KR101589126B1 - 두부중공홈이 형성된 pc말뚝 시공방법 - Google Patents

Abstract

두부 커팅에 따른 작업성 및 시공성 저하를 극복할 수 있고, PHC말뚝과의 연결을 통한 보다 경제적인 PC말뚝 시공이 가능하며, 두부중공홈이 형성된 PC말뚝에 지지되도록 설치되는 바닥판과 같은 구조물 시공에 유리한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝 및 이를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것으로서, 상기 두부중공홈이 형성된 PC말뚝은 두부에 길이방향으로 형성된 두부중공홈(S)에 의하여 형성된 외피부; 및 상기 두부중공홈(S)의 하부 저면으로부터 외피부 내측에 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 길이방향으로 연장되도록 형성된 내부철근;을 포함한다.

Description

두부중공홈이 형성된 PC말뚝 시공방법{PRECAST CONCRETE PILE CONSTRUCTION METHOD WITH VERTICAL HEAD GROOVE}

본 발명은 두부중공홈이 형성된 PC말뚝 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 내부철근이 배근된 프리캐스트 콘크리트 말뚝(PC말뚝)에 있어 두부 커팅에 따른 작업성 및 시공성 저하를 극복할 수 있고, PHC말뚝과의 연결을 통한 보다 경제적인 PC말뚝 시공이 가능하며, PC말뚝에 지지되도록 설치되는 바닥판과 같은 구조물 시공에 유리한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝 및 이를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것이다.

건축이나 토목구조물의 기초(부)가 연약한 지반에 놓일 경우, 깊은 기초인 말뚝을 지지층까지 매입하여 지지력을 확보하고 기초를 안정시킨다. 말뚝의 종류는 나무, 강재 및 콘크리트 등 다양한 재료를 사용하고 항타, 터파기 후 항타 등 다양한 시공법에 의하여 설치된다.

다양한 종류의 말뚝 중에서 나무와 프리캐스트 콘크리트 말뚝(PC말뚝)은 경제성 및 시공성이 낮아 현재는 시공성, 경제성 및 안정성 등이 우수한 PHC말뚝이 수평력이 적고 수직력을 주로 지지하는 건축 및 토목 구조물에 가장 많이 사용되고 있다.

하지만 도 1a와 같이 수직하중 보다는 토압이나 지진하중과 같은 수평하중(H)에 의해 말뚝에 과도한 수평변위 및 휨모멘트(MOMENT)나 전단력과 같은 내력이 전달되는 구조물에는 PHC말뚝의 수평저항력이 적으므로 강관이나 현장타설말뚝을 주로 사용하여 하중을 지지하였다. 그러나 강관말뚝은 재료의 비용이 과다하여 경제성이 결여되는 단점이 있고, 현장타설말뚝은 시공이 복잡하고 재료의 관리가 어려워 해상교량이나 깊은 심도 기초에 대구경(1.2m 이상)으로 적용되고 있다.

또한 PHC말뚝의 작은 수평저항력을 극복하기 위하여 최근에는 휨 및 전단 단면력이 크게 작용하는 상부는 강관을 사용하고 축방향력만 작용하는 하부는 PHC말뚝을 적용하여 둘을 결합한 복합말뚝이나, PHC말뚝 상부의 내부에 전단연결재를 설치하여 말뚝을 제작한 후에 내부에 철근을 보강하고 콘크리트를 충전하여 휨과 전단을 보강한 합성말뚝의 사용이 빈번해 지고 있다.

나아가 도 1b는 종래 RC말뚝(10)과 기초부(300)와의 결합 시공단면도이다. 즉, 종래 RC말뚝(10)은 두부커팅 시 내부철근(11)과 콘크리트(13)를 함께 커팅 해야 하므로 작업성 및 시공성이 매우 낮고, 커팅된 내부철근(12)이 RC말뚝 상면으로부터 기초부(300)로 연장되지 않아 기초부와의 강결합을 기대하기 어렵다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 수평력의 크기에 따라 철근량을 변경시켜 저항력 조절이 용이한 장점에도 불구하고 종래 PC말뚝의 단점인 기초부와의 강 결합의 어려움과 지반의 지지층에 따른 길이조절의 곤란함(두부커팅)을 해결한 공법을 개발하여 시공성을 획기적으로 개선하고, 나아가 경제성이 뛰어난 PHC말뚝을 수평력이 적은 PC말뚝 하부에 연결하여 경제적이며 안정성이 높은 두부중공홈이 형성된 PC말뚝 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, PC말뚝은 철근콘크리트로 제작하게 되는데, 축방향철근과 축방향철근을 감싸도록 배근된 띠철근을 미리 거푸집 내부에 배근해 놓고, 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하여 제작하게 된다. 단지 PHC말뚝과 같이 거푸집을 회전시켜 원심력을 이용한 콘크리트 타설에 의한 제작방법을 이용하지 않아 거푸집을 바닥에 뉘여 놓고 거푸집의 상부를 개방하여 내부철근이 배근된 거푸집 내부에 콘트리트를 타설하여 PC말뚝을 제작하게 된다. 이에 거푸집의 상부를 절개함으로서 PC말뚝의 단면은 원형 그대로 제작이 어렵다는 문제점이 있어 본 발명은 가급적 원형에 가까운 다각형 단면으로 거푸집을 만들어 거푸집의 상부를 절개함으로서 발생하는 PC말뚝의 단면 변형이 발생되지 않도록 하였다.

둘째, 종래 PC말뚝은 지반에 관입 등의 방법으로 시공하게 되면 지반의 지층 조건이 시공 위치에 따라 설계조건과 달라 관입 깊이가 서로 다르게 된다. 이에 두부를 커팅 하여 상면 높이를 기초 바닥면으로 일정하게 맞추게 되는데 이때 두부 커팅 시 내부철근이 존재하므로 내부철근과 콘크리트를 함께 커팅하는 작업은 작업성이 매우 떨어질 수밖에 없다.

이에 본 발명은 PC말뚝에 있어 미리 두부커팅 부위를 예측하여 두부커팅 부위에는 두부중공홈(S)이 형성되도록 PC말뚝을 제작하게 된다. 이로서 두부중공홈(S)이 형성된 PC말뚝은 얇은 두께의 외피부와 두부중공홈(S) 내측에 노출된 내부철근으로 형성되어 있으므로 상기 두부커팅 시 외피부만 커팅하고, 노출된 내부철근은 기초부와의 강결합에 이용하도록 하게 된다.

셋째, 기초부의 강결합을 위하여 두부중공홈(S)이 형성된 본 발명의 PC말뚝은 외피부를 커팅하게 되면 내부철근이 두부중공홈으로부터 외부로 노출되어 있어 이러한 내부철근은 기초부에 연장하도록 하되, 추가로 두부보강철근을 내부철근과 커플러와 같은 연결구로 연결되도록 하여 정착길이를 더 확보함에 따라 기초부와 PC말뚝의 확실한 강 결합이 가능하도록 하였다.

넷째, 필요에 따라 상기 두부중공홈(S)의 하부 저면에는 에어홀이 PC말뚝의 선단까지 PC말뚝내부를 관통 형성되도록 하고 천공홀에 PC말뚝을 관입 시 천공홀에 유입된 지하수가 에어홀을 따라 상방 유입될 수 있도록 하여 PC말뚝을 관입함에 따른 충격을 저감시켜 PC말뚝의 파손이 방지될 수 있도록 하였다.

또한, 상기 두부 커팅된 PC말뚝에 있어 중공홈 외피부의 내측면은 거친 표면을 유지(요철부 형성)할 수 있도록 하여 충전되는 콘크리트와 PC말뚝의 부착에 유리하도록 하였다.

또한, 필요에 따라 두부중공홈(S)의 하부 저면은 하방 배수구배가 형성되도록 함으로서 시공단계별 두부중공홈(S)의 오염수의 배출이 가능하도록 하게 된다.

또한, 공삭공(터파기 이전에 파일 시공 시 파일 두부가 지표면 아래에 형성되는 경우)으로 PC말뚝을 시공 시 두부캡을 덧 씌우되 이러한 두부캡은 PC말뚝의 두부중공홈(S)에 토사 등 이물질이나 케이싱과 PC말뚝 사이 공간에 채워지는 모르타르(충진재)가 유입되지 않도록 할 수 있다. 이에 터파기 후 PC말뚝 두부 커팅 시 두부캡을 함께 제거할 수 있도록 하여 PC말뚝의 두부중공홈(S)의 품질관리가 가능하도록 하게 된다.

다섯째, 본 발명의 PC말뚝은 내부철근에 의하여 지표면 근처의 수평력에 대한 저항성능에 충분히 대응할 수 있지만 지표면 아래 깊은 심도에서는 사실상 수평력은 크지 않아 수직력에 저항하는 것이 중요하다. 이에 굳이 PC말뚝으로 이러한 수직력에 저항하도록 하는 것은 과보강으로서 경제성이 떨어지게 되므로 PC말뚝과 PHC말뚝을 서로 연결시켜 사용하게 된다.

이러한 PC말뚝과 PHC말뚝은 연결부위에 있어 설치된 연결밴드들을 서로 용접하여 연결성능을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.

여섯째, 본 발명의 PC말뚝은 직접 PC말뚝 상부에 시공되는 바닥판과 같은 구조물 시공에 있어 두부중공홈(S)에는 연결강재를 삽입 고정하고, 이러한 연결강재의 상부와 바닥판 구조물의 저면부를 용접이나 볼트로 서로 고정 연결시켜 용이한 PC말뚝을 이용한 구조물 시공이 가능하도록 하였다.

본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝은 단면형상이 최적화되어 있고, 기초부와 강결합에 매우 유리할 뿐 만 아니라, 지반의 지층에 따른 길이 조정이 유리하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝은 두부 커팅 후 내부철근이 상방으로 연장되어 있어 기초부와 강결합에 용이하게 이용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 두부중공홈의 내측면은 요철부로 형성되도록 하여 기초부 콘크리트와의 합성에 유리하며 얇은 두께로 형성되어 두부 커팅시 작업성 및 시공성이 뛰어나며, 필요에 따라 두부중공홈의 하부 저면에는 에어홀이 형성되어 있어 지하수가 유입된 천공홀에 관입 시 충격을 저감시켜 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 파손을 방지할 수 있고 두부중공홈의 하부 저면은 하방 배수구배가 형성되어 있어 에어홀을 배수홀로도 이용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝은 두부에 두부캡을 설치하여 두부중공홈으로 토사 등 이물질이 유입되지 않도록 하여 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 시공 및 품질관리에 유리하도록 하게 된다.

또한, 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝은 하부를 PHC말뚝으로 연결하여 수평하중이 크게 작용하는 상부에는 철근량을 조절하여 수평하중에 저항하도록 설계가 가능한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝으로 저항하고 하부에는 수직력에 주로 저항하도록 개발된 PHC말뚝을 연결하여 두부중공홈이 형성된 PC말뚝에 있어 철근과 콘크리트 수량을 최소로 하면서 수직력에 유리한 PHC말뚝을 함께 이용하도록 하여 전체적인 경제성을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.

또한 본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝은 바닥판과 같은 구조물을 간단히 연결강재를 이용하여 지지되도록 시공함에 있어서 연결강재를 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 두부중공홈에 삽입시키고, 이를 구조물 저면과의 연결수단을 이용함으로서 시공성이 뛰어난 구조물 시공이 가능하도록 하게 된다.

도 1a 및 도 1b는 종래 말뚝의 강결합에 있어 휨 모멘트 발생도 및 종래 기초부 결합시공도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 PC말뚝의 제작방법도,
도 2c는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 작용도,
도 2d는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 구성사시도 및 PHC말뚝과의 연결사시도,
도 2e 및 도 2f는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝과 기초부와의 시공단면도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 세부구성 예시도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝 시공순서도,
도 5는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝을 이용한 구조물 시공도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 제작방법 ]

먼저 도 2a 및 도 2b에 의하면 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 제작방법을 알 수 있다.

PC말뚝은 PHC말뚝과 달리 원심력을 이용하여 제작되지 않기 때문에 바닥에 본체거푸집(220)을 받침목(222)을 이용하여 길이방향으로 뉘여 설치하고, 상부를 개방하여 콘크리트(C)를 타설한 후, 거푸집으로부터 탈형시켜 제작하게 된다.

예컨대 원형단면의 PC말뚝을 제작하기 위해 본체거푸집(220)을 원형으로 제작하되 콘크리트 타설을 위하여 상부를 수평 절취함으로서 콘크리트를 타설할 수 있는 절삭홈(221)을 형성시키게 된다.

이에 최종 본체거푸집(220) 탈형 시, 상기 절삭홈(221) 형성에 의하여 완성된 PC말뚝의 상단은 불완전 타설면(A1)에 의하여 PC말뚝이 원하는 원형단면으로 제작되지 않을 수 있음을 알 수 있다.

이에 본 발명은 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 제작을 위한 본체거푸집(220)에 절삭홈(221)을 형성시킬 수밖에 없음을 고려하여 불완전 타설면(A1)에 의한 단면형상이 최종 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 한면이 될 수 있도록 본체거푸집(220)을 가급적 단면효율이 우수한 원형에 가까운 다각형 단면으로 형성된 것을 이용하게 된다.

예컨대 도 2a와 같이 8각형(또는 12각형)과 같은 다각단면의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 의하면 불완전 타설면(A1)이 형성될 수밖에 없더라도 이러한 불완전 타설면(A1)이 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 다른 외주면(A2)과 동일하게 형성되도록 함으로서 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 제작에 있어 예상치 못한 단면 변경요인이 발생하지 않도록 한 것이다. 이에 보다 효율적인 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) 설계 및 제작이 가능하게 됨을 알 수 있다.

나아가 상기 본체거푸집(220) 내부로는 내부철근(110)이 미리 배근되도록 하는데 이러한 내부철근(110)은 축방향철근(111)들이 띠철근(112)들에 의하여 감싸지도록 형성됨을 알 수 있다.

이러한 내부철근(110)은 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 전체 연장길이에 걸쳐 배근되도록 하여 콘크리트 타설에 의하여 매립되며 이로서 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 중공 PC말뚝이 아닌 중실 PC말뚝으로 제작됨을 알 수 있다.

이때 본 발명은 도 2c와 같이 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 두부는 두부중공홈(S)이 형성될 수 있도록 하되 내부철근(110)이 두부중공홈(S) 내부에 노출될 수 있도록 하게 된다.

이에 본체거푸집(220)의 일측에는 도 2b와 같이 상기 축방향철근(111)이 관통될 수 있도록 철근홀(211)이 있는 판(216)이 형성되어 있고 외주면에 요철(212)이 형성되며, 필요에 따라 에어홀이 형성된 PC말뚝을 제작할 경우에는 본체거푸집(220)의 타측(B)까지 연장된 에어홀형성용 연장부(214)를 연결하고 내측거푸집(210)과 내부철근(110)망을 본체거푸집(220)에 삽입한 후 콘크리트를 타설한 후, 본체거푸집(220) 탈형 시 함께 탈형되도록 하여 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 제작하게 된다.

이로서 내측거푸집(210)과 본체거푸집(220)으로부터 탈형되어 완성된 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 두부에 길이방향으로 형성된 두부중공홈(S)에 의하여 외피부(120)가 형성되며, 두부중공홈(S)의 하부 저면으로부터 외피부 내측에 길이방향으로 연장되도록 내부철근(110)이 형성되도록 제작됨을 알 수 있다.

또한 도 2c 및 도 3a와 같이 수압을 저감시킬 필요가 있을 경우에는 상기 두부중공홈(S)의 하부 저면 중앙부로부터 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 선단까지에는 에어홀(150)이 형성되도록 함을 알 수 있다.

나아가 상기 두부중공홈(S)의 하부 저면은 내측거푸집(210)의 원형 블록부(213)의 일단을 테이퍼링부로 형성됨에 따른 하방 배수구배(화살표 표시)가 형성됨을 알 수 있다.

또한 도 2b와 같이 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 선단에는 연결밴드(130)가 일체로 형성되어 있음을 알 수 있다. 즉 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 다른 PC말뚝 또는 PHC말뚝과의 연결을 위한 연결밴드(130)를 거푸집에 미리 설치하여 완성된 PC말뚝 선단에 일체로 형성되도록 하게 된다.

이러한 연결밴드(130)는 도 2d와 같이 중앙홀이 형성된 선단마감부(131)와 선단마감부의 외측면에 수직으로 형성된 측면밴드부(132)로 구성된 것으로서 상기 선단마감부에는 축방향철근(111)이 너트로 체결되도록 하는 너트홈이 형성되어 있고, 상기 측면밴드부(132)는 PC말뚝과 결속되도록 정착철근(133)이 설치된다. 이에 완성된 두부중공홈(S)이 형성된 PC말뚝(100)의 선단에는 상기 연결밴드(130)가 노출되어 있게 된다.

[ 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) 및 PHC말뚝(100a)과의 연결]

이로서 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 두부에는 도 2d와 같이 두부중공홈(S)이 형성되고, 상기 두부중공홈(S) 내부에는 내부철근(110)이 노출되어 있음을 알 수 있다.

또한 수압을 저감시킬 필요가 있을 경우에는 상기 두부중공홈(S)의 하방 배수구배가 형성된 저면의 중앙부로부터 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 선단까지는 에어홀(150)이 형성되어 있음을 알 수 있으며, 선단에는 연결밴드(130)가 노출되어 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 연결밴드(130)에는 다른 PC말뚝의 연결부가 용접 등에 의하여 연결시킬 수 있어 길이제한을 극복할 수 있지만 특히 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 연결밴드(130)에는 PHC말뚝(100a)이 연결되도록 하게 된다.

상기 PHC말뚝(100a)은 중공 말뚝으로서 내부에 특히 PC강봉(110a)이 배치되어 있어 수직력을 부담함에 있어 가장 경제적인 말뚝이다. 이에 상기 PHC말뚝(100a)의 연결부(130a)를 본 발명의 연결밴드(130)와 맞대어 놓은 다음, 연결면의 용접홈을 통해 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)과 기성제품인 PHC말뚝(100a)을 서로 일체로 연결시켜 이용하게 된다.

이로서 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 하부를 PHC말뚝(100a)으로 연결하여 수평하중이 크게 작용하는 상부에는 철근량을 조절하여 수평하중에 저항하도록 설계가 가능한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)으로 저항하고 하부에는 수직력에 주로 저항하는 PHC말뚝(100a)을 연결하여 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 사용을 최소화하면서 수직력에 유리한 PHC말뚝을 함께 이용하도록 하여 전체적인 경제성을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.

[ 본 발명의 기초부(300)의 결합이 용이한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) ]

도 2e 및 도 2f는 본 발명에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)과 기초부(300)의 시공단면도를 도시한 것이다.

먼저 상기 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 두부는 두부중공홈(S)이 형성되어 있고, 일정한 깊이로 외피부(120)만의 커팅에 의하여 내부철근(110)이 외부로 노출되어 상방으로 연장되어 있음을 알 수 있다.

또한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 선단은 연결밴드(130)에 의하여 PHC말뚝(100a)의 연결부(130a)가 서로 용접되어 연결되도록 함을 알 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) 시공방법 순서도이다. 먼저 도 4a와 같이 지반(G)에 미리 천공기 등을 이용하여 케이싱(510)을 삽입하며 천공홀(520)을 형성시킨 후, 케이싱(510) 내부에 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)(필요에 따라 PHC말뚝(100a)이 연결된)을 삽입시켜 경타하여 시공하게 된다.

즉, 두부중공홈(S)의 하부 저면에 쿠션재를 설치하고 항타기로 두부중공홈(S)의 쿠션재를 하방 타격하여 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)이 천공홀(520)의 선단에 안정적으로 관입시키게 된다.

다음으로는 케이싱(510)과 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)(필요에 따라 PHC말뚝(100a)이 연결된) 사이의 공간에 모르타르(M, 충진재)를 주입하고 모르타르(M, 충진재)가 경화되기 전에 케이싱(510)을 서서히 인발시켜 회수하게 된다.

이에 천공홀(520)과 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)(필요에 따라 PHC말뚝(100a)이 연결된)과의 사이에는 모르타르(충진재)가 경화되면서 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)(필요에 따라 PHC말뚝(100a)이 연결된)이 관입 시공이 완료됨을 알 수 있다.

다음으로는 도 4b와 같이 두부중공홈(S)이 형성된 부위의 외피부(120)만을 커팅하여 두부중공홈(S)의 내측에 형성된 내부철근(110)이 외부로 노출되도록 한 후, 커플러와 같은 연결구에 의한 두부보강철근(140)을 더 설치하여 노출된 내부철근(110)의 정착길이를 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.

다음으로는 두부중공홈(S)에 콘크리트를 채워 완전한 말뚝을 완성하고, 기초부 콘크리트(C)를 타설하여 기초부(300)를 최종 시공할 수 있도록 하여 결국 외피부(120) 커팅만을 통하여 내부철근(110)을 함께 커팅해야 하는 종래 PC말뚝 시공의 작업성 및 시공성 저하요인을 배제할 수 있도록 하고, 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 내부철근(110)이 노출되어 있어 두부보강철근(140)과 용이하게 연결할 수 있어 기초부와 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)과의 용이한 강결합이 가능하게 된다.

나아가 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 주로 수평력을 부담하기 위한 말뚝으로서 가장 경제성을 가지면서 기초부(300)와의 강결합에 유리한 형태로 형성되도록 하고, 필요에 따라 상기 PC말뚝의 선단에 연결된 PHC말뚝(100a)은 천공홀에 있어 심도가 깊은 곳에 위치하여 수직력을 부담함에 있어서는 가장 경제적인 말뚝부위로 형성되도록 하여 효과적이고 경제적인 말뚝 제공이 가능하게 된다.

[ 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 세부 구성의 작용 ]

도 3a는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 있어 에어홀(150)의 작용 상세도, 도 3b는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 있어 두부중공홈에 의한 외피부의 역할 및 내측면의 요철부와 하방 배수구배의 작용 상세도, 도 3c는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 있어 두부캡의 작용상세도를 도시한 것이다.

먼저, 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 있어 에어홀(150)의 작용 상세도를 도 3a를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 에어홀(150)은 도 3a와 같이 외피부(120) 커팅 후에 지표면을 기준으로 상하로 형성된 두부중공홈(S)의 하부 저면으로부터 PC말뚝의 선단까지 연장되어 있게 된다.

이때 지반에는 미리 케이싱(510)을 삽입하며 천공홀(520)을 형성시켜 놓은 상태에서, 현장에 따라서는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 케이싱에 삽입할 때 까지 공종상 시간차이가 발생하게 된다.

이때 지하수위가 높은 지반의 경우 천공홀(520)로 지하수가 유입되어 천공홀 하부에는 지하수가 채워지게 된다.

이에 지하수가 채워진 천공홀(520)에 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 관입시키게 되면 선단부가 지하수가 부딪치면서 수압에 의한 파손이 발생할 수 있다.

이에 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 선단부에 형성시킨 에어홀(150)은 지하수가 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) 내부로 유입되도록 하는 관 역할을 하기 때문에 상기 파손을 방지하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 에어홀(150)은 직경이 그다지 크지 않도록 형성시켜 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 구조적 성능 저하 및 기초부 콘크리트가 누출되지 않도록 형성되며, 지하수가 없거나 수압의 영향이 작아 필요 없을 때에는 제작의 편의를 위해 에어홀을 설치하지 않으므로 반드시 1개를 전제로 하지는 않는다.

다음으로 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 있어 두부중공홈(S)에 의한 외피부의 역할 및 내측면의 요철부, 하방 배수구배의 작용 상세를 도 3b를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.

도 3b에 의하면 두부중공홈(S)이 형성된 PC말뚝(100)은 지반에 시공될 때, 천공홀의 깊이보다 약간 길게 제작된 것을 이용함에 따라 지표면으로부터 상방으로 연장된 상태로 시공된다.

이에 상기 외피부(120)는 지표면으로부터 상방으로 연장되도록 형성되므로 두부중공홈으로 이물질이 유입되지 않도록 하는 마감판 역할도 하게 되고, 모르타르(충진재) 주입(충진재 충전) 시 모르타르(충진재)가 중공홈으로 월류 되는 현상도 막아주는 역할도 하게 된다.

이러한 두부중공홈(S)의 하부 저면은 하방으로 유입수 등이 하방으로 배수될 수 있도록 하방 배수구배가 형성되도록 하게 된다. 즉 공종간 시간차이 또는 기상상태에 따라 청소수, 이물질, 우수 등이 두부중공홈(S) 내부로 유입될 수 있는데 이러한 하방 배수구배를 통해 청소수, 이물질, 우수 등이 배수되도록 하여 두부중공홈(S)의 오염을 방지하여 오염에 의한 콘크리트와 합성성능 저하현상을 방지할 수 있도록 하게 된다.

다음으로는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)에 있어 두부캡(160)의 작용상세를 도 3c를 기준으로 살펴본다.

굴삭공의 경우에는 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 먼저 시공하고, 기초부(300)를 형성시키기 위한 터파기를 추후 진행하기 때문에 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)이 지중에 시공초기에 매립되는 현상이 발생하게 된다.

이에 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 두부중공홈(S)이 형성되어 있어 지중에 매립되면 토사등이 두부중공홈(S)에 유입될 수 있다.

이에 본 발명은 콘크리트로 미리 제작된 두부캡(160)을 PC말뚝의 두부중공홈(S)이 폐색되도록 씌워놓게 된다.

이에 천공홀(520)의 케이싱(510)과 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) 사이의 공간에 모르타르(충진재)를 충전시킬 때, 모르타르(충진재)에 의하여 두부캡(160)과 외피부(120)가 서로 결합되며 추후 터파기 후, 두부캡(160)이 노출되면 외피부(120) 커팅 시 제거하여 최종 두부중공홈(S)의 클린 상태를 유지할 수 있도록 하게 됨을 알 수 있다.

[ 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 이용한 구조물 시공방법 ]

도 5는 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 이용한 구조물 시공사시도를 도시한 것이다.

본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 도 2c와 같이 단독으로 또는 PHC말뚝(100a)을 서로 길이방향으로 연결하여 지반의 천공홀에 삽입시킨 케이싱을 이용하여 관입시키고, 기초부와 강결합에 의한 기초말뚝으로서 시공할 수도 있지만, 해상에서의 잔교와 같은 바닥판 구조물을 지지하는 말뚝으로도 이용이 가능하다.(교각의 기능)

이에 도 5를 기준으로 살펴보면, 해상 또는 육상 등에 있어 본 발명의 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 다수 설치하고, 두부커팅을 통해 내부철근(110)과 함께 외피부(120)를 커팅하게 된다.

즉, 기초부에 시공하는 경우와 달리 내부철근(110)도 함께 제거하고, 두부중공홈(S)에 H형 철골과 같은 연결강재(400)를 삽입하여 상단이 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100) 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 배치하게 된다.

이때, 연결강재(400)는 모르타르(충진재)와 같은 충전재에 의하여 두부중공홈(S)에 합성되도록 하게 된다.

이때 연결강재(400)에는 충전재와의 부착성능을 증진시키기 위하여 스터드와 같은 전단연결재를 표면으로부터 돌출되도록 설치하는 것이 바람직하다.

다음으로는 저면이 강판으로 형성된 바닥판 구조물(600)의 상기 저면과 연결강재(400)의 상부를 서로 용접등의 방법으로 간단하게 강결합시킬 수 있도록 하게 된다.

이러한 구조물로서는 잔교, 플랫폼(PC 하우스)등을 예로 들수 있으며 간단하게 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)과 바닥판 구조물을 이용하여 시공이 가능하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 두부중공홈이 형성된 PC말뚝
100a: PHC 말뚝 110: 내부철근
111: 축방향철근 112: 띠철근
120: 외피부 121: 요철부
130: PC말뚝의 연결밴드
130a: PHC말뚝의 연결부
140: 두부보강철근
150: 에어홀 160: 두부캡
200: 거푸집
210: 내측거푸집 211: 철근홀
212: 요철 213: (원형) 블록부
214: 에어홀형성용 연장부
220: 본체거푸집 221: 절삭홈
300: 기초부 400: 연결강재
510: 케이싱 520: 천공홀
600: 바닥판 구조물
S: 두부중공홈, C: 기초용 콘크리트

Claims (2)

1. (a) 천공홀에, 두부에 길이방향으로 형성된 두부중공홈(S)에 의하여 형성된 외피부(120); 및 상기 두부중공홈(S)의 하부 저면으로부터 외피부 내측에 PC말뚝의 길이방향으로 연장되도록 형성된 내부철근(110);을 포함하는 두부중공홈이 형성된 PC말뚝을 관입시키는 단계;
   (b) 상기 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 외피부(120)만을 커팅하여 내부철근(110)을 노출시키는 단계;
   (c) 콘크리트(C)를 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 두부중공홈(S) 내측에 타설하여 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)을 완성하는 단계; 및
   (d) 노출된 내부철근(110)에 두부보강철근(140)을 더 연결하고, 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)의 두부에 기초부(300)가 형성되도록 타설하는 단계;를 포함하며,
   상기 (a)단계에서, 상기 두부중공홈이 형성된 PC말뚝(100)은 본체거푸집(220)과 내측거푸집(210)을 포함하는 거푸집(200)을 이용하여 제작하되, 상기 본체거푸집(220)은 다각형으로 제작하여 상부를 수평 절취하여 콘크리트를 타설할 수 있는 절삭홈(221)이 형성되도록 하되, 상기 절삭홈(221)에 의한 두부중공홈이 형성된 PC말뚝의 타설면(A1)이 PC말뚝의 다른 외주면(A2)과 동일하게 형성되도록 하며,
   상기 내측거푸집(210)은 철근홀(211)이 형성된 판(216)으로 막혀 있고 요철(212)이 외주면에 형성된 블록부(213)와 상기 블록부(213) 중앙부로부터 연장된 에어홀형성용 연장부(214)가 일체로 형성되도록 하여, 상기 본체거푸집(220)의 일측에 상기 내측거푸집(210)을 삽입한 후 절삭홈(221)을 통해 콘크리트를 타설함으로서, 두부중공홈의 하부 저면은 하방 배수구배가 형성되도록 하고, 상기 하부 저면으로부터 PC말뚝의 선단까지 에어홀에 연장 형성되도록 하는 두부중공홈이 형성된 PC말뚝 시공방법.
2. 삭제

Images