KR101623377B1

KR101623377B1 - 파일용 두부 보강체

Info

Publication number: KR101623377B1
Application number: KR1020150099574A
Authority: KR
Inventors: 유창기
Original assignee: 유창기
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-05-23

Abstract

본 발명은 파일용 두부 보강체에 관한 것으로, 그 목적은 강관파일 또는 PHC 파일용 두부 보강체에 사용되는 수직철근의 일부 구간을 곡률성형하여 타설 후 양생된 콘크리트의 하중을 지지토록 함으로써 상부 구조물을 통해 지속적인 피로하중이 전달되더라도 지반에 형성된 슬라브층과 파일용 두부 보강체 및 파일간의 결합력이 견고하게 유지되어 안정적인 구조 안정성을 제공 할 수 있는 PHC 파일용 두부 보강체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 파일(100) 내부 구멍(101)에 삽입되는 받침판(1)과; 상기 받침판(1)에 결합되고 하부 일 구간이 곡률 성형되어 파일(100) 내부 구멍(101)으로 충전되어 양생된 콘크리트의 하중을 지지토록 구성된 곡률부(2)를 구비하는 복수개의 수직철근(3)과; 상기 수직철근(3)의 곡률부(2) 구간 둘레에 결합된 하나 이상의 링 철근(4)과; 상기 삽입된 받침판과 수직철근이 파일(100)의 하단부로 빠지지 않도록 파일(100)의 상단부에 얹혀지고, 수직철근(3)과 결합된 비녀근(5);을 포함하여 구성된 파일용 두부 보강체를 발명의 특징으로 한다.

Description

파일용 두부 보강체{Reinforcing structure for pipe head}

본 발명은 파일용 두부 보강체에 관한 것으로, 자세하게는 연약지반 등의 보강에 사용되는 강관 파일이나 PHC 파일에 시공된 두부 보강체가 타설된 콘크리트와의 접착력을 극대화하여 양생후에 반복적인 피로하중이 전달되어도 두부 보강체를 구성하는 수직철근이 콘크리트로부터 쉽게 빠지지 않고 안정적으로 하중을 지지토록 하여 구조물의 안정성을 개선한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 건축 또는 토목공사 등의 구조물이나 건축물을 시공하는 과정에서 안전성 확보와 지반 침하 현상을 방지하기 위해 파일(PILE)을 지하 암반에 박거나 매립시켜 기초를 다진 다음 구조물이나 건축물을 시공하게 된다.

최근에는 연약지반과 해안지역에서의 건설 또는 내진설계법의 도입에 따른 구조물의 안전성 확보를 위해 깊은 관입량과 큰 압축력 그리고 지지력을 필요로 하는 파일(PILE)이 요구되고 있는 실정이다. 이 때문에 최근에는 강관 또는 PHC 파일(Pretentioned spun High strength Concrete Pile)이 많이 사용되고 있다.

즉, 구조물의 중량이 크거나 표면 부근의 지반이 약할 때에는 구조물의 하중을 충분히 지지하도록 지반 내에 다수 개의 강관 파일이나 PHC파일들을 설치하여 구조물의 하중이 분산되도록 한 후, PHC파일 상부로 콘크리트를 타설하여 바닥 슬래브를 형성함으로써 바닥 슬래브를 기초로 각종 구조물을 시공토록 하고 있다. 이때, PHC파일은 지반에 타설되는 깊이에 따라 다수 개의 파일을 지반의 깊이 방향으로 여러 개 연결해서 사용될 수도 있다.

상기 PHC파일은 고강도 콘크리트 파일로써, 주로 공장이나 다른 장소에서 완제품으로 만들어 현장에서 조립식으로 사용하거나 직접 사용할 수 있는 원통형 구조의 파일이다.

이하에서는 한 실시예에 따라 PHC파일을 이용한 종래 기초공사용 파일 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 기초공사용 파일 시공방법은 먼저 지반에 일정 깊이로 복수개의 PHC파일들을 각각 직접 타설 시공하는 방법과 오거에 물린 케이싱과 스크류로지반을 굴착 후 천공된 홀에 말뚝을 매립하는 방법을 사용하여 설치하고, 지반에 설치 후 상부로 돌출된 PHC파일의 상단부를 일부 파쇄하여 PHC파일에 내장된 강선을 노출시킨 다음, PHC파일의 상부를 통해 내부 구멍의 일지점까지 받침판을 삽입하여 설치한다. 여기서 받침대를 삽입하는 이유는 필요 이상의 콘크리트가 PHC파일 내부 전체에 채워져 낭비되는 것을 막기 위함이다. PHC파일 내부에 삽입된 받침판은 가장 자리에 설치된 걸림부를 PHC파일 상단부에 노출된 강선과 연결시켜 지지토록 설치한다. 이후, PHC파일의 상부에 돌출된 강선과 배근후 바닥 슬래브 형성을 위한 콘크리트를 타설하면 PHC파일 내에 설치된 받침판 상부면까지만 콘크리트가 채워진 후, 지반 상측으로 돌출된 PHC 파일들의 상단부들이 상호 연결된 바닥 슬래브가 형성된다. 이와 같은 타설 작업 후 양생이 끝나게 되면 PHC파일 상단부에 노출된 강선과 바닥 슬래브 간의 결합력 때문에 구조물의 하중을 충분히 지지하게 된다.

하지만 상기와 같은 종래 방법은 PHC파일의 내부에 삽입되는 받침판이 바닥 슬래브 형성을 위한 콘크리트 타설시 PHC파일 내부에 충전되는 콘크리트의 하중에 의해 받침판이 삽입된 위치에서 지탱하지 못하고, 하부로 밀려나거나 수평위치가 틀어져 필요 이상의 콘크리트가 PHC파일의 바닥면까지 채워져 콘크리트 손실이 발생될 수 있다.

또한 PHC파일을 지중에 설치시 지반의 상태에 따라 지면에 노출된 PHC파일 상단부 높이가 서로 달라지게 되는데, 이를 해결하기 위해 보통 PHC파일 상단부의 돌출된 높이를 균일하게 하기 위해 상단부 일부를 절단하게 된다. 이러한 작업은 보통 작업자가 휴대용 절단기로 일일이 PHC파일 가장자리에 위치한 강선 부위까지 절단하고, 이후 해머와 같은 파쇄기로 분쇄하게 된다. 분쇄 작업이 완료되면 PHC파일 상단부에 돌출된 강선도 균일하게 정리하기 위해 대략 30cm 정도만 남도록 유압 커터로 절단하고 휘어진 강선은 일일이 수직하게 세운 다음 마무리 작업으로 강선 주위에 붙어 있는 콘크리트 잔해와 파쇄된 PHC파일 주변에 널려 있는 콘크리트 잔해물을 제거해 줘야 하는 등 종래기술은 공정이 복잡하고 많은 인력, 비용 및 시간이 소모된다는 문제점이 있다.

더욱이 상기와 같은 종래의 방법은 PHC파일 상단부에 큰 충격이 가해지면서 PHC파일에 균열이 발생될 수 있어서 PHC파일과 바닥 슬래브와의 결합력을 저하시켜 구조물의 하중을 충분히 지지하지 못할 수도 있다는 구조적인 문제점이 있다.

도 4는 종래의 한 실시예에 따른 두부 보강체를 보인 예시도이고, 도 5는 종래의 한 실시예에 따른 두부 보강체가 PHC파일에 설치된 모습을 보인 단면도이고, 도 6은 종래의 한 실시예에 따른 두부 보강체의 수직 철근이 PHC파일로부터 인출되는 모습을 보인 예시도이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법으로 두부 보강체 또는 유사한 구조를 가진 두부 보강체를 이용한 기초공사용 파일 시공방법이 있는데, 먼저 사용되는 사용되는 두부 보강체의 구조를 설명하면 PHC파일 내부 구멍에 삽입되는 받침판(50)과, 이 받침판(50) 상부와 일정간격 이격되어 PHC 파일(51) 내부 구멍(52)에 충전되는 콘크리트(53)에 의해 고정되고, 상부는 슬라브층 형성시 사용되는 수평철근(54)과 배근되는 복수개의 수직철근(55)과, 수직철근(55)이 PHC파일(51) 내부 구멍(52)의 하단부까지 빠지지 않도록 PHC파일 상단부에 얹혀지고 받침판과 용접 또는 하부 걸림방식등으로 결합된 걸림부재(56);로 구성된다.

상기와 같이 구성된 두부 보강체를 사용하기 위해서는 우선 불규칙하게 지면에 노출된 PHC파일 상단부를 두부절단장비를 이용하여 강선까지 포함하여 균일한 높이로 절단한다. 이후 복수개의 PHC파일의 두부 높이를 균일하게 절단하는 작업이 완료되면, 개별 PHC파일 마다 두부 보강체를 삽입한다. 두부 보강체를 불규칙하고 다양하게 형성되는 PHC파일의 내부 수직 구멍에 삽입시키면 걸림부재가 PHC파일 상단부에 접촉되어 고정될때까지 받침판이 하강하게 된다. 두부 보강체들을 모두 PHC파일에 설치하면 균일하게 상부로 돌출된 수직 철근이 PHC파일 상단부로 노출되게 되는데, 이 노출된 수직 철근과 슬라브 시공용 배근을 한 다음 콘크리트를 부어 슬라브층가 PHC파일 내부 구멍에 삽입되는 받침판까지 타설하여 양생시키면 기초공사용 파일 시공 및 슬라브층이 완성되게 된다.

하지만 상기와 같은 두부 보강체를 이용한 기초공사용 파일 시공방법 역시 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 타설 후 양생된 상태에서 두부 보강체의 안정성을 검사하기 위해 인장력을 수직 철근에 가하면 양생품질에 따라 수직철근 주의가 콘크리트와 틈이 발생할 경우 수직 철근이 콘크리트로부터 쉽게 빠질 수 있다는 구조적 문제점이 있다.

이와 같은 문제점이 발생하는 이유 중 하나는 콘크리트의 양생불량 또는 콘크리트 시공시의 품질에 따라 수직철근 주위에 콘크리트가 치밀하게 충전되게 타설되지 못해 틈이 발생할 수 있기 때문이다.

또한 거푸집으로 사용되는 두부 보강체의 하부에 위치한 받침판은 불규칙하고 다양하게 형성되는 PHC 파일 내주면에 원활하게 삽입되기 위해서는 두께가 두꺼운 받침대 대신에 두께가 얇은 것이 사용될 수 밖에 없는데 이로 인해 타설중인 콘크리트의 하중을 지지하지 못하거나 투입시의 압력을 이기지 못하여 걸림부재와의 결합부위가 떨어질 수 있는데, 이 경우 불균일한 콘크리트의 충전으로 인해 수직 철근에 상부방향 인장력이 발생시 콘크리트가 수직 철근의 인출을 저지시킬 수 있는 하중으로 작용하지 못할 수 있다.

만약 이와 같은 현상이 발생하면 PHC파일과 PHC파일 두부보강 구조체 그리고 이를 기초로 시공된 교각이나 각종 구조물간의 연결이 끊어지게 되어 지속적인 피로하중이 가해질 경우 구조물의 안정성이 매우 취약해지는 결과를 초래하기 때문에 이에 대한 대책이 필요한 실정이다.

한국 공개특허공보 공개번호 10-2013-0133964(2013.12.10.) 한국 공개특허공보 공개번호 10-2014-0125495(2014.10.29.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0583879(2006.05.20.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0583880(2006.05.20.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 강관파일 또는 PHC 파일용 두부 보강체에 사용되는 수직철근의 일부 구간을 곡률성형하여 타설 후 양생된 콘크리트의 하중을 지지토록 함으로써 상부 구조물을 통해 지속적인 피로하중이 전달되더라도 지반에 형성된 슬라브층과 파일용 두부 보강체 및 파일간의 결합력이 견고하게 유지되어 안정적인 구조 안정성을 제공 할 수 있는 파일용 두부 보강체를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 파일 내부 구멍에 삽입되는 받침판과; 상기 받침판에 결합되고 하부 일 구간이 곡률 성형되어 파일 내부 구멍으로 충전되어 양생된 콘크리트의 하중을 지지토록 구성된 곡률부를 구비하는 복수개의 수직철근과; 상기 수직철근의 곡률부 구간 둘레에 결합된 하나 이상의 링 철근과; 상기 삽입된 받침판과 수직철근이 파일의 하단부로 빠지지 않도록 파일의 상단부에 얹혀지고, 수직철근과 결합된 비녀근;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체를 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 수직철근은 곡률부가 형성되지 않은 수직 철근을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 곡률부를 구비하는 수직철근은 적어도 2개 이상으로 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 수직철근의 곡률부는 수직철근 높이의 1/4 ~ 1/2의 현 길이를 가지도록 곡률을 형성하고, 상기 현 중심으로부터 곡률부 구간 호의 중심까지의 길이는 최소 수직철근의 직경 이상으로 형성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 곡률부의 곡률부의 만곡 방향은 파일의 외경 방향으로 볼록하게 형성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 곡률부의 곡률부의 만곡 방향은 파일의 내경 방향으로 볼록하게 형성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 비녀근은 수직철근의 상단에서 일정 간격 아래에서 결합되는 적어도 2개 이상의 평 철근으로 이루어지고 적어도 4개의 수직철근과 용접되어 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 파일은 강관파일 또는 PHC파일일 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 연약지반 등의 보강에 사용되는 강관파일 또는 PHC 파일에 삽입 설치되는 두부 보강체의 수직철근 하부쪽 일부 구간을 곡률 성형시킴으로써 슬라브층 형성시 강관파일 또는 PHC파일 내부에 충전되게 타설된 콘크리트가 양생될 경우 수직철근에 설형된 곡률구간이 항시 콘크리트의 하중을 지지하는 일체화된 구조로 가지게 되고, 이로 인해 슬라브층 상부에 시공된 구조물을 통해 지속적인 진동과 같은 피로하중이 본 발명에 따른 두부 보강체에 인가되더라도 콘크리트와 견고한 결합력을 유지하고 있는 수직철근 구조 때문에 지반에 형성된 슬라브층과 강관파일 또는 PHC 파일용 두부 보강체 및 강관파일 또는 PHC 파일간의 결합력 역시 항시 견고성을 유지하게 되어 슬라브층 상부에 시공된 구조물의 구조 안정성을 획기적으로 증대시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 두부 보강체를 보인 예시도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두부 보강체를 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 두부 보강체가 파일에 설치되어 슬라브층이 형성된 모습을 보인 단면도이고,
도 4는 종래의 한 실시예에 따른 두부 보강체를 보인 예시도이고,
도 5는 종래의 한 실시예에 따른 두부 보강체가 파일에 설치된 모습을 보인 단면도이고,
도 6은 종래의 한 실시예에 따른 두부 보강체의 수직 철근이 파일로부터 인출되는 모습을 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 두부 보강체를 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두부 보강체를 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 두부 보강체가 파일에 설치되어 슬라브층이 형성된 모습을 보인 단면도이다. 이하에서 파일이라 함은 강관파일이나 PHC파일을 말한다.

도시된 본 발명의 두부 보강체 구조는 여러 규격의 파일(100) 내부 구멍(101)에 따라 대응하는 크기로 성형되어 삽입되는 받침판(1)과; 상기 받침판(1)에 용접 또는 기타 방법으로 체결되어 결합되고 하부 일 구간이 곡률 성형된 곡률부(2)를 구비하는 하나 이상의 수직철근(3)과; 상기 수직철근(3)의 곡률부(2) 구간 둘레에 결합된 하나 이상의 링 철근(4)과; 상기 수직철근(3)이 파일(100)에 빠지지 않도록 파일(100)의 상단부에 얹혀지고 복수개의 수직철근(3) 중 일부와 용접 등의 방법으로 결합된 비녀근(5);을 포함하여 구성된다.

상기 수직철근(3)은 곡률부(2)가 형성되지 않은 것은 것을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 받침판(1)은 슬라브층 형성을 위해 콘크리트(200)가 타설될 때 거푸집으로 사용되는 구성으로 두께가 얇아 불규칙하고 다양하게 형성되는 파일(100) 내부 구멍(101)의 환경에 따라 성형된 원판 형상을 가진다. 받침판(1)은 삽입시 구부러지거나 일부가 변형되어도 상관 없다. 다만 타설시 주입되는 콘크리트(200)의 하중을 지지하여 하부로 낙하하지 않을 정도로 지지할 수 있는 강도를 가지면서 수직철근(3)의 하부와 용접되거나 관통된 수직철근(3)과 결합되기만 하면 충분하다.

또한 받침판(1)은 중심부 방향으로 하나 이상의 절개홈을 가지도록 성형하여 파일(100)의 내부 구멍(101)에 삽입시 부하를 저감할 수 있도록 구성할 수도 있다.

상기 수직철근(3)은 곡률부(2) 구간을 중심으로 상부와 하부 구간이 수직한 형상으로 구성하여 상부는 슬라브층을 형성시 배근되는 수평철근(300)과의 결합이 용이하도록 하고, 하부는 받침판(1)과 용접되거나 관통이 용이하도록 형성된 형상을 가지는데, 적어도 수직 높이를 기준으로 중앙에서 하부의 일 구간은 곡률부(2)를 가지도록 형성해야 한다.

곡률부(2)는 받침판(1)에 수직철근(3)이 설치된 상태에서 파일(100)의 내경부와 되도록 접하지 않을 정도의 곡률을 가지도록 성형하는 것이 두부 보강체를 삽입시 부하가 생기지 않기 때문에 바람직하다.

상기 수직철근(3)에 곡률부(2)를 성형하는 방법은 출하된 수직철근(3)을 지그등을 이용하여 가압해 성형하거나 열처리를 병행해서 가압 성형하는 방법을 사용하거나 최초 수직철근(3) 성형시 냉각되지 않은 상태에서 일부 구간을 지그 등을 이용하여 가압 성형하여 생산할 수 있다.

또한 수직철근(3)에 형성된 곡률부(2)의 현은 되도록 크게 형성하는 것이 좋다, 바람직하게는 최대 수직철근(3) 높이의 1/2 정도가 되는 것이 좋다. 이와 같이 성형하면 파일(100)의 내부 구멍(101)에 충전된 콘크리트(200)와 결합하는 접촉 부위가 커지기 때문에 지속적인 피로하중이 가해질 경우 최대한 많은 콘크리트(200)의 하중을 인장력이나 변형량에 대한 부하로 작용시킬 수 있어서 수직철근(3)이 콘크리트(200)로부터 쉽게 빠지거나 틈새 발생과 같은 변형을 방지할 수 있기 때문이다.

만약 곡률부(2)의 현이 짧을 경우 콘크리트(200)의 일부 하중만 지속적인 진동이나 충격과 같은 피로하중에 대한 부하로 작용할 수 있어서 쉽게 수직철근(3)이 콘크리트(200)로부터 빠지거나 틈새가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 이를 감안할 때 수직철근(3)의 곡률부(2) 현의 길이는 최소한 수직철근(3) 높이의 1/4 정도 이상을 가지도록 곡률을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 곡률부(2)는 수직철근(3)의 현 중심으로부터 곡률부(2) 구간 호의 중심까지의 간격 즉, 길이는 최소 수직철근(3)의 직경 이상으로 형성하는 것이 바람직하다. 이보다 적은 값을 가지게 되면 곡률에 의한 콘크리트(200)의 하중을 부하로 작용하게 이용할 수 없기 때문이다. 상기에서 호 중심까지라는 것은 현의 중심에서 처음 만나게 되는 철근의 둘레 표면을 말하는 것이다.

상기 곡률부(2)의 만곡 방향은 한 실시예서는 파일(100)의 외경방향으로 볼록하게 형성된 방향을 말한다. 이와 같은 방향으로 곡률부(2)가 형성하게 되면 파일(100)의 상부방향쪽에서 인장력을 받을 경우 볼록한 곡률부(2)의 외측 상부와 내측 하부 구간이 양생 후 굳어진 콘크리트(200)의 하중을 주로 지지하게 된다.

특히 이와 같은 형상의 곡률부(2)를 가지는 경우는 구조상 곡률부(2)의 내측 하부쪽 곡률 부위가 보다 많은 콘크리트(200)의 하중을 지지하는 역할을 하게 된다.

상기 수직철근(3)은 보통 6개 또는 8개로 구성되는데 모든 수직철근(3)의 일구간이 곡률 가공된 것을 사용하는 것이 바람직하지만 최소한 2개 이상의 수직철근(3)은 곡률부(2)가 형성된 수직철근(3)을 사용하여야 한다. 그 이유는 만약 복수개의 수직철근(3) 중 한 개의 수직철근(3)만 곡률부(2)가 형성된 것을 사용하게 되면 지속적인 진동이나 충격과 같은 피로하중이 발생시 곡률가공된 수직철근(3)과 결합된 큰크리트 부위가 특히 많은 하중을 지지하기 때문에 이 부분에 집중적인 응력이 집중되어 국부적으로 콘크리트(200)가 파괴되어 본 발명에 따른 콘크리트(200)의 하중 이용이 불가능해 질 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 최소한 대칭 위치에 있는 2개의 수직철근(3)은 곡률부(2)가 성형된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 링 철근(4)은 수직철근(3)의 곡률부(2) 구간의 둘레에 설치되도록 설치되는데, 설치되는 곡률부(2) 구간에서의 상하 위치에 따라 서로 다른 내경을 가지게 복수개가 배열되어 형성된다.

링 철근(4)은 수직철근(3)의 일 구간에 형성된 곡률부(2)에 설치되어 수직철근(3)과 콘크리트(200)와의 결합력을 높임과 동시에 곡률부(2) 구간의 수직철근(3) 강도를 보강하는 역할을 하게 된다. 사용되는 링 철근(4)의 형상은 단일의 원형으로 성형된 것을 사용하거나 직선으로 된 평철근을 원형으로 구부려 사용한 것을 사용해도 된다.

링 철근(4)은 적어도 곡률부(2)가 성형된 수직철근(3) 2개와 용접 또는 기타 결합방법으로 결합하여 설치 위치가 고정되도록 한다. 그 이유는 링 철근(4)이 제대로 수직철근(3)과 고정되지 못하면 투입되는 유동성을 가진 콘크리트(200) 모르타르의 압력 또는 하중 때문에 설치된 링 철근(4)이 곡률부(2)의 곡률 구간 중 최대 직경을 가지는 볼록 부분 아래에 설치된 것들이 받침판(1)쪽으로 떨어질 수 있기 때문에 확실히 고정해야 한다.

이처럼 최소 2개의 곡률부(2)가 성형된 구간을 가지는 수직철근(3)이 구비되면 링철근 둘레를 따라 균일한 힘이 전달되어 외부에서 진동과 같은 피로하중이 지속적으로 인가될 경우에 콘크리트(200)를 지지하는 수직철근(3)의 지지력이 곡률부(2) 구간에 설치된 링 철근(4)을 따라 균일하게 콘크리에 인가되어 어느 한곳에만 국부적인 힘이 집중되지 않고 분산된 상태로 콘크리트(200)의 하중을 균일하게 지지하여 부하로 사용되게 된다.

더욱이 상하로 배열된 서로 다른 내경을 가지는 복수개의 링 철근(4)을 사용함으로써 상하 방향을 통한 좀더 안정적인 힘의 분산이 일어나 국부적인 응력 집중에 의한 크랙 등이 콘크리트(200)에 일어나지 않게 되어 파일(100) 내부에 충전된 콘크리트(200)의 내구성이 증진되어 구조적으로 안정성을 가지게 된다.

상기 비녀근(5)은 하부의 받침판(1)과, 수직철근(3) 및 링 철근(4)이 파일(100)의 하부로 낙하하지 않도록 파일(100)의 상단에 걸쳐지는 구성으로 이 비녀근(5)은 적어도 2개 이상의 평 철근으로 이루어져 적어도 4개의 수직철근(3)과 용접되도록 구성한다. 용접되는 위치는 상부에 슬라브층 형성시 수평철근(300)과의 배근에 사용될 수직철근(3)이 비녀근(5) 상부쪽으로 노출될 수 있도록 수직철근(3)의 최 상단부보다 일정 높이 하부에 용접한다.

상기 수직철근(3)은 곡률부(2)를 가지는 수직철근(3)이어도 되고, 곡률부(2)가 없는 일반적인 수직철근(3)과 용접되어 고정되어도 상관없다.

또한 비녀근(5)은 슬라브층 배근시 인접한 수평철근(300)의 배근력을 높이기 위해 파일(100)의 상단면 외경보다 외부쪽으로 더 돌출되도록 형성해도 된다.

상기와 같은 비녀근(5)은 일반적인 평 철근으로 구성되는 것으로 적어도 2개로 이루어진 평행 구조를 가지는 구성이면 충분하다. 2개 보다 많은 비녀근(5)을 이용하여 서로 다양한 각도로 얽힌 구조를 가지게 구성하여 보다 튼튼한 구조를 가지도록 구성하여도 된다.

도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두부 보강체를 보이고 있는데 기본 구성은 도 1에 개시된 두부 보강체와 같이 여러 규격의 파일(100) 내부 구멍(101)에 따라 대응하는 크기로 성형되어 삽입되는 받침판(1)과; 이 받침판(1)에 용접 또는 기타 방법으로 체결되어 결합되고 하부 일 구간이 곡률부(2)로 성형된 수직철근(3)들과; 상기 수직철근(3)의 곡률부(2) 구간 둘레에 결합된 하나 이상의 링 철근(4)과; 상기 수직철근(3)이 파일(100)에 빠지지 않도록 파일(100)의 상단부에 얹혀지고 복수개의 수직철근(3) 중 일부와 용접 등의 방법으로 결합된 비녀근(5);을 포함하여 구성된다. 이하에서는 동일 부분에 대한 설명은 생략한다.

다만, 도 1과 다른 부분은 수직철근(3)에 형성된 곡률부(2)의 만곡 방향이 파일(100)의 내경방향으로 볼록하게 형성되고, 외경방향으로는 오목하게 형성된다. 이와 같은 방향으로 곡률부(2)가 형성되면 파일(100)의 상부방향쪽에서 인장력을 받을 경우 내측으로 볼록하게 곡률부(2)가 형성된 구간의 수직철근(3) 내측 상부와 외측 하부 구간이 양생 후 굳어진 콘크리트(200)의 하중을 주로 지지하게 된다.

특히 이와 같은 형상의 곡률을 가지는 곡률부(2)의 경우는 구조상 곡률의 내측 상부쪽 곡률부위가 보다 많은 콘크리트(200)의 하중을 지지하는 역할을 하게 된다.

또한 링 철근(4)은 도 1과는 달리 곡률부(2)의 중간 부분이 가장 작은 직경을 가지게 되므로 이보다 상부쪽 곡률 구간에 설치되는 링철근 들은 곡률부(2)가 성형된 수직철근(3) 2개와 용접 또는 기타 결합방법으로 결합하여 설치 위치가 고정되도록 한다. 그렇지 않으면 설치된 링 철근(4)이 곡률부(2)의 최소 직경을 가지는 가운데 부분쪽 및 그 하부로 떨어질 수 있기 때문에 확실히 고정해야 한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 두부 보강체가 파일에 설치되어 슬라브층이 형성된 모습을 보인 단면도로, 두부 보강체가 파일(100) 내부에 안정적으로 위치한 모습을 보인다.

도 1의 구성을 가지는 두부 보강체를 이용하여 도 3과 같은 기초 공사용 파일 구조가 제공되는 시공방법을 이하 설명한다.

먼저 지반에 일정 깊이로 복수개의 파일(100)들을 각각 직접 타설 시공하는 방법과 오거에 물린 케이싱과 스크류로지반을 굴착 후 천공된 홀에 말뚝을 매립하는 방법을 사용하여 설치한다.

이후 불규칙하게 지면에 노출된 파일(100) 상단부를 두부절단장비를 이용하여 강선까지 포함하여 균일한 높이로 절단한다.

이후 개별 파일(100) 마다 본 발명에 따른 두부 보강체를 삽입하여 상부의 비녀근(5)이 파일(100)의 상부에 걸쳐 질때까지 삽입시킨다.

이후 비녀근(5) 상부에 노출된 수직철근(3)과 슬라브층 시공을 위해 수평철근(300)과 배근을 한 다음 유동성을 가진 콘크리트(200) 모르타르를 부어 슬라브면과 파일(100) 내부 구멍(101)에 삽입되는 받침판(1)까지 타설하여 양생시키면 기초공사용 파일 시공 및 슬라브층이 완성되게 된다.

상기와 같은 양생이 완료되면 본 발명에 따른 수직철근(3)의 곡률부(2)가 견고히 콘크리트(200)의 하중을 지지하게 되어 지속적인 피로하중이 발생하더라도 지반에 형성된 슬라브층과 PHC 파일용 두부 보강체 및 PHC 파일간의 결합력이 견고하게 유지되어 안정적인 구조 안정성을 제공 하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : 받침판 (2) : 곡률부
(3) : 수직철근 (4) : 링 철근
(5) : 비녀근 (100) : 파일
(101) : 구멍 (200) : 콘크리트
(300) : 수평철근

Claims

파일 내부 구멍에 삽입되는 받침판과;
상기 받침판에 결합되고 하부 일 구간이 곡률 성형되어 파일 내부 구멍으로 충전되어 양생된 콘크리트의 하중을 지지토록 구성된 곡률부를 구비하는 복수개의 수직철근과;
상기 수직철근의 곡률부 구간 둘레에 결합고정되고, 설치된 곡률부(2) 구간에서의 상하 위치에 따라 서로 다른 내경을 가지게 복수개가 배열되어 형성된 링 철근과;
상기 삽입된 받침판과 수직철근이 파일의 하단부로 빠지지 않도록 파일의 상단부에 얹혀지고, 수직철근과 결합된 비녀근;을 포함하여 구성되되,
상기 수직철근의 곡률부는 수직철근 높이의 1/4 ~ 1/2의 현 길이를 가지도록 곡률을 형성하고, 상기 현 중심으로부터 곡률부 구간 호의 중심까지의 길이는 최소 수직철근의 직경 이상으로 형성한 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 곡률부를 구비하는 수직철근은 적어도 2개 이상으로 구성한 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 곡률부의 곡률부의 만곡 방향은 파일의 외경 방향으로 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체.
청구항 1에 있어서,
상기 곡률부의 곡률부의 만곡 방향은 파일의 내경 방향으로 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체.
청구항 1에 있어서,
상기 비녀근은 수직철근의 상단에서 일정 간격 아래에서 결합되는 적어도 2개 이상의 평 철근으로 이루어지고 적어도 4개의 수직철근과 용접되어 구성되는 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체.
청구항 1에 있어서,
상기 파일은 강관파일 또는 PHC파일인 것을 특징으로 하는 파일용 두부 보강체.