에 위치할 수 있게 된다.

한편, 상기 가력장치(115)를 지상으로 인출하기 위해서는 별도의 인출로프나 체인 등을 사용할 수 있다. 각각의 가력장치(115)들에는 유체를 공급하는 유체공급 호스(14)가 연결되어 있는데, 도 14에 도시된 것처럼 가력장치(115)와 원판(121)은 각각 유체공급 호스(14)와 함께 체인(16)으로 결속시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 가력장치(115) 및 상기 원판(121)의 외주면 일측 또는 양측에는 체인 연결구(17)를 설치하고, 상기 가력장치(115) 및 원판(121)을 각각 유체공급 호스(14)와 함께 체인(16)에 결속한다. 지상에서 유체공급 호스(14)와 체인(16)을 함께 끌어올리게 되면, 상기 가력장치(115) 및 원판(121)이 체인(16)에 의해 연결된 상태로 유체공급 호스(14)와 함께 안내관(13)을 통해 회수될 수 있게 된다. 부재번호 19는 체인(16)과 유체공급 호스(14)와 결속하는 결속구(19)이다.

또한 도 15 또는 도 16에 도시된 것처럼, 상기 원판(121)의 상면에 체인 안치홈(18)을 더 형성하고 하단 측벽에는 체인 연결구(17)를 설치하여, 가력장치(115)의 상기 체인 연결구(17)와 원판(121)의 체인 안치홈(18)을 체인(16)으로 연결하고, 상기 원판(121)의 다른 체인 연결구(17)와 또 다른 가력장치(15)의 체인 안치홈을 체인(16)으로 연결하는 방식으로, 가력장치(115)와 원판(121), 그리고 상기 원판(121)과 다른 가력장치(115)를 체인(16)으로 연속적으로 연결할 수 있다. 최초로 인출되는 가력장치(115)에 연결된 체인(16)과 유체공급 호스(14)를 지상에서 끌어올리게 되면, 상기 가력장치(115) 및 원판(121)들이 체인(16)을 통해 상호 연결된 형태에서 순차적으로 유체공급 호스(14)와 함께 안내관(13)을 통해 회수된다. 위와 같이 체인을 연결하는 구조는 위에서 언급한 실시예뿐만 아니라 아래에서 설명하는 실시예를 비롯하여 본 발명 전체에 적용될 수 있는 것이다.

한편, 도 17 및 도 18에는 이송수단의 또다른 실시예가 도시되어 있다. 도 17은 이송수단의 또다른 실시예를 구비한 지력 측정기의 일부 확대 단면도이며, 도 18은 이송수단의 또다른 실시예를 구비한 지지력 측정기의 평단면도이다.

도 17 및 도 18에 도시된 이송수단(12)에서도, 상기 승강용 실린더(122)들이 구비된다. 상기 승강용 실린더(122)는, 하판(112)을 향해 수직하게 설치된 로드에 바퀴(122a)를 구비하고 있다. 그리고 상기 승강용 실린더(122)는, 상기 가력장치(115)의 저면에 수직하게 형성된 수개의 수직형 안치홈(115a)에 각각 설치된다. 선단 지지력 및 주면 마찰력 측정 후 상기 제어부(15)에서 출력되는 신호에 따라, 바퀴(122a)가 하판(112) 측으로 하강된다. 그에 따라 가력장치(115)가 이동될 수 있도록, 상기 가력장치(115)가 상,하판(111, 112) 사이에 형성된 공간부 내에서 상승되어 가력장치(115)의 저면이 하판(112)과 일정 간격을 유지하게 된다.

도 17 및 도 18에 도시된 이송수단(12)에는, 상기 가력장치(115)의 저면에 수직하게 형성된 모터 안치홈(115b)에 설치되는 인출동력 발생용 모터(125)가 포함되어 있다. 상기 인출동력 발생용 모터(125)의 축 단부에는 피니언 기어(125a)가 구비되어 있다. 상기 인출동력 발생용 모터(125)는, 상기 승강용 실린더(122)들의 작동 후, 제어부(15)에서 출력되는 신호에 따라 동력을 발생시켜, 상기 피니언 기어(125a)를 회전시키게 된다. 또한 상기 이송수단(12)에는, 상기 하판(112)의 상면에 원주면으로부터 중심점을 향해 설치되어 가력장치(115)를 안내하는 가력장치 이동레일(126)이 구비되어 있다. 상기 가력장치 이동레일(126)은 종단면이 대략 "U"자 형상을 갖고 있으며, 상기 가력장치 이동레일(126)의 일측 날개 내면에는 레크 기어(126a)가 형성되어 있다. 상기 레크 기어(126a)에는 상기 피니언 기어(125a)가 맞물린다. 상기 인출동력 발생용 모터(125)가 작동하게 되면, 피니언 기어(125a)가 회전하여 가력장치(115)가 가력장치 이동레일(126)을 따라 안내관(13)의 중심부로 이동하게 된다.

상기 가력장치 이동레일(126)의 레크 기어(126a) 높이는 승강용 실린더(122)의 작동시 아래로 인출되는 로드의 길이보다 더 높은 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 상기 피니언 기어(125a)가 상기 레크 기어(126a)로부터 이탈되지 않고 항상 맞물린 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기한 실시예에서는 상기 가력장치(115)에 이동력을 발생시켜 주기 위한 수단으로 인출동력 발생용 모터(125)를 사용하였는데, 이와 같이 모터를 사용할 경우 가력장치(115)를 회수할 위치로 완전히 이동시킨 후에는 그에 공급되는 전원을 차단시켜 주는 것이 안전상 및 가력장치의 정확한 회수 등을 위해서 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 도 17에 도시된 것처럼, 상기 가력장치(115) 저면에서 모터(125)의 일측부에 이동위치 제한 스위치(127)를 설치하고, 상기 가력장치 이동레일(126)의 단부에는 상기 이동위치 제한 스위치(127)를 온/오프 작동하기 위한 스위치 작동레버(126b)를 설치하는 것이 바람직하다. 인출동력 발생용 모터(125)의 작동으로 상기 가력장치(115)가 안내관(13)의 중심부에 이르게 되면, 상기 스위치 작동레버(126b)가 이동위치 제한 스위치(127)를 자동으로 "오프"시켜 상기 인출동력 발생용 모터(125)에 공급되는 전원을 자동 차단하게 된다. 따라서 회수하고자 하는 가력장치(115)가 안내관(13)의 중심점에서 벗어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 도 17 및 도 18에 도시된 실시예에서도, 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상기 하판(112)의 상면에는, 복수개의 바퀴 안내레일(124)이 더 설치될 수 있다. 또한 상기 바퀴 안내레일(124)에는 이동제한 턱(124a)이 형성될 수 있다. 상기 바퀴 안내레일(124) 및 이동제한 턱(124a)에 대한 내용은 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예에 대한 내용과 동일하므로 이에 대한 반복 설명을 생략한다.

또한 도 17 및 도 18에 도시된 실시예에서도, 도 14 내지 도 16에 도시된 것처럼, 체인(16)을 이용하여 가력장치(115)가 쉽게 회수될 수 있도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 가력장치(115)에 체인 연결구(17)를 설치하고, 상기 가력장치(115)에 체인(16)과 유체공급 호스(14)를 결속한다. 지상에서 체인(16)을 유체공급 호스(14)와 함께 끌어올림으로써 가력장치(115)가 유체공급 호스(14)와 함께 회수된다. 또한 체인(16)을 이용하여 가력장치(115)들을 서로 연결하고, 최초로 인출되는 가력장치(115)에 체인(16)을 유체공급 호스(14)와 함께 결속한 상태에서, 지상에서 체인(16)을 유체공급 호스(14)와 함께 끌어올리게 되면, 체인(16)에 의해 순차적으로 연결된 가력장치(115)들이 순차적으로 유체공급 호스(14)와 함께 회수된다.

한편, 본 발명에 있어서, 이송수단을 구성함에 있어서 도 19 내지 도 22에 도시된 형태가 되도록 할 수 있다. 구체적으로 도 19에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이송수단을 보여주기 위하여, 가력장치(115)가 돌출레일(127)에 올려 놓여 있는 상태를 보여주는 사시도가 도시되어 있다. 도 20에는 도 19의 선 E-E에서 바라본 개략도가 도시되어 있다. 도 21에는 도 19에 도시된 상태에 후속하여 가력장치(115)의 회수를 위하여 가력장치(115)가 안내관(13)의 중심부로 이동된 상태를 보여주는 사시도가 도시되어 있고, 도 22에는 도 21의 선 F-F에서 바라본 개략도가 도시되어 있다.

도 19 내지 도 22에 도시된 실시예에서 이송수단은, 가력장치(115)에 설치된 인출동력 발생용 실린더(123)와, 하판(112) 위에 설치되어 가력장치(115)를 지지하여 안내하는 돌출레일(127)과, 재하시험 위치에서 가력장치(115)의 하면을 지지하는 지지판(129)을 포함한다. 구체적으로, 하판(112)에는 한 쌍으로 이루어진 돌출레일(127)이 구비되어 있다. 상기 돌출레일(127)은 가력장치(115)의 개수에 맞추어 복수개로 구비되는데, 하판(112)의 상면에서 안내관(13)의 중심을 향하도록 배치된다. 상기 가력장치(115)의 하면에는 양측으로부터 단차(128)가 형성되어 있으며, 후술하는 것처럼 재하시험이 완료된 후 가력장치(115)가 안내관(13)의 중심 방향으로 이동하게 되면 상기 단차(128)가 돌출레일(127) 위에 놓이게 된다.

도 19에는 재하시험을 위해 가력장치(115)가 지지판(129)과 돌출레일(127)에 올려 놓여 있는 상태가 도시되어 있는데, 재하시험 동안에 가력장치(115)가 놓이는 위치에서 상기 돌출레일(127)의 사이에는 지지판(129)이 하판(112) 위에 설치되어 있다. 상기 지지판(129)은 가력장치(115)를 지지하게 되는데, 도 20에 도시된 것처럼, 재하시험을 위해 가력장치(115)가 놓여 있는 상태에서, 가력장치(115)의 하면은 상기 지지판(129)에 닿아서 지지되므로, 상기 단차(128)가 돌출레일(127)로부터 떨어져 있게 된다. 즉, 가력장치(115)는 돌출레일(127)이 아닌, 지지판(129)에 의하여 지지되고 있는 상태이며 단차(128)와 돌출레일(127) 사이에는 미세한 간격이 있는 것이다.

위 실시예에서 가력장치(115)에는 앞서 도 2 내지 도 16의 실시예에서 설명한 바와 같은 인출동력 발생용 실린더(123)가 구비되어 있다. 즉, 가력장치(115) 자체에 가로형 안치홈(121a)이 형성되어 있고, 상기 가로형 안치홈(121a)에 인출동력 발생용 실린더(123)가 설치되는 것이다. 비록 도 19 내지 도 22에는 상기 인출동력 발생용 실린더(123) 및 가로형 안치홈(121a)이 구체적으로 도시되어 있지 아니하지만, 이에 대한 도시와 설명은 도 2 내지 도 16의 실시예와 동일한 바, 반복 설명은 생략한다.

도 19 및 도 20에 도시된 상태에서 재하시험이 이루어지는데, 가력장치(115)의 하면이 지지판(129)에 의해 지지되므로, 가력장치(115)가 신장되면 가압력이 지지판(129)을 통해 하판(112)으로 전달된다. 재하시험이 완료되면, 가력장치(115)의 신장상태를 수축시켜 가력장치(115)를 원상태로 만든 후 상기 인출동력 발생용 실린더(123)를 신장하여 가력장치(115)를 안내관(13)의 중심으로 밀게 된다. 즉, 인출동력 발생용 실린더(123)가 신장하게 되면 그에 따라 가력장치(115)는 도 21에 도시된 것처럼 안내관(13)의 중심부로 움직이게 되는데, 가력장치(115)가 밀려서 지지판(129)을 벗어나게 되면, 상기 가력장치(115)의 단차(128)가 돌출레일(127) 위에 직접 놓이게 된다. 도 22에 도시된 것처럼 가력장치(115)는 더 이상 지지판(129)에 의해 지지되는 것이 아니라, 단차(128)가 돌출레일(127)에 의해 지지되어 가력장치(115)의 하면이 하판(112) 위에 떠있는 상태가 되는 것이다. 인출동력 발생용 실린더(123)가 계속 신장하게 되면 가력장치(115)는 돌출레일(127)에 지지된 상태로 안내관(13)의 중심 방향으로 이동하게 되고, 앞서 설명한 방식에 의해 안내관(13)을 통해서 회수된다.

한편, 상기 안내관(13)은, 지상에서 상기 지지력 측정기(11)의 상판을 통해 원통체(113)의 내부와 연통되는 형태로 설치된다. 상기 안내관(13)은, 유체공급 호스(14) 및 전선과 같은 부대시설을 안내해 주는 기능과, 콘크리트 말뚝의 선단 지지력 및 주면 마찰력 측정 후 가력장치(115)들이 이송수단(12)에 의해 안내관(13)의 중심부로 이동되어 오면 이를 지상으로 회수할 수 있도록 안내 역할을 한다. 상기 안내관(13)은 하나의 관체 형상을 가질 수도 있고, 상부 안내관(131)과 하부 안내관(132)으로 분할된 형상을 가질 수도 있다. 이 경우, 상부 안내관(131)은 상광하협 형태로 테이퍼지게 성형하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면 가력장치(115)를 회수한 후에, 상부 안내관(131)을 콘크리트 말뚝으로부터 분리하여 용이하게 지상으로 회수할 수 있게 된다. 따라서 고가의 안내관(13)의 일부가 콘크리트 구조체에 매몰되지 않고 회수되므로 불필요한 경제적 손실이 생기는 것을 방지할 수 있게 된다. 안내관(13)의 설치때에는, 콘크리트 말뚝으로부터 상부 안내관(131)이 쉽게 분리될 수 있도록 상기 상부 안내관(131)의 외주면에 윤활제(20)를 도포하는 것이 바람직하다. 이 경우 상부 안내관(131)의 회수 작업이 용이하게 이루어진다.

비록 도시는 생략하였으나, 상기 상부 안내관(131)의 상면부에는 크레인 등을 연결할 수 있는 걸림고리 또는 후크 걸림구 등을 설치하는 것이 바람직하다. 상기 상부 안내관(131)의 회수 작업을 더욱 용이하게 하기 위해서, 지상에서 상기 상부 안내관(131)에 연직방향으로 진동을 가하여 콘크리트 말뚝으로부터 분리되도록 한 다음, 크레인 등을 걸림고리 또는 후크 걸림구 등에 걸어 인출할 수 있다.

다음에서는 본 발명에 따른 말뚝의 연직재하시험방법 및 본 발명의 작동과정에 대하여 설명한다. 도 23에는 본 발명에 따른 말뚝의 연직재하시험방법의 각 단계를 순차적으로 보여주는 공정 순서도가 도시되어 있다.

굴삭 및 굴착기를 이용하여 지면에서 수직방향으로 원하는 지름과 깊이를 갖는 구멍(10)을 굴착한다(S1). 후속하여 상기 구멍(10) 내에, 하부 철근 구조체(8), 지지력 측정기(11) 및 상부 철근 구조체(7)가 밑에서부터 순차적으로 놓이도록 설치한다. 만일 말뚝의 길이가 긴 경우에는, 다음과 같은 방법을 이용할 수 있다. 우선, 구멍(10)의 바닥면을 가로지르게 설치되는 거치대를 이용하여, 미리 제작되어 있던 하부 철근 구조체(8)를 구멍(10)에 삽입한다(S2). 이 때, 상기 하부 철근 구조체(8)의 상부는 지상에 노출되어 있도록 한다. 지지력 측정기(11)를 용접 등의 방법에 의해, 지상에 노출되어 있는 상기 하부 철근 구조체(8)의 상면에 통해 결합한다(S3). 후속하여, 상기 지지력 측정기(11)의 상부로, 원통체 형상으로 미리 제작해 둔 상부 철근 구조체(7)를 용접 등의 방법에 의해 결합한다(S4). 이와 같이 일체화된 하부 철근 구조체(8), 지지력 측정기(11) 및 상부 철근 구조체(7)를 구멍(10)에 설치한다(S5). 그러나 말뚝이 과도하게 길지 않은 경우에는, 하부 철근 구조체(8)의 상부에 지지력 측정기(11)를 용접 등의 방법으로 결합하고, 원통체 형상으로 제작된 상부 철근 구조체(7)를 상기 지지력 측정기(11) 상부에 결합하여, 세 개의 부재를 일체로 조립한 후에 구멍(10)에 설치한다. 그 다음 상기 지지력 측정기(11)의 상판을 관통해서 안내관(13)을 삽입 설치(S6)한다. 상기 안내관(13)과 상부 철근 구조체(7) 사이를 통해 복수개의 트레미관(9)을 삽입 설치한다(S7). 지지력 측정기(11)의 외곽에는 상기 트레미관(9)이 인입되는 트레미관 홀(도시 생략함)이 형성될 수도 있다. 후속하여, 상기 트레미관(9)을 통해 상,하부 철근 구조체(7, 8)의 내부와, 상기 지지력 측정기(11)의 외주면 측에 콘크리트를 타설(S8)하여 일정기간 동안 양생을 실시하면 도 2와 같은 형태의 콘크리트 말뚝이 제작된다.

이와 같이 콘크리트 말뚝이 제작되면, 측정자가 지상에서 제어부(15)에 연결된 키 입력부(도시 생략됨)를 통해 상기 지지력 측정기(11)를 구동시켜 가력장치(115)에 의해 상판(111)은 상승시키고 하판(112)은 하강되도록 하면서 변위계측수단(도시 생략)을 이용하여 상기 지지력 측정기(11)의 상판(111) 및 하판(112)의 변위를 계측한다(S9). 상기 지지력 측정기(11) 내에서 가력장치(115)의 팽창이 완료될 때까지 가력장치(115)에 가해진 하중 단계별로 지지력 측정기(11)의 상판(111) 및 하판(112)의 변위를 계측하고, 상기 지지력 측정기(11)의 상판(111) 및 하판 (112)의 최종 변위를 계측하여 콘크리트 말뚝의 선단 지지력 및 주면 마찰력을 측정한다(S10). 가력장치에 가해진 하중 크기와, 변위계측수단을 이용하여 측정된 변위를 이용하여, 계산식에 의해 콘크리트 말뚝의 선단 지지력 및 주면 마찰력을 측정하는 구체적인 방법은 공지의 것이고, 본 발명에서는 이러한 콘크리트 말뚝의 선단 지지력 및 주면 마찰력을 측정하는 방법에 제한이 없으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 콘크리트 말뚝에 대한 선단 지지력 및 주면 마찰력의 측정이 완료되면, 도 7과 같이 가력장치(115)의 신장상태를 수축시켜 가력장치(115)를 원상태로 만들고(S11), 각각의 가력장치(115)에 설치되어 있는 이송수단(12)을 작동시켜 가력장치(115)들을 안내관(13)의 중앙부로 순차적으로 이동시킨 후, 이들을 순차적으로 회수하게 된다(S12).

이때, 상기 가력장치(115)들을 회수하는 것은 다음과 같은 방법에 의한다. 이미 본 발명의 장치와 관련하여 설명하였듯이, 가력장치 이송수단(12) 내의 승강용 실린더(122)들을 작동시켜 원판(121)을 상승시키거나(도 2 내지 도 16의 실시예의 경우) 또는 직접 가력장치(115)를 상승시킨다(도 17 및 도 18의 실시예의 경우). 인출동력 발생용 실린더(123) 또는 인출동력 발생용 모터(125)를 구동시켜 가력장치(115)가 안내관(13)의 중심점 위치로 이동되도록 한다. 도 2 내지 도 16의 실시예 및 도 19 내지 도 22의 실시예의 경우, 가력장치(115)의 이동이 완료된 후에는 도 10과 같이 인출동력 발생용 실린더(123)의 로드를 수축시켜 원위치시킨다. 후속하여 도 11과 같이 가력장치(115) 및 원판(121)에 결합된 상기 유체공급 호스(14)와 체인(16)을 함께 끌어올림으로써 가력장치(115), 원판(121) 등을 안내관(13)을 통해서 순차적으로 지상으로 끌어올려 회수하게 된다.

한편, 가력장치(115) 및 원판(121)을 회수한 후에는, 도 13과 같이 상기 안내관(13)을 통해 콘크리트를 주입하여, 가력장치(115)가 설치되어 있던 공간부와, 지지력 측정기(11)의 팽창에 의해 형성된 상,하판(111)(112) 사이의 공간부, 그리고 안내관(13) 내의 공간부에 콘크리트를 타설하여(S13) 이들 공간부를 모두 메우게 된다. 안내관(13)이 상,하부 안내관(131)(132)으로 분리된 구성을 가지는 경우, 지지력 측정기(11)를 관통하도록 안내관(13)을 삽입 설치할 때, 콘크리트를 타설(S13) 하기에 앞서, 상기 상부 안내관(131)을 콘크리트 말뚝으로부터 분리시켜 도 12와 같이 지상으로 회수한다.

이와 같이 본 발명에서는 해당 콘크리트 말뚝에 대한 선단 지지력 및 주면 마찰력 측정 후에는 가력장치(115)를 지상으로 회수하여 재사용할 수 있도록 함으로써, 불필요한 경제적 손실을 미연에 방지하여 현장 타설 말뚝의 연직재하시험에 소요되는 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한, 가력장치(115)의 회수를 위해 대구경 콘크리트 말뚝에 설치되는 안내관(13)의 일부 즉, 상부 안내관(131)을 회수할 수 있도록 함으로써 현장 타설 말뚝에 대한 연직재하시험에 소요되는 비용을 대폭 절감할 수 있게 되다.

선단 지지력 및 주면 마찰력 측정이 완료된 후 가력장치(115)가 설치되었던 공간부를 포함하여 선단 지지력 및 주면 마찰력 측정시 발생한 지지력 측정기(11) 내 공간부와, 안내관(13)의 내부를 콘크리트로 다시 채움으로써, 연직재하시험에 사용된 콘크리트 말뚝 자체의 지지력을 원상복귀시킬 수 있어 이를 구조물의 기초 말뚝으로 활용하는데 아무런 악영향이 없게 된다.

다음에서는 도 24 내지 도 30을 참조하여 본 발명의 또다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 24 내지 도 30에 도시된 실시예의 구성 중에서 도 2 내지 도 22에 도시된 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부재번호를 부여하고, 이에 대한 반복설명은 생략한다. 따라서 다음에서는 양 실시예에서 서로 차이가 있는 주요한 특징을 위주로 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

우선 도 24 내지 도 30에 도시된 실시예는, 상부 철근 구조체(7)를 이루는 철근의 저부에는 철근 연장부(72)가 형성되어 있으며, 지지력 측정기(11)의 상판(111)을 통해 상기 철근 연장부(72)가 상기 지지력 측정기(11)의 내부로 돌출된다. 지지력 측정기(11)의 보조 원통체(114) 상면에는, 구멍(114b)이 천공된 철근 결합편(114a)들이 일체로 절곡 형성되어 있다. 상기 철근 연장부(72)는 상기 철근 결합편(114a)의 구멍(114b)에 삽입된다.

이와 같은 상태에서, 앞서 설명한 것처럼, 재하시험을 위해 상기 가력장치(115)를 작동시키면 상,하판(111)(112)이 서로 벌어지게 되는데, 이 때, 상기 철근 연장부(72)는 도 28에 도시된 것처럼, 철근 결합편(114a)에 천공된 구멍(114b)에서 빠지지 않고 끼워진 상태를 유지하게 된다. 따라서 상기 재하시험이 완료된 후, 가력장치(115)들을 회수하고 콘크리트를 타설하여 공간부를 모두 메울 때, 하부 철근 구조체(8)와 연결된 하판(112)의 보조 원통체(114)가 상부 철근 구조체(7)와 콘크리트에의해 구조적으로 일체가 되어 인발력에 대하여 말뚝이 효과적으로 저항할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 상판(111), 하판(112) 또는 원통체(113)의 측벽에 수개의 필터(25)가 설치된다. 상기 필터(25)는 시멘트 입자 등의 입자는 걸러내고 물만 통과시킨다. 따라서 지하수가 차있는 굴착공에 현장 타설 말뚝을 시공할 때, 상기 지지력 측정기(11) 주변으로부터 시멘트 입자는 필터링하여 걸러내지고, 물만 상기 필터(25)를 통해 밀폐된 상태의 지지력 측정기(11)와 안내관(13)의 내부로 유입된다. 상기 필터(25)는 3개 내지 8개로 설치될 수 있지만, 이는 예시에 불과한 것이며 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 필터(25)는, 도 24 내지 도 26과 같이 지지력 측정기(11)의 상판(111)이나 하판(112) 또는 원통체(113)의 외측면에서, 소정 부위에 무리를 이루도록, 복수개의 물 유입공(27a)들을 막아주도록 배치된 상태에서, 고정구(26)에 의해 일체로 고정 설치될 수 있다. 상기 고정구(26)는 볼트나 스크류를 통해 착탈 가능하게 고정시킬 수도 있고 용접을 통해 일체로 고정시킬 수도 있다.

상기 필터(25)는 설치 위치에 따라 도 26에 예시된 것처럼, 사각형 또는 원형 판체로 이루어질 수 있다. 또한 상기 필터(25)는 도 27에 예시된 것처럼, 기둥(예를 들면 원기둥)의 형상을 가질 수도 있다. 상기 필터(25)는 발포폴리에스테르의 성형품으로 제조될 수도 있는데, 구체적으로는 100-200㎛ 크기의 공극이 구비되는 발포폴리에스테르로 제조될 수 있다.

상기 필터(25)가 원기둥형태로 이루어진 경우, 다공 파이프(28)에 삽입되어, 상기 지지력 측정기(11)의 상판(111)이나 하판(112) 또는 원통체(113)의 측벽에 형성된 구멍(27b)을 통해 내부로 돌출되게 설치된다. 구체적으로, 도 27과 같이, 일단부를 막고 있는 원판(281)과 주연부에 복수개의 물 배출공(282)이 천공된 다공 파이프(28)에 원기둥형 필터(25)가 삽입된다. 상기 다공 파이프(28)가 지지력 측정기(11)의 내부로 돌출되는 형태로 설치되도록 그 하단부는 구멍(27b)을 통해 지지력 측정기(11)의 내부로 삽입되고, 상단부는 상기 구멍(27b) 입구에서 각각 용접됨으로서 고정 설치된다.

이와 같이 필터(25)를 구비한 실시예의 경우, 지하수가 차있는 굴착공에 현장 타설 말뚝을 시공할 때, 상기 필터(25)를 통해 입자는 걸러지고, 물만 지지력 측정기(11)와 안내관(13)의 내부로 유입되므로, 밀폐된 상태에 있는 지지력 측정기(11)와 안내관(13)이, 상,하부 철근 구조체(7, 8)와 함께 물의 부력에 의해 부상하는 것을 미연에 방지할 수 있어, 굴착공 저면에 이들이 안정적으로 안착되므로 현장 타설 말뚝 시공을 원활하게 진행시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 필터(25)는 위에 예시된 것에 한정되지 아니하며, 아주 미세한 입자까지 필터링할 필요는 없으므로 미세 공극을 가진 부직포형 원단으로 상기 필터(25)를 형성할 수도 있다. 다공 파이프(28)에 삽입 설치되는 필터(25)의 경우, 알갱이 형태로 제작할 수도 있다. 이외에 다양한 형태의 재료와 형상을 이용하여 필터를 제작, 설치할 수도 있다(즉, 시멘트 입자의 필터링이 가능한 필터라면 어떠한 필터도 무방하다).

위에서는, 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예를 도면으로 예시하여 필터(25)와 철근 결합편(114a)을 구비한 실시예를 설명하였으나, 도 17 및 도 18에 도시된 실시예와, 도 19 내지 도 22에 도시된 실시예에도 위와 같은 필터 및 철근 결합편 구성이 동일하게 적용됨은 물론이다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.