KR100983633B1 - Ｐｈｃ 복합말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PHC 복합말뚝에 관한 것으로서, 특히 지중에 매설되는 관형태의 콘크리트 말뚝본체와, 상기 콘크리트 말뚝본체부중 작용휨모멘트가 크게 발생되어 콘크리트말뚝 재료의 허용휨모멘트를 초과하는 상측부에 설치되는 콘크리트 말뚝본체 상측부를 보강하는 보강수단으로 구성되되, 상기 보강수단은 중앙에 관통홀이 형성되고 저면이 콘크리트 말뚝본체의 상단에 접하는 말뚝접촉부와, 상기 말뚝접촉부의 외측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체의 외주면과 접촉되는 외측보강패널과, 상기 말뚝접촉부의 관통홀 원주상에서 상기 외측보강패널보다 상대적으로 길게 수직 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체의 내주면과 접촉되고 하단이 밀폐되며 그 내부에 십자형으로 교차된 보강철근이 상하방향으로 복수개 설치됨과 아울러 토사, 잡석 또는 버림콘크리트 중에서 선택된 어느 하나의 채움재가 채움된 내측보강패널로 구성되어, 콘크리트 말뚝본체 상측에 작용하는 휨응력에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

콘크리트말뚝, PHC, PHC말뚝본체, 두부보강, 응력

Description

ＰＨＣ 복합말뚝{A head reinforcement PHC pile}

본 발명은 PHC 복합말뚝에 관한 것으로서, 특히 두부를 보강함으로써 허용휨응력을 초과하는 휨응력에 의하여 파손되는 것을 방지할 수 있는 PHC 복합말뚝에 관한 것이다.

통상적으로 연약지반(soft ground)이라 함은 지반 자체가 상부 구조물로부터 전해오는 하중을 견딜 수 없거나 혹은 예측침하량이 허용치를 넘는 경우로서, 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속하며, 이러한 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 도로, 교량, 건물 등이 그대로 놓이면 전단면 침하량이 과대하여짐과 아울러 지지력이 부족하여 안전상의 문제가 발생된다.

또한, 최근에 이르러서는 쓰레기 매립에 의해 이루어진 지반을 도로나 건축물의 기초로 활용하고자 하는 방안도 강구되고 있어, 이러한 지반에서도 과도한 침하와 지지력의 부족이 예상되므로 연약지반 처리대책이 요구된다.

이와 같은 연약지반을 기초로 하는 구조물의 안정성과 침하문제를 해결하기 위한 방법 중 흔히 사용되는 방법이 말뚝을 연약지반에 매설하는 것이다. 이러한 용도로 사용되는 말뚝은 보통 강관말뚝이나 콘크리트말뚝이 사용되는 것이 일반적이나, 강관말뚝은 콘크리트말뚝에 비하여 그 가격이 비싸다는 문제점을 갖고 있고, 콘크리트말뚝은 강관말뚝에 비하여 휨응력에 대한 저항능력이 낮아서 휨응력이 발생되었을 때 쉽게 파손되는 문제점을 갖고 있다. 부연하자면, 휨응력은 지중에 매설되는 말뚝의 상층부에 특히 집중하게 되는데, 콘크리트말뚝은 허용휨응력이 낮아서 콘크리트말뚝의 상층부에 작용하는 휨응력에 의하여 상층부가 쉽게 파손된다.

이러한 콘크리트말뚝의 문제점을 해결하기 위하여 종래에 콘크리트말뚝의 상측 내부에 철근을 삽입하고 철근 주변에 콘크리트를 타설하여 콘크리트말뚝의 상층부를 보강하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 방법은 철근 주변에 타설된 콘크리트가 경화되는 동안 철근의 위치가 이동하여 의도한 충분한 강도를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
휨응력(전단력)에 대한 저항성능을 향상시켜 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있도록 보강패널을 이용한 두부보강 콘크리트말뚝을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝은 지중에 매설되는 관형태의 콘크리트 말뚝본체와, 상기 콘크리트 말뚝본체의 상측에 설치되어 콘크리트 말뚝본체의 두부(頭部)를 보강하는 스틸재질의 보강수단으로 구성되되, 상기 보강수단은 중앙에 관통홀이 형성되고 저면이 콘크리트 말뚝본체의 상단에 접하는 말뚝접촉부와, 상기 말뚝접촉부의 외측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체의 외주면과 접촉되는 외측보강패널과, 상기 말뚝접촉부의 관통홀 원주상에서 상기 외측보강패널보다 상대적으로 길게 수직 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체의 내주면과 접촉되고 하단이 밀폐되며 그 내부에 십자형으로 교차된 보강철근이 상하방향으로 복수개 설치됨과 아울러 토사, 잡석 또는 버림콘크리트 중에서 선택된 어느 하나가 채움된 내측보강패널로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝은 스틸재질의 내측보강패널과 외측보강패널이 콘크리트 말뚝본체의 내외주면에 밀착되므로 콘크리트 말뚝본체 상측에 작용하는 휨응력(전단응력)에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 내측보강패널 내부에 보강철근이 설치되고 토사, 잡석 또는 버림콘크리트 중에서 선택된 어느 하나가 채워짐으로써 휨응력에 대한 저항성능을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝의 일 실시예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 PHC 복합말뚝의 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 PHC 복합말뚝의 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝은 지중에 매설되는 콘크리트 말뚝본체(10)와, 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측에 설치되는 스틸재질 또는 유리섬유보강플라스틱(FRP) 재질의 보강수단(20)으로 구성된다.

상기 콘크리트 말뚝본체(10)는 중앙이 상하방향으로 관통된 관형태로, 콘크리트로 제작된다.

상기 보강수단(20)은 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 두부(頭部)를 보강하여 콘크리트 말뚝본체(10)의 상층부를 보호하기 위한 것이다. 이러한 보강수단(20)은 콘크리트 말뚝본체(10)의 상단에 저면이 접촉하는 말뚝접촉부(21)와, 상기 말뚝접촉부(21)의 외측 테두리에 하측으로 수직하게 연장된 외측보강패널(22)과, 상기 말뚝접촉부(21)의 내측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장된 내측보강패널(23)로 구성된다.

상기 말뚝접촉부(21)는 중앙에 관통홀(21a)이 형성되고 콘크리트 말뚝본체(10)의 상단에 밀착되게 배치될 수 있도록 그 형태가 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 평단면과 동일한 원형링 형태를 갖고 있다.

상기 외측보강패널(22)은 상기 말뚝접촉부(21)의 외측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장되어 형성되므로, 그 자체만의 형태는 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주 직경과 동일한 직경을 갖는 원형관 형태를 갖고 있다. 따라서, 상기 외측보강패널(22)은 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면에 밀착된다.

상기 내측보강패널(23)은 상기 말뚝접촉부(21)의 관통홀(21a) 원주상에서 하측으로 수직하게 연장되고 하단이 밀폐되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 내주면에 밀착된다. 즉, 내측보강패널(23)은 그 자체만의 형태는 컵 형태와 동일한 형태를 갖게 된다. 이때, 내측보강패널(23)은 그 길이를 상기 외측보강패널(22)보다 길게 형성되는데, 내측보강패널(23)의 길이는 말뚝에 작용하는 수평하중에 의한 휨모멘트의 크기에 따라 변화된다.

이러한 형태로 구성되는 내측보강패널(23)의 내부에는 십자형으로 교차된 보강철근(23a)이 상하방향으로 복수개 설치된다. 이로써 콘크리트 말뚝본체(10)의 측면에서 작용하는 휨응력(전단력)에 대한 저항능력이 더욱 향상된다. 그리고, 이렇게 보강철근(23a)이 설치된 내측보강패널(23)의 내부에는 토사, 잡석 또는 버림콘크리트 중에서 선택된 어느 하나의 채움재(23b)를 충진하여 상기한 저항능력이 더욱 강화될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 관통볼트(B)로 수평방향에서 보강수단(20)과 콘크리트 말뚝본체(10)를 동시에 관통하도록 함으로써 상기 보강수단(20)과 콘크리트 말뚝본체(10)를 상호 고정시킨다.

그리고, 상기 외측보강패널(22)이 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면과 이격되는 것을 방지할 수 있도록 관통볼트(B) 상에는 체결너트(N)를 조여준다.

이상에서는 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝의 일 실시예를 설명하였고, 이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조로 하여 본 발명에 의한 다른 실시예를 설명하도록 한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 PHC 복합말뚝의 구성요소와 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 명칭과 동일한 도면부호를 사용한다.

도 4는 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝의 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 PHC 복합말뚝의 분해사시도이며, 도 6은 도 3에 도시된 PHC 복합말뚝의 단면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 본 발명에 의한 다른 실시예의 PHC 복합말뚝은 지중에 매설되는 관형태의 콘크리트 말뚝본체(10)와, 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측에 설치되어 전단응력 및 휨모멘트가 말뚝재료 허용치를 초과하는 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측부를 보강하는 스틸재질 또는 유리섬유보강플라스틱(FRP) 재질의 보강수단(20)로 구성된다.

상기 보강수단(20)은 중앙에 관통홀(21a)이 형성되고 저면이 콘크리트 말뚝본체(10)의 상단에 면접하는 말뚝접촉부(21)와, 상기 말뚝접촉부(21)의 외측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면에 접촉되는 외측보강패널(22)과, 상기 말뚝접촉부(21)의 관통홀(21a) 원주상에서 하측으로 수직하게 연장된 내측보강패널(23)로 구성된다.

상기 외측보강패널(22)은 그 자체만의 형태를 보면 내경이 상기 콘크리트 말 뚝본체(10)의 외경과 동일한 관 형태를 갖고 있어서, 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면에 접촉된다.

상기 내측보강패널(23)은 그 자체만의 형태를 보면 외경이 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 내경과 동일한 관 형태를 갖고 있어서, 콘크리트 말뚝본체(10)의 내주면에 접촉된다.

이때, 외측보강패널(22)은 그 길이가 상기 내측보강패널(23)의 길이보다 길게 형성되는데 내측보강패널(23)의 길이는 말뚝에 작용하는 수평하중에 의한 휨모멘트의 크기에 따라 변화된다.

한편, 복수개의 관통볼트(B)로 콘크리트 말뚝본체(10)와 보강수단(20)을 동시에 관통하여 콘크리트 말뚝본체(10)와 보강수단(20)을 상호 고정시키고, 상기 관통볼트(B)는 상하방향으로 복수개 설치하는데, 상측에 설치되는 관통볼트와 하측에 설치되는 관통볼트가 수직교차되도록 즉 십자형태로 배열되도록 한다.

그리고, 상기 외측보강패널(22)과 내측보강패널(23)이 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면과 내주면에서 이격되는 것을 방지할 수 있도록 관통볼트(B) 상에는 복수개의 체결너트(N)를 조여준다.

도 1은 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝의 일 실시예를 보인 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 PHC 복합말뚝의 분해사시도.

도 3은 도 1에 도시된 PHC 복합말뚝의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 PHC 복합말뚝의 다른 실시예를 보인 사시도.

도 5는 도 3에 도시된 PHC 복합말뚝의 분해사시도.

도 6은 도 3에 도시된 PHC 복합말뚝의 단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 콘크리트 말뚝본체 20: 보강수단

21: 말뚝접촉부 21a: 관통홀

22: 외측보강패널 23: 내측보강패널

23a: 보강철근 23b: 채움재

B: 관통볼트 N: 체결너트

Claims (6)

1. 지중에 매설되는 관형태의 콘크리트 말뚝본체(10)와, 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측에 설치되어 휨모멘트와 전단응력이 말뚝재료 허용치를 초과하는 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측부를 보강하는 보강수단(20)으로 이루어진 PHC 복합말뚝에 있어서,

   상기 보강수단(20)은 중앙에 관통홀(21a)이 형성되고 저면이 콘크리트 말뚝본체(10)의 상단에 접하는 말뚝접촉부(21)와;

   상기 말뚝접촉부(21)의 외측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면과 접촉되는 외측보강패널(22)과;

   상기 말뚝접촉부(21)의 관통홀(21a) 원주상에서 상기 외측보강패널(22)보다 상대적으로 길게 수직 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 내주면과 접촉되고 하단이 밀폐되는 내측보강패널(23)과;

   십자형태로 교차되어 이루어지며 상기 내측보강패널(23)의 내부에 상하방향으로 설치되어 상기 콘크리트 말뚝본체를 지지하는 복수의 보강철근(23a)과;

   상기 내측보강패널(23)의 내부에 채워지는 토사, 잡석 또는 버림콘크리트 중에서 선택된 어느 하나의 채움재(23b)와;

   상기 콘크리트 말뚝본체(10)와 보강수단(20)을 고정하는 관통볼트(B)로 구성된 것을 특징으로 하는 PHC 복합말뚝.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 지중에 매설되는 관형태의 콘크리트 말뚝본체(10)와, 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측에 설치되어 휨모멘트와 전단응력이 말뚝재료 허용치를 초과하는 콘크리트 말뚝본체(10)의 상측부를 보강하는 보강수단(20)으로 이루어진 PHC 복합말뚝에 있어서,

   상기 보강수단(20)은 중앙에 관통홀(21a)이 형성되고 저면이 콘크리트 말뚝본체(10)의 상단에 접하는 말뚝접촉부(21)와;

   상기 말뚝접촉부(21)의 외측 테두리에서 하측으로 수직하게 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 외주면과 접촉되는 외측보강패널(22)과;

   상기 말뚝접촉부(21)의 관통홀(21a) 원주상에서 상기 외측보강패널(22)보다 상대적으로 짧게 수직 연장되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)의 내주면과 접촉되는 내측보강패널(23)과;

   상하방향을 따라 십자형태로 교차되도록 배치되어 상기 콘크리트 말뚝본체(10)와 보강수단(20)에 체결되는 복수개의 관통볼트(B)로 구성된 것을 특징으로 하는 PHC 복합말뚝.
6. 삭제

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