2.2 실내 모형실험을 통한 케이블 개별 길이제어 기법 성능평가
2.2.5 리프팅케이블 개별 제어기법 적용 석션파일 관입시 수직도 보정효과 분석
(a) 석션관입전
(b) 석션관입후
(c) 최종관입시 수직도 그림 2.24 경사 위치에서의 케이블 지지에 의한 석션파일 관입 과정
방향에서는 엑츄에이터 피스톤을 전진시켜 케이블이 이완되도록 해줌으로써 관입되도록 하였다.
(a) 엑츄에이터 석션파일 연결 (b) 리프팅케이블 세줄 적용 (c) 리프팅케이블 네줄 적용 그림 2.26 케이블 개별 조절용 유압 엑츄에이터 장착 석션관입 모형실험
나. 모형실험 결과
석션관입전 파일에는 임의의 기울어짐 조건을 구현한 후에 유압 엑츄에이터가 장착된 리프팅케이블 시스템을 연결한 후 모형 파일을 석션압으로 관입하였다. 석션관입 과정중에 유압엑츄에이터를 조정하여 각 케이블의 길이를 독립적으로 조절하여 기울어진 위치에서 는 케이블로 파일을 지지해주고 기울어진 반대편에서는 관입이 될 수 있도록 장력을 이완 시켜 주었다. 석션관입은 최종관입이 완료될 때까지 지속하였으며 관입중의 경사도와 각 케이블에 걸린 장력을 계측하여 결과를 분석하였다.
1) 리프팅케이블 세줄 적용
리프팅케이블 세 줄에 엑츄에이터를 적용한 리프팅케이블 시스템에 대한 수직도 보정 모형실험 사진은 다음과 같다.
(a) 관입전
(b) 관입후
(c) 최종관입시 수직도 그림 2.27 석션관입시 리프팅케이블 개별 제어에 의한 수직도 보정 과정 (케이블 세줄) 리프팅케이블 세줄 적용시 경사위치별 실험을 수행하여 구해진 관입깊이에 따른 석션파 일의 수직도와 케이블 1, 2의 장력을 다음 그림과 같이 나타내었다. 여기서, 관입깊이(z)는
파일길이(L)로, 케이블 장력(T)은 석션력(S)으로 나누어 무차원화하여 결과를 도시하였다.
Case T-00의 경우 초기관입시 기울어진 위치의 케이블(cable 1)만 파일을 지지하여 주고 그 외의 케이블(cable 2,3)은 장력을 이완시켜주어 장력의 차이에 의한 편심이 작용되어 수 직도를 보정할 수 있었다. 또한, 경사위치가 변하는 조건(Case T-15~60)에서는 케이블 1과 2의 장력이 case T-15 조건에서는 큰 차이를 보이지만, 경사위치가 케이블 2 방향으로 갈 수록 장력차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 경사위치가 케이블 1과 2사이인 조건(case T-60)에서는 케이블 1과 2의 장력이 거의 유사한 것으로 나타났다. 따라서, 기울어진 조건 에 따라 케이블 한 줄 또는 두 줄의 케이블로 지지하는 방법을 적용하여 수직도 보정이 가능하였다. 각 경우에 대해서는 최종관입이 될 때까지 수직도 상태에 따라 케이블의 길이 를 조절하여 수직도를 보정하였다.
(a) case T-00 (b) case T-15
(c) case T-30 (d) case T-45
(e) case T-60
그림 2.28 케이블 개별 조절에 의한 석션관입시 수직도 및 케이블장력(케이블 세 줄)
리프팅케이블 세 줄 적용시 모형실험의 최종 수직도를 다음 표에 나타내었다. 모든 실험 조건에 대해 최대 0.3°이내의 최종수직도를 확보하였다. 경사지점이 석션파일 케이블에 위치한 경우(case T-00)의 평균수직도는 0.03°로 경사위치가 두 케이블 사이에 있는 경우 (case T-15~60)의 수직도(0.08°~ 0.15°)보다 케이블 길이조절에 의한 수직도 보정이 상대 적으로 용이하였다. 각 케이스별 석션파일의 최종수직도는 0.026°~ 0.153° 범위로 나타났 으며 평균 약 0.1°의 수직도를 확보하는 것으로 나타났다.
표 2.7 리프팅케이블 세줄 적용시 실험조건별 최종수직도
구분 case T-00 case T-15 case T-30 case T-45 case T-60 (°)
test 1 0.016 0.11 0.033 0.044 0.286
test 2 0.027 0.022 0.115 0.184 0.028
test 3 0.033 0.096 0.159 0.060 0.168
평균수직도 0.026 0.076 0.103 0.096 0.153
전체 평균 0.09
2) 리프팅케이블: 네 줄 적용
리프팅케이블 세 줄과 동일한 방법을 적용하여 유압 엑츄에이터가 장착된 케이블 네 줄 을 적용하여 최종관입시까지 엑츄에이터를 이용한 케이블 길이를 조절하여 수직도 보정실 험을 수행하였다.
(a) 관입전
(b) 관입후
(c) 최종관입시 수직도 그림 2.29 석션관입시 리프팅케이블 개별 제어에 의한 수직도 보정 과정(케이블 네줄)
경사위치가 cable 1에 적용된 case F-00의 경우에는 케이블 3과 4는 장력을 지속적으로 이완시켜 주었고, 케이블 1과 2에 길이조절로 장력의 차이를 주어 편심에 의한 파일의 수 직도를 보정할 수 있었다. 케이블을 3줄 적용한 경우와 동일하게 case F-15의 경우 케이블 1과 3의 장력은 큰 차이를 보이지만, case F-45에서와 같이 경사조건이 두 케이블 사이인 경우에는 케이블 1과 3의 장력이 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 각 경우에 대해 서 최종관입이 될 때까지 수직도 상태에 따라 케이블의 길이를 조절하여 수직도 보정이 가능하였다.
(a) case F-00 (b) case F-15
(c) case F-30 (d) case F-45
그림 2.30 케이블 개별 조절에 의한 석션관입시 수직도 및 케이블장력(케이블 네 줄)
리프팅케이블 네줄 적용시 모형실험에 의한 최종 수직도를 다음 표에 나타내었다. 모든 실험조건에 대해 최대 0.3°이내의 최종수직도를 확보하였다. 최대경사지점이 리프팅케이 블 지점에 위치한 경우(case F-00)의 평균수직도는 0.04°로 최대경사위치가 두 케이블 사 이에 있는 경우(case F-15~45)의 수직도(0.13°~ 0.16°)보다 케이블 길이조절에 의한 수직 도 보정이 상대적으로 용이하였다. 최종관입시 수직도는 0.008°~ 0.258°범위로 나타나 평 균 약 0.1°까지 수직도를 보정하는 것으로 나타났다. 리프팅케이블 세 줄과 네 줄을 적용 한 두 가지 경우에서의 수직도 보정효과 차이는 크지 않아 케이블 줄 수에 관계없이 리프 팅케이블 개별조절 기법이 석션파일 관입중 수직도 보정에 효과적으로 적용될 수 있는 것 으로 평가되었다.
표 2.8 리프팅케이블 네줄 적용시 실험조건별 최종수직도
구분 case F-00 case T-15 case T-30 case T-45 (°)
test 1 0.008 0.198 0.258 0.093
test 2 0.074 0.124 0.121 0.129
test 3 0.024 0.055 0.085 0.154
평균수직도 0.036 0.125 0.155 0.125
전체 평균 0.11