KR101899749B1 - 상단부 보강 phc 말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PHC 말뚝본체의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재가 PHC 말뚝의 중공부로 노출되어 충전 콘크리트와 일체로 합성되게 한 구성으로 PHC 말뚝의 구조적 성능을 충분히 확보하면서 전단 및 휨강성이 증진된 상단부 보강 PHC 말뚝에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 중공 콘크리트 말뚝부와, 중공 콘크리트 말뚝부 내부에 강봉 및 나선철근이 형성되어 있는 PHC 말뚝본체와, PHC 말뚝본체의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재를 설치하되 상기 상단보강재는 PHC 말뚝본체의 콘크리트가 충전되는 중공부에 서로 이격되어 길이방향으로 설치되는 복수개의 수직강재와, 상기 수직강재의 길이방향을 따라 일측단이 다단으로 부착되고 타측단은 PHC 말뚝본체의 강봉에 정착되는 수평버팀대가 구비되어 있는 상단부 보강 PHC 말뚝을 특징으로 한다.

Description

상단부 보강 PHC 말뚝 {The upper part reinforcement of PHC pile}

본 발명은 상단부 보강 PHC 말뚝에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 PHC 말뚝본체의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재가 PHC 말뚝의 중공부로 노출되어 충전 콘크리트와 일체로 합성되게 한 구성으로 PHC 말뚝의 구조적 성능을 충분히 확보하면서 전단 및 휨강성이 증진된 상단부 보강 PHC 말뚝에 관한 것이다.

말뚝기초에서 휨모멘트와 전단력이 크게 발생하는 영역은 콘크리트 기초부의 하단부에서 말뚝 길이방향으로 약 5~6m이내에 해당하고, 그 보다 더 아래쪽에서는 주로 압축력이 작용하게 된다. 특히, 가장 큰 휨모멘트와 전단력은 콘크리트 기초와 말뚝이 연결되는 부분인 "말뚝 최상단"에서 발생한다.

일반적인 PHC 말뚝(Pretensioned spun high strength concrete pile/중공형 프리스트레스트 콘크리트 말뚝)은 강봉 및 나선철근이 설치되는 것으로, 상기 강봉은 긴장력(길이방향)이 도입되도록 하기 때문에 형틀의 내부에 서로 다수가 이격되어 설치되며, 상기 나선철근은 다수가 이격되어 설치된 강봉을 서로 결속시켜주는 철근으로서 나선형으로 강봉을 감싸면서 철근이 설치된다.

이러한 PHC 말뚝은 강관 말뚝과 비교하여 수직력의 영향이 큰 구조물에 있어서는 경제성이 뛰어날 뿐만 아니라 그 시공성 측면에서도 비교우위를 가지고 있으나, 토압 및 지진하중과 같은 수평력(전단력) 및 휨 모멘트의 영향이 큰 구조물에 있어서는 PHC 말뚝이 이에 대한 저항능력이 작은 문제점이 있다.

이러한 PHC 말뚝의 위와 같은 약점을 보완하기 위한 종래 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0999020호에서는 PHC 말뚝의 두부에 현장에서 중공 내부에 축방향 철근 조립체를 삽입하고 중공을 콘크리트로 채워 보강하는 방안을 제안하고 있다.

그러나 이와 같은 종래기술의 경우, 현장에서 PHC 말뚝의 중공 내에 연직방향(축방향) 철근을 배치할 때, 축방향 철근의 위치가 일정하지 않거나 설계와 부합되지 않게 될 가능성이 매우 높다.

또 다른 종래기술로서 콘크리트 기초부의 하단에서부터 지중방향으로 약 5~6m에 해당하는 구간까지 자재비가 비싼강관말뚝을 적용하고, 그 이후의 깊이에서는 PHC 말뚝을 배치하여 강재간의 용접이나 기타 연결구를 이용하여 강관말뚝과 PHC 말뚝을 연결한 "복합말뚝"이 제안되었다. 그러나 이러한 종래의 강관말뚝과 PHC 말뚝의 복합말뚝은, 강관말뚝과 PHC 말뚝을 연결하기 위하여 추가적인 연결장치를 배치하여 용접하거나 볼트 결합하는 작업을 수행하여야 하므로, PHC 말뚝과 강관말뚝을 연결하기 위한 많은 추가 작업의 발생으로 인하여 공사비가 많이 소요되는 단점이 있다.

KR 제10-0999020호 KR 제10-1575737호 KR 제10-1665361호 KR 제10-1737475호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, PHC 말뚝본체의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재를 PHC 말뚝의 중공부로 노출되게 설치하되 중공부에 복수개의 수직강재가 길이방향으로 설치되고 수직강재에 수평버팀대가 다단으로 부착되어 PHC 말뚝본체의 강봉에 정착시킨 구성으로 PHC 말뚝의 구조적 성능을 충분히 확보하면서 전단 및 휨강성이 증진된 상단부 보강 PHC 말뚝을 제공함에 있다.

본 발명은 중공 콘크리트 말뚝부와, 중공 콘크리트 말뚝부 내부에 강봉 및 나선철근이 형성되어 있는 PHC 말뚝본체와, PHC 말뚝본체의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재를 설치하되 상기 상단보강재는 PHC 말뚝본체의 콘크리트가 충전되는 중공부에 서로 이격되어 길이방향으로 설치되는 복수개의 수직강재와, 상기 수직강재의 길이방향을 따라 일측단이 다단으로 부착되고 타측단은 PHC 말뚝본체의 강봉에 정착되는 수평버팀대가 구비되어 있는 상단부 보강 PHC 말뚝을 특징으로 한다.

상기 수직강재는 종형으로 절곡되어 있는 절곡부가 형성되고, 상기 절곡부의 내측은 PHC 말뚝본체의 중공부 중심방향으로 "

"형으로 된 요입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 수직강재는 종형으로 절곡되어 있는 절곡부가 형성되고, 상기 절곡부의 내측은 PHC 말뚝본체의 중공부 중심방향으로 "

"형으로 된 요입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 수직강재는 적어도 4개 이상으로 구비되어 PHC 말뚝본체의 중공부에 균등하게 배치되고, 수직강재의 길이방향으로 다단 부착되는 수평버팀대는 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 수평버팀대는 장방형으로 지지판으로 구비되되 PHC 말뚝본체의 측방향에서 장방형을 이루도록 지지판이 직립되어 수직강재의 요입부 반대편 중앙에 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 수평버팀대는 PHC 말뚝본체의 수직강재에 다단으로 부착되되 수직강재와 인접된 또 다른 수직강재에 부착되는 각각의 수평버팀대는 수직강재의 길이방향을 따라 서로 다른 수평선상으로 놓여지도록 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 PHC 말뚝본체의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재가 설치되고 상기 상단보강재는 PHC 말뚝본체의 중공부에 복수개로 설치되며 종형으로 절곡부가 형성되어 있는 수직강재에 의해 휨강성이 증진된 말뚝을 제공하게 됨과 아울러 수직강재의 절곡되어 형성된 요입부에 의해 충전되는 콘크리트와 완전히 일체화된 형태로 합성되고, 상기 수직강재의 길이방향을 따라 일측단이 다단으로 부착되고 타측단은 PHC 말뚝본체의 강봉에 정착되는 수평버팀대에 의해 전단력에 대한 저항능력을 갖는 상단부 보강 PHC 말뚝을 얻게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 상단부에 해당되는 도 1의 A구간을 나타낸 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 상단부에 해당되는 도 1의 A구간의 강봉, 나선철근, 상단보강재의 배치형태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝에서 수직강재에 수평버팀대가 다단으로 부착된 구성을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 상단부에 해당되는 도 1의 A구간을 나타낸 평단면도.
도 6은 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 하단부에 해당되는 도 1의 B구간을 나타낸 확대 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 하단부에 해당되는 도 1의 B구간의 강봉, 나선철근의 배치형태를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝의 하단부에 해당되는 도 1의 B구간을 나타낸 평단면도.
도 9는 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝에서 또 다른 형태의 수직강재에 수평버팀대가 다단으로 부착된 구성을 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 상단부 보강 PHC 말뚝에서 상기 도 9의 구성에 의한 평단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 PHC 말뚝(100)은 PHC 말뚝본체(110)의 콘크리트 기초부 하단부에서 말뚝 길이방향으로 약 5~6m이내에 해당되는 상단부를 보강하기 위한 상단보강재(120)가 설치되어 PHC 말뚝의 구조적 성능을 충분히 확보하면서 전단 및 휨강성이 증진된 상단부 보강 PHC 말뚝을 제공함에 있다.

PHC 말뚝본체(110)는 중공 콘크리트 말뚝부(111)와, 중공 콘크리트 말뚝부(111) 내부에 강봉(112) 및 나선철근(113)이 형성되되 상기 강봉(112)은 긴장력(길이방향)이 도입되도록 하기 위해 복수개가 서로 이격되어 설치되고, 상기 나선철근(113)은 나선형으로 강봉(112)을 감싸면서 나선철근(113)과 맞닿는 강봉(112)에서 용접에 의해 일체로 고정시키거나 결속끈을 이용하여 고정하게 된다.

PHC 말뚝본체(110)의 상단보강재(120)는, PHC 말뚝본체(110)의 콘크리트가 충전되는 중공부(115)에 서로 이격되어 길이방향으로 설치되는 복수개의 수직강재(121)와, 상기 수직강재(121)의 길이방향을 따라 다단으로 부착되고 PHC 말뚝본체(110)의 강봉(112)에 정착되는 수평버팀대(125)가 구비되는 PHC 말뚝(100)을 구성하게 된다.

상기에서 PHC 말뚝본체(110)의 강봉(112)에 수평버팀대(125)를 용접에 의해 일체로 고정시키거나 결속끈을 이용하여 고정하는 수단으로 정착하게 된다.

이러한 상단부 보강 PHC 말뚝(100)의 제조 실시예를 살펴보면, 중공 콘크리트 말뚝부(111)의 내부에 강봉(112) 및 나선철근(113)이 형성되어 있는 PHC 말뚝본체(110)의 상단 중공부(115)에 복수개의 수직강재(121)가 설치되고 수직강재(121)에 다단으로 부착되고 강봉(112)에 정착된 수평버팀대(125)로 이루어진 상단보강재(120)를 구비한 상태에서 형틀에 배치한 후 콘크리트를 형틀에 투입하여 중공부 내부에 상단보강재(120)가 노출된 중공관 형태의 PHC 말뚝본체(110)를 제조한다.

상기 투입된 콘크리트가 경화되어 형틀을 탈형하게 되면, 상기 PHC 말뚝본체(110)는 중공부(115) 내부에 복수개의 수직강재(121)가 노출된 상태로 배치되어 있고, 상기 수직강재(121)에 수평버팀대(125)의 일측단이 다단으로 부착되고 수평버팀대(125)의 타측단은 PHC 말뚝본체(110)의 강봉(112)에 정착되어 있는 구조이다.

상기 수직강재(121)는 종형으로 절곡되어 있는 절곡부(122)가 형성되어 휨강성이 증진되게 하고, 상기 절곡부(122)의 내측은 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115) 중심방향으로 "

"형 또는 "

"형으로 된 요입부(123)가 형성되어 있으며, 이러한 수직강재(121)의 요입부(123)는, 상기 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115)에 충전되는 콘크리트와 긴밀하게 합성되어 최종적으로 본 발명의 상단부 보강 PHC말뚝을 형성하게 된다.

또, 수직강재(121)는 적어도 4개 이상의 복수개로 구비되어 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115)에 균등하게 배치되도록 하고, 복수개의 수직강재(121)에 길이방향으로 다단 부착되는 복수개의 수평버팀대(125)는 중공부(115)를 기준으로 하여 방사상으로 배치되어 전단 강성을 갖도록 함이 바람직하다.

상기 수평버팀대(125)는 일정두께를 가진 장방형으로 된 지지판(126)으로 구비되되 PHC 말뚝본체(110)의 측방향에서 장방형을 이루도록 지지판(126)이 직립되어 수직강재(121)의 요입부(123) 반대편 중앙에 수평버팀대(125)의 일측단이 부착되고 수평버팀대(125)의 타측단은 강봉(112)에 정착되어 상하 넓은 단면적으로 전단력이 전달될 수 있도록 한다.

수평버팀대(125)는 PHC 말뚝본체(110)의 수직강재(121)에 다단으로 부착되어 전단력(수평력)을 갖도록 하되 수직강재(121)와 인접된 또 다른 수직강재(121)에 부착되는 각각의 수평버팀대(125)는 수직강재(121)의 길이방향을 따라 서로 다른 수평선상으로 놓여지도록 부착되어 PHC 말뚝본체(110)의 둘레를 따라 전단력이 편심되지 않고 골고루 전달될 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 상단부 보강 PHC 말뚝(100)의 구성에 따른 시공 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 일정한 길이를 가진 강봉(112) 및 나선철근(113)을 포함하는 내부보강재가 형성된 중공 콘크리트 말뚝부(111)를 포함하여 이루어지는 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115)에 콘크리트 기초부 하단부에서 말뚝 길이방향으로 약 5~6m이내에 해당되는 상단부를 보강하기 위한 상단보강재(120)가 노출되게 설치되어 있다.

상기 상단보강재(120)가 중공부(115) 내부로 노출되어 있는 PHC 말뚝본체(110)는 공장 등에서 제조한 다음 이를 시공현장으로 운반하여 시공하게 되는데 상기 중공부(115)에 충전되는 콘크리트는 상단보강재(120)가 매입되는 구조로 콘크리트 합성이 이루어져 최종적으로 본 발명의 상단부 보강 PHC 말뚝이 성형되는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 PHC 말뚝(100)은 PHC 말뚝본체(110)의 콘크리트가 충전되는 중공부(115)에 서로 이격되어 길이방향으로 설치되는 복수개의 수직강재(121) 및 수직강재(121)의 길이방향을 따라 다단으로 부착되고 PHC 말뚝본체(110)의 강봉(112)에 정착되는 수평버팀대(125)가 충전되는 콘크리트와 합성이 된다.

이러한 본 발명은 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115)에 복수개로 설치되고 종형으로 절곡부(122)가 형성되어 있는 수직강재(121)에 의해 휨강성이 증진된 말뚝을 제공하게 됨과 아울러 수직강재(121)가 절곡되어 형성된 요입부(123)에 의해 충전되는 콘크리트와 완전히 일체화가 되어 있다.

또한, PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115)에 복수개로 설치되는 수직강재(121)의 길이방향을 따라 일측단이 다단으로 부착되고 타측단은 PHC 말뚝본체(110)의 강봉(112)에 정착되는 수평버팀대(125)에 의해 전단력에 대한 저항능력을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 상기 복수개의 수직강재(121)와 인접된 또 다른 수직강재(121)에 부착되는 각각의 수평버팀대(125)는 수직강재(121)의 길이방향을 따라 서로 다른 수평선상으로 놓여지도록 부착되어 PHC 말뚝본체(110)의 둘레를 따라 전단력이 편심되지 않고 골고루 전달될 수 있도록 한 수단으로 외력에 의한 저항력이 균등하게 이루어지게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : PHC 말뚝 110 : PHC 말뚝본체
111 : 중공 콘크리트 말뚝부 112 : 강봉
113 : 나선철근 115 : 중공부
120 : 상단보강재 121 : 수직강재
122 : 절곡부 123 : 요입부
125 : 수평버팀대 126 : 지지판

Claims (6)

1. 중공 콘크리트 말뚝부(111)와, 중공 콘크리트 말뚝부(111) 내부에 강봉(112) 및 나선철근(113)이 형성되어 있는 PHC 말뚝본체(110)와,
   PHC 말뚝본체(110)의 상단부를 보강하기 위한 상단보강재(120)를 설치하되
   상기 상단보강재(120)는 PHC 말뚝본체(110)의 콘크리트가 충전되는 중공부(115) 내부로 노출되게 서로 이격되어 길이방향으로 설치되는 복수개의 수직강재(121)와, 상기 수직강재(121)의 길이방향을 따라 일측단이 다단으로 부착되고 타측단은 PHC 말뚝본체(110)의 강봉(112)에 정착되는 수평버팀대(125)가 구비되어 있고,
   상기 수직강재(121)는 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115) 내부에 균등하게 배치되고, 수직강재(121)의 길이방향으로 다단 부착되는 수평버팀대(125)는 방사상으로 배치되며,
   상기 수평버팀대(125)는 PHC 말뚝본체(110)의 수직강재(121)에 다단으로 부착되되 수직강재(121)와 인접된 또 다른 수직강재(121)에 부착되는 각각의 수평버팀대(125)는 수직강재(121)의 길이방향을 따라 서로 다른 수평선상으로 놓여지도록 부착되어 있고,
   상기 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115)에 콘크리트가 투입되어 중공부(115) 내부로 노출된 상단보강재(120)의 수직강재(121)와 콘크리트가 일체화 성형되는 것을 특징으로 하는 상단부 보강 PHC 말뚝.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수직강재(121)는 종형으로 절곡되어 있는 절곡부(122)가 형성되고, 상기 절곡부(122)의 내측은 중공부(115)의 중심방향으로 "

   

   "형으로 된 요입부(123)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상단부 보강 PHC 말뚝.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수직강재(121)는 종형으로 절곡되어 있는 절곡부(122)가 형성되고, 상기 절곡부(122)의 내측은 PHC 말뚝본체(110)의 중공부(115) 중심방향으로 "

   

   "형으로 된 요입부(123)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상단부 보강 PHC 말뚝.
   
   
   
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