KR102171787B1 - 고강도 phc 파일을 이용한 흙막이 벽체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체는, 미리 정해진 간격으로 설치되는 복수개의 PHC 파일; 상기 복수개의 PHC 파일의 일측에 설치되는 철근망에 콘크리트가 타설되어 형성되는 합벽; 및 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되어 상기 PHC 파일의 강도를 보강하는 보강 수단; 을 포함한다.

Description

고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체{SOIL RETAINING WALL USING PHC PILE}
본 발명은 흙막이 벽체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 PHC 파일을 이용하여 흙막이 벽체의 시공시 PHC 파일과 합벽을 하나의 구조물로 일체화시킬 수 있는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체에 관한 것이다.
건축이나 토목 구조물의 기초(부)가 연약한 지반에 놓일 경우, 깊은 기초인 파일(pile)을 지지층까지 매립 설치하여 지지력을 확보하고 기초를 안정시킨다. 이러한 파일은 나무, 강재 및 콘크리트 등과 같이 종류가 매우 다양하며, 향타, 터파기 후 향타 등 다양한 시공법에 의하여 설치된다.
이러한 다양한 종류의 파일 중에서 나무와 프리캐스트 콘크리트 파일(PC pile)은 경제성 및 시공성이 낮아 현재는 시공성 및 안정성 등이 상대적으로 우수한 PHC 파일이 많이 사용된다. 특히, PHC 파일은 수평력이 적고 수직력을 주로 지지하는 건축 및 토목 구조물에 많이 사용된다.
또한, PHC 파일의 사용시 PHC 파일의 작은 수평저항력을 극복하기 위하여 최근에는 휨 및 전단 단면력이 크게 작용하는 상부는 강판을 사용하고 축방향력만 작용하는 하부는 PHC 파일을 적용하여 둘을 결합한 복합파일이나, PHC 파일 상부의 내부에 전단 연결재를 설치하여 파일을 제작한 후에 나부에 철근을 보강하고 콘크리트를 충전하여 휨과 전단을 보강한 합성파일의 사용이 빈번해 지고 있다.
한편, 흙막이 공법은 크게 배면부 토사의 자립을 유지하기 위한 흙막이벽체의 종류와 이를 구조적으로 지지하기 위한 지보(버팀재)의 형식에 따라 다양하게 분류될 수 있다.
현재 많이 사용되고 있는 흙막이 벽체로는, H-형강+토류관(목재), 강널파일(Sheet Pile), 현장타설 콘크리트 파일(C.I.P: Cast In Place), 주열식 흙 시멘트 흙막이 벽체(S.C.W: Soil Cement Wall), 지하 연속벽체(Diaphram Wall, Slurry Wall) 등이 있고, 지보공법의 종류로는 버팀대 공법, 그라운드 앵커 공법, 소일 네일링 공법 등이 있다.
H-형강+토류판은, 지하수가 존재하지 않는 곳에 설치하고, 지하수가 존재하는 곳에서는 그 나머지 공법 등이 사용된다.
H-형강+토류판으로 구성되는 흙막이 벽체는, 오거장비를 이용해 지반을 천공하여 H-형강을 소정의 간격으로 굴착면 경계를 따라서 근입 설치하고, 굴착과 동시에 토류판을 양쪽 H-형강 사이에 끼워 막아 내려가 흙막이벽으로 이용하는 공법으로 토류판으로는 주로 목재가 사용되고 있다.
강널파일은, 쉬트파일 형강을 진동햄머 드릴로 지중에 근입, 서로 물리도록 연속되게 설치하여 흙막이 가설벽체를 형성하는 공법이다.
현장타설 콘크리트 파일(C.I.P)은, 오거장비를 이용해 지반을 천공하고 H-형강을 소정의 간격으로 굴착면 경계를 따라서 근입 설치하고 그 사이에 같은 방법으로 천공한 후, 철근 망을 조립하여 삽입하고 시멘트 모르타르 또는 콘크리트를 현장타설하여 파일을 만들어 가설벽체를 형성하는 공법이다.
주열식 흙 시멘트 흙막이 벽체(S.C.W)는, 삼축 오거장비를 이용해 지반을 3공씩 천공함과 동시에 시멘트 모르타르를 첨가, 교반하여 흙 시멘트 혼합파일을 지중에 형성하고, 그 하나의 구멍에는 H-형강 격간으로 근입하여 한공씩 물리도록 반복 시공하면서 주열식 흙막이 가설벽체를 형성하는 공법이다.
지하 연속벽체는, 굴착면 붕괴와 지하수 침투를 방지하기 위해 안정액(벤토나이트)을 투입하면서 벽체부분의 지반을 굴착하고 조립 철근망을 삽입한 후, 콘크리트를 타설하여 지중에 철근 콘크리트 연속벽체를 형성하는 공법이다.
상기와 같은 흙막이 벽체는 지하 구조물을 축조할 목적으로 지하터파기 공사 중의 토압과 수압 등의 측압에 대해 저항하고 주변 지반의 침하와 인접 구조물의 보호를 목적으로 시공되는 가설 구조물이었으나, 최근에는 도심지 구간 굴착 공사가 빈번해짐에 따라 주변의 지반침하나 건물 보호를 목적으로 시공되는 등 그 이용 목적이 점차 다양화되고 있다.
한편, PHC 파일 들을 연결하여 영구 벽체로 사용하기 위해서는 흙막이 벽체의 강도를 향상시킬 필요가 있다. 이를 위해서, 복수개의 PHC 파일이 설치된 일면에 차수 작업 및 띠장을 설치하여 PHC 파일의 강도를 향상시키거나, PHC 파일로에서 띠장을 제거한 후에 그 일면에 PHC 파일을 지지하는 합벽을 설치하여 흙막이 벽체의 강도를 향상시킨다.
이와 같이, PHC 파일에 설치된 띠장을 제거한 후에 합벽을 설치한 흙막이 벽체의 경우에는 건축법상에서 요구하는 흙막이 벽체의 강도를 향상시킬 수는 있지만 합벽으로 인하여 흙막이 벽체의 두께가 두꺼워지게 되어 흙막이 벽체의 시공비가 향상되는 문제점이 있다. 더욱이, 흙막이 벽체를 시공하는데 소요되는 시간도 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 등록특허공보 10-1696916호 (발명의 명칭: PHC 파일과 강관 파일을 혼용한 흙막이 겸 영구벽체의 시공방법, 등록일: 2017.01.10.)가 있다.
본 발명의 목적은 흙막이 벽체의 시공에 사용되는 PHC 파일의 강도를 향상시켜서 흙막이 벽체의 두께를 줄일 수 있는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 미리 정해진 간격으로 설치되는 복수개의 PHC 파일; 상기 복수개의 PHC 파일의 일측에 설치되는 철근망에 콘크리트가 타설되어 형성되는 합벽; 및 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되어 상기 PHC 파일의 강도를 보강하는 보강 수단을 포함하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체에 의해 달성될 수 있다.
상기 보강 수단은, 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 인장된 상태로 매립 설치되는 인장용 PC 강선; 및 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되어 상기 PHC 파일의 강도를 보강하는 보강용 PC 강선을 포함하고, 상기 인장용 PC 강선은 미리 정해진 간격으로 복수개가 배치되며, 상기 보강용 PC 강선은 서로 이웃한 2개의 상기 인장용 PC 강선 사이에 배치될 수 있다.
상기 PHC 파일의 제조시 상기 인장용 PC 강선을 인장시키기 위해 상기 PHC 파일에 배치되는 슈판을 더 포함하고, 상기 슈판에는 상기 인장용 PC 강선과 대응하는 위치에 상기 인장용 PC 강선의 단부를 체결 고정하기 위한 강선 체결홀이 형성될 수 있다.
상기 보강용 PC 강선은 상기 서로 이웃하는 2개의 상기 인장용 PC 강선 중 어느 하나 쪽으로 치우쳐서 배치되고, 상기 강선 체결홀은 상기 인장용 PC 강선의 단부와 함께 상기 보강용 PC 강선의 단부가 삽입되는 삽입홀과, 상기 삽입홀과 연통되고 상기 삽입홀의 양측에 각각 형성되는 한 쌍의 고정홀을 포함하며, 상기 삽입홀을 통해 삽입 노출된 상기 인장용 PC 강선의 단부는 상기 한 쌍의 고정홀 중 어느 하나 측으로 이동하여 고정되고, 상기 삽입홀을 통해 삽입 노출된 상기 보강용 PC 강선의 단부는 상기 한 쌍의 고정홀 중 다른 하나 측으로 이동하여 고정될 수 있다.
상기 보강용 PC 강선은 상기 PHC 파일의 제조시 편성기를 이용하여 상기 인장용 PC 강선의 둘레에 나선철근을 감아 붙이는 공정에서, 상기 인장용 PC 강선과 함께 상기 편성기에 의해 나선철근이 감아 붙여져 그 위치가 고정될 수 있다.
상기 보강 수단은, 상기 PHC 파일의 횡방향의 강도를 보강하기 위하여 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 횡 방향으로 매립 설치되는 적어도 하나의 횡부재를 포함하고, 상기 횡부재는 편성기에 의해 상기 인장용 PC 강선 및 상기 보강용 PC 강선의 둘레에 감아 붙여진 나선철근에 의해 그 양단부의 위치가 고정될 수 있다.
상기 PHC 파일의 중공부에 삽입 설치되는 보강철근 조립체; 및 상기 중공부에 상기 보강철근 조립체가 삽입된 상태에서 콘크리트를 타설하여 형성된 중공 콘크리트부를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 PHC 파일과 상기 합벽을 하나의 구조물로 일체화시키도록 상기 콘크리트 타설시 상기 복수개의 PHC 파일과 상기 합벽을 연결하는 합성 수단을 포함할 수 있다.
상기 합성 수단은, 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 형성되는 복수개의 인서트 홀; 상기 인서트 홀의 내부에 설치되되 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되는 인서트 부재; 및 상기 인서트 부재에 체결되어 상기 PHC 파일과 상기 합벽을 연결하는 결속 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체는 PHC 파일의 내부에 보강 수단이 설치되기 때문에 PHC 파일 자체의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체는 보강 수단에 의하여 강도가 향상된 PHC 파일과 합벽을 별도의 합성 수단을 이용하여 복수개의 PHC 파일과 합벽을 하나의 구조물로 일체화 시킴으로써 흙막이 벽체의 전체 강도를 증가시킬 수 있으며, 나아가 흙막이 벽체 자체의 두께를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 A 부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 결속 부재가 체결된 PHC 파일의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 B 부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 4에 도시한 PHC 파일의 상단면의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 4에 도시한 PHC 파일에 삽입 설치되는 인장용 PC 강선 및 보강용 PC 강선의 결합을 나타낸 도면이다.
도 10는 도 4에 도시한 PHC 파일에 삽입 설치되는 인장용 PC 강선 및 보강용 PC 강선의 결합의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 4에 도시한 PHC 파일의 내부에 삽입 설치되는 보강철근 조립체를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1에 도시한 PHC 파일의 제조를 위한 몰드 조립체의 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시한 C-C' 부분의 결합 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체(100, 이하 '흙막이 벽체'라 함)를 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)는 미리 정해진 간격으로 설치되는 복수개의 PHC 파일(110), 복수개의 PHC 파일(110)의 일측에 설치되는 철근망(120)에 콘크리트가 타설되어 형성되는 합벽(122); 및 PHC 파일(110)의 제조 시 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되어 PHC 파일(110)의 강도를 보강하는 보강 수단을 포함한다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 흙막이 벽체(100)는 지하 심도가 깊은 지반(10)에 사용되며, 구조물의 지하외벽으로 사용된다. 이를 위해, 흙막이 벽체(100)를 구성하는 복수개의 PHC 파일(110)의 하단부는 지반(10)에 매립 설치되고 상단부는 지반(10)에 대해 돌출된다.
한편, 복수개의 PHC 파일(110)의 일측에는 철근망(120) 및 철근망(120)에 콘크리트가 타설되어 형성되는 합벽(122)이 설치된다. 이러한 철근망(120) 및 합벽(122)은 지반(10)에 매립 설치된 PHC 파일(110)과는 다르게 지반(10)에 매립 설치되지 않고, 지반(10)의 표면과 접촉한다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, PHC 파일(110)은 프리텐션(pretension) 방식을 이용하여 콘크리트를 타설한 후 원심력을 인가하여 형성된다. 이때, PHC 파일(110)에 가해진 원심력에 의해 원기둥 형태로 형성되고, 내부에는 중공부(111)가 형성된다. 참고로, 중공부(111)에는 PHC 파일(110)의 강도를 향상시키기 위하여 보강철근 조립체(135)가 삽입된 상태에서 콘크리트를 충전될 수 있다. 이와 같이, 보강철근 조립체(135) 및 콘크리트가 충전된 중공부(111)는 중공 콘크리트부(136)가 된다.
한편, PHC 파일(110)의 상단부에는 띠밴드(114)가 형성된다. 띠밴드(114)는 금속 소재로서, 밴드(band) 또는 띠의 형태로 형성되어 콘크리트로 구성되는 흙막이 벽체(100)의 시공시 PHC 파일(110)의 상단부, 즉 두부를 마감한다.
또한, PHC 파일(110)에는 복수개의 PC 너트(112) 및 인장용 PC 강선(116)이 내장된다. PC 너트(112) 및 인장용 PC 강선(116)은 PHC 파일(110)에 프리스트레스(prestressed)를 전달함으로써 PHC 파일(110)에 압축력에 대한 강도를 제공하여 PHC 파일(110)의 강도를 향상시킨다.
이러한 PC 너트(112) 및 인장용 PC 강선(116)은 PHC 파일(110)의 원주 방향, 즉 그 둘레를 따라 일정 간격을 두고 복수개로 마련된다. 여기서, 인장용 PC 강선(116)은 PC 너트(112)의 내부에 삽입 고정되며, PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트를 양생하는 과정에서 PHC 파일(110)에 매립된다. 참고로, PHC 파일(110)에 내장되는 인장용 PC 강선(116)의 개수가 많아질수록 PHC 파일(110)의 강도를 향상시킬 수 있다.
합벽(122)은 구조물의 외벽 또는 벽체를 의미하며, PHC 파일(110)의 일측에 철근망(120)을 설치한 후에 콘크리트를 타설하여 형성한다. 참고로, 철근망(120) 대신에 거푸집을 설치한 다음 콘크리트를 타설하여 합벽(122)을 형성할 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)는 복수개의 PHC 파일(110)과 합벽(122)을 하나의 구조물로 일체화시키기 위하여 합벽(122)에 콘크리트 타설시 복수개의 PHC 파일(110)과 합벽(122)을 연결하기 위한 합성 수단을 포함한다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 합성 수단은 인서트 홀(113), 인서트 부재(150) 및 결속 부재(140)를 포함한다.
인서트 홀(113)은 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 형성된다. 이때, 인서트 홀(113)의 내부에는 인서트 부재(150)가 매립 설치된다. 참고로, 인서트 홀(113)의 개수와 형태는 인서트 홀(113)에 설치되는 인서트 부재(150)의 개수와 형태에 따라 달라질 수 있다.
한편, PHC 파일(110)은 몰드에 콘크리트를 타설하고, 몰드를 회전시켜 원심 성형을 한 다음, 몰드를 양생하고 탈형하는 과정을 거쳐 형성된다. 몰드에 인서트 부재(150)를 설치하고 콘크리트를 몰드에 타설한 다음 몰드를 회전시키면, PHC 파일(110)에는 인서트 부재(150)가 매립되고, 인서트 부재(150)가 매립된 부분이 인서트 홀(113)이 된다.
상기한 바와 같이, PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 인서트 부재(150)가 매립되는 과정에서 인서트 부재(150)에 의해 PHC 파일(110)에 인서트 홀(113)이 함께 형성되기 때문에 별도로 인서트 홀(113)을 형성하지 않아도 된다. 참고로, 인서트 홀(113)과 인서트 부재(150)를 구분지은 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)를 구성하는 PHC 파일(110)의 설명상의 편의를 위한 것이다.
PHC 파일(110)에 형성된 인서트 홀(113)에 매립 설치되는 인서트 부재(150)는 금속(steel) 소재로 형성되며, 내부에 나사산이 형성된다. 참고로, 본 발명의 인서트 부재(150)는 너트(nut) 구조로 제공되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 내부에 나사산이 형성되기만 하면 다른 구조로 변형될 수 있다.
여기서, 금속 재질로 형성되는 인서트 부재(150)와 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트는 결속력이 그리 좋지 못하기 때문에, 서로 다른 소재로 형성되는 인서트 부재(150)와 PHC 파일(110) 간의 마찰력을 증가시켜주는 것이 필요하다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 부재(150)에는 돌출부(미도시)가 형성될 수도 있다. 돌출부는 인서트 부재(150)의 일측 및 타측 방향으로 돌출되도록 형성되되, 인서트 부재(150)의 하단부에 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 인서트 부재(150)에 돌출부가 형성됨에 따라 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트와 인서트 부재(150)의 접촉 면적이 증가되어 마찰력이 증가되고, 그에 따라 인서트 부재(150)와 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트 간에 결속력이 향상되어 인서트 부재(150)가 PHC 파일(110)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.
참고로, 인서트 부재(150)는 일측 또는 타측 중 적어도 하나의 측면이 폐쇄된 형태로 형성되는 인서트 너트(insert nut)의 형태로 형성될 수도 있고, 일측 및 타측이 모두 개방된 너트(nut)의 형태로 형성될 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, PHC 파일(110)에 인서트 부재(150)가 매립 설치되면, 인서트 부재(150)의 상단부의 일부분이 PHC 파일(110)로부터 튀어나올 수 밖에 없다. 왜냐하면, PHC 파일(110)의 외주면은 일정한 곡률을 가지는 곡면으로 형성되고, 인서트 부재(150)의 상단면은 PHC 파일(110)의 외주면에 대응하는 곡면이 아닌 평평한 직선면으로 형성되기 때문이다. 이에 따라, PHC 파일(110)로부터 인서트 부재(150)의 상단부의 양끝이 튀어나오게 되어 금속 소재의 인서트 부재(150)가 복수개의 PHC 파일(110)이나 PHC 파일(110)과 결합되는 합벽(122) 등에 의해 충격을 받아서 손상을 입게 된다.
이러한 인서트 부재(150)의 상단부의 손상을 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)는 수밀 부재(160)를 더 포함한다. 수밀 부재(160)는 인서트 부재(150)의 구멍을 덮지 않도록 인서트 부재(150)의 상단부에 놓여진 채로 인서트 부재(150)와 함께 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 매립 설치된다.
더욱이, 수밀 부재(160)는 고리 또는 링판(ring plate)의 형태로 형성되되, 인서트 부재(150)의 구멍을 막지 않는 선에서 인서트 부재(150) 보다 큰 크기의 직경으로 형성된다.
또한, 수밀 부재(160)는 외력이 가해지면 변형 가능한 합성 수지 재질, 바람직하게는 PE(polyethylene)으로 마련되어, PHC 파일(110)을 양생하는 과정에서 그 형태가 PHC 파일(110)의 외주면과 대응되는 곡면으로 변형된다. 즉, 수밀 부재(160)가 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 매립될 때 그 상단부가 곡면으로 변형되면서 인서트 부재(150)의 상단부가 PHC 파일(110)의 외주면에 대해 튀어나오지 않게 되어 인서트 부재(150)의 상단부가 PHC 파일(110), 합벽(122) 등 외부 환경 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 결속 부재(140)는 인서트 부재(150)에 체결되어 복수개의 PHC 파일(110)과 합벽(122)을 연결한다.
결속 부재(140)는 외주면에 나사산이 형성되어 인서트 부재(150)의 내주면에 삽입 체결된다. 이때, 결속 부재(140)는 PHC 파일(110)에 형성된 인서트 홀(113)에 인서트 부재(150) 및 수밀 부재(160)가 삽입 배치된 상태에서 인서트 부재(150)에 대해 삽입 체결 된다.
상기와 같은 결속 부재(140)의 일단부는 인서트 부재(150)와 체결되고, 타단부는 인서트 부재(150)와 체결되는 것이 아니라 PHC 파일(110)로부터 돌출된다. 이때, 결속 부재(140)의 돌출된 타단부는 PHC 파일(110)의 일측에 위치된 철근망(120)의 내부까지 위치되어 철근망(120)과 중첩된다. 참고로, 결속 부재(140)와 인서트 부재(150)의 체결 깊이 또는 결속 부재(140)의 크기 등에 따라 PHC 파일(110)로부터 돌출되는 결속 부재(140)의 길이가 달라지며, 또한 결속 부재(140)와 철근망(120)의 중첩되는 길이도 달라지게 된다.
결속 부재(140)의 타단부가 철근망(120)과 중첩된 상태에서 작업자가 철근망(120)에 콘크리트를 타설하면, 결속 부재(140)는 철근망(120)에 타설된 콘크리트에 매립된다. 이에 따라, 결속 부재(140)는 일단부가 PHC 파일(110)과 결합되고 타단부가 철근망(120) 즉, 합벽(122)을 구성하는 콘크리트에 매립됨으로써 PHC 파일(110)과 합벽(122)을 하나의 구조물로 일체화시킨다. 따라서, PHC 파일(110)과 합벽(122)이 결속 부재(140)에 의하여 하나의 구조물로 일체화되어서 흙막이 벽체(100)의 전체 두께를 줄일 수 있다.
또한, 결속 부재(140)의 타단부에는 돌출부가 마련된다. 돌출부는 합벽(122)을 구성하는 콘크리트에 매립된 결속 부재(140)가 콘크리트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 것이다. 다시 말해서, 돌출부가 형성된 결속 부재(140)와 결속 부재(140)와 합벽(122) 간의 결속력이 향상되어 결속 부재(140)가 합벽(122)으로부터 이탈되지 않아서 결속 부재(140)를 이용한 PHC 파일(110)과 합벽(122)의 연결을 더욱 안정적으로 단단하게 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 결속 부재(140)는 볼트(bolt) 형태로 형성되기 때문에, 결속 부재(140)에 형성되는 돌출부는 볼트의 머리부를 의미한다. 참고로, 결속 부재(140)가 볼트 형태로 형성되지 않더라도 결속 부재(140)의 타단부에 별도로 돌출부를 형성하여 결속 부재(140)가 합벽(122)을 구성하는 콘크리트로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 인서트 홀(113)은, 도 1에 도시한 바와 같이, PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 배치되되 동일한 원주 상에는 하나의 열로 제공될 수도 있고, PHC 파일(110)의 동일한 원주 상에 이격된 복수개의 열로 제공될 수도 있다.
만약, 인서트 홀(113)이 PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 이격된 복수개의 열로 배치될 경우, 인서트 부재(150)도 PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 복수개로 제공되고, 인서트 부재(150)에 체결되는 결속 부재(140)도 복수개로 제공된다. 이와 같이, 결속 부재(140)가 PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 복수개로 제공되면 PHC 파일(110)과 합벽(122)의 체결 부위가 증가되어 결속 부재(140)에 따른 PHC 파일(110)과 합벽(122)을 더욱 단단하게 연결되도록 할 수 있다.
일반적으로, 흙막이 벽체(100)의 경우에는 건축법상에서 요구하는 일정 강도를 만족하여야 한다. 흙막이 벽체(100)의 강도를 높이기 위하여 PHC 파일(110)의 크기를 크게 하거나 합벽(122)의 두께를 두껍게 할 수도 있지만, 이럴 경우 흙막이 벽체(100)의 시공 비용이 증가되어 경제적이지 못하다.
흙막이 벽체(100)의 강도를 높이기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)는 흙막이 벽체(100)를 구성하는 PHC 파일(110)의 강도를 보강한다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)는 보강 수단을 포함한다.
우선, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 보강용 PC 강선(131)일 수 있다.
PHC 파일(110)에는 PHC 파일(110)에 인장력을 인가하기 위하여 PHC 파일(110)의 제조시 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 인장된 상태의 인장용 PC 강선(116)이 매립 설치된다.
여기에, PHC 파일(110)의 강도를 보강하기 위하여 보강용 PC 강선(131)이 추가로 배치된다. 보강용 PC 강선(131)은 PHC 파일(110)의 강도를 보강하기 위한 것이므로 별도로 인장력을 인가할 필요가 없다. 그러나, 작업 환경에 따라 필요한 경우에는 인장용 PC 강선(116)뿐만 아니라 보강용 PC 강선(131)에도 인장력을 인가할 수 있다.
보강용 PC 강선(131)은 인장용 PC 강선(116)과 마찬가지로 PHC 파일(110)의 원주 방향, 즉 둘레를 따라 미리 정해진 간격으로 복수개가 배치된다.
보강용 PC 강선(131)은 서로 이웃한 2개의 인장용 PC 강선(116) 사이에 배치된다. 여기서, 보강용 PC 강선(131)은 도 6의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 서로 이웃한 2개의 인장용 PC 강선(116) 중 어느 하나 쪽으로 치우쳐서 배치될 수도 있고, 도 6의 (c) 및 도 (d)에 도시한 바와 같이, 서로 이웃한 2개의 인장용 PC 강선(116) 사이에 배치되되 인접하게 배치된 인장용 PC 강선(116)과 일정한 간격을 두고 그 사이에 배치될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)는 슈판(170)을 더 포함한다. 슈판(170)은 PHC 파일(110)에 배치되되, PHC 파일(110)의 제조시 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되는 인장용 PC 강선(116) 및 필요에 따라 보강용 PC 강선(131)을 인장시키기 위한 것이다.
이러한 슈판(170)은 원형의 판(plate) 형태로 형성되어 PHC 파일(110)의 상단부에 배치된다. 슈판(170)은 PHC 파일(110)에 매립되되 PHC 파일(110)의 상단부로부터 돌출된 인장용 PC 강선(116) 또는 보강용 PC 강선(131)의 단부를 고정시킨다.
이때, 도 8 및 도 9를 참조하면, 슈판(170)에는 PHC 파일(110)에 매립 설치된 인장용 PC 강선(116) 또는 보강용 PC 강선(131) 중 어느 하나가 삽입 고정되도록 하는 적어도 하나의 강선 체결홀(172)(172-1)이 형성된다.
여기서, 강선 체결홀(172)(172-1)은 하나의 삽입홀(172a)과 하나의 고정홀(172b)을 포함할 수도 있고, 하나의 삽입홀(172a)과 하나의 삽입홀(172a)의 양측에 형성되는 한 쌍의 고정홀(172b)을 포함한다.
또한, 고정홀(172b)은 삽입홀(172a)과 연통되되, 삽입홀(172a) 보다 작은 직경으로 형성된다. 한편, 고정홀(172b)의 직경은 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 머리부, 즉 단부의 직경보다 작게 형성되고, 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 몸체부의 직경과 동일하게 형성된다.
만약, 상술한 바와 같이(도 6의 (c), (d) 참조), 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)이 교대로 배치되는 경우, 우선, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 인장용 PC 강선(116)이 삽입홀(172a)로 삽입되어 인장용 PC 강선(116)의 단부가 삽입홀(172a)에 대해 노출된다. 그 다음, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 삽입홀(172a)로부터 돌출된 인장용 PC 강선(116)을 고정홀(172b) 쪽으로 밀면, 인장용 PC 강선(116)은 삽입홀(172a)에서 고정홀(172b) 쪽으로 이동되어 고정된다.
여기서, 인장용 PC 강선(116)이 삽입홀(172a)에서 고정홀(172b)로 이동된 상태에서, 삽입홀(172a)에 별도의 볼트(171)가 체결된다. 볼트(171)는 고정홀(172b)로 이동된 인장용 PC 강선(116)이 고정홀(172b)에서 이동되거나 고정홀(172b)로부터 이탈되는 것을 방지한다.
또한, 상술한 바와 같이(도 6의 (a), (b) 참조) 보강용 PC 강선(131)이 인장용 PC 강선(116) 쪽으로 치우쳐서 배치되는 경우에는, 우선 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)이 삽입되어 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 단부가 삽입홀(172a)에 대해 노출된다. 그 다음, 도 9의 (c) 및 (d)에 도시한 바와 같이, 삽입홀(172a)로부터 돌출된 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)을 한 쌍의 고정홀(172b) 쪽으로 각각 밀어주면 인장용 PC 강선(116)의 단부는 한 쌍의 고정홀(172b) 중 어느 하나로 이동되고, 보강용 PC 강선(131)의 단부는 한 쌍의 고정홀(172b) 중 다른 하나로 이동된다.
더욱이, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)이 한 쌍의 고정홀(172b)로 각각 이동되어 고정되면, 삽입홀(172a)에는 볼트(171)가 체결된다. 볼트(171)는 한 쌍의 고정홀(172b)로 각각 이동되어 고정된 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)이 고정홀(172b)에서 이동되거나 빠지는 것을 방지한다.
한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 보강용 PC 강선(131)이 인장용 PC 강선(116) 쪽으로 치우쳐서 배치될 때, 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 각각의 단부가 PC 너트(112)에 삽입 고정된다. 이때, 상술한 바와 같이, PC 너트(112)를 이용하여 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)에 인장력을 인가할 수 있다.
도 6의 (b)을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 PHC 파일(110)의 두께(132)를 증가시키는 것일 수 있다. PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)이 배치된 상태에서 PHC 파일(110)의 두께(132)를 증가시킴으로써 PHC 파일(110)의 강도를 향상시킨다. 여기서, PHC 파일(110)의 두께(132)를 증가시키는 것은 PHC 파일(110)의 제조 과정에서 이루어진다.
도 6의 (d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 PHC 파일(110)의 내측면에 설치되는 강관(133)일 수 있다. 다시 말해서, PHC 파일(110)에 형성된 중공부(111)의 외주면과 접하도록 스틸(steel) 재질로써 속이 빈 형태의 강관(111a, steel pipe)을 삽입 설치한다. 이때, PHC 파일(110)의 내측면에 강관(133)을 덧대어 설치함으로써, 내부에 중공부(111)가 형성되어 강도에 취약해진 PHC 파일(110)의 내측면을 지지함과 동시에 PHC 파일(110)의 강도를 증가시킨다.
한편, 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 둘레에는 PHC 파일(110)의 제조시 편성기(미도시)를 이용하여 나선철근(117)이 그 둘레에 용접된다. 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)은 모두 스틸 소재, 즉 강봉으로 형성되기 때문에, 하나의 편성기를 이용하여 한번에 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)을 감아 붙임으로써 PHC 파일(110)의 내부에 배치되는 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 위치를 고정시킬 수 있다.
참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 보강용 PC 강선(131)은 PHC 파일(110)의 원주 방향에 배치되되, PHC 파일(110)의 일측 또는 타측 중 어느 한 위치에만 서로 이웃한 2개의 인장용 PC 강선(116) 사이에 보강용 PC 강선(131)이 배치될 수 있다.
일반적으로, 흙막이 벽체(100)를 시공할 때, 복수개의 PHC 파일(110)의 일측으로는 지반(10)의 흙으로 인한 토압(土壓)이 가해진다. 이럴 경우, 복수개의 PHC 파일(110)이 토압에 의해 휘어지거나 지반(10)에 매립된 위치가 변경되어 흙막이 벽체(100)의 전체 강도가 낮아질 수 있다. 즉, PHC 파일(110)의 휘어짐을 보강하고 PHC 파일(110)에 가해지는 토압에 대응하기 위하여, PHC 파일(110)의 길이 방향 중심을 기준으로 토압을 받는 일측에는 서로 이웃한 2개의 인장용 PC 강선(116) 사이에 보강용 PC 강선(131)을 배치하여 강도를 보강하고, PHC 파일(110)의 길이 방향 중심을 기준으로 토압을 받지 않는 타측에는 복수개의 인장용 PC 강선(116)을 미리 정해진 간격을 두고 배치한다. 이에 따라, PHC 파일(110)의 전체 강도는 물론 PHC 파일(110)의 휨 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 횡부재(134) 일 수 있다. 횡부재(134)는 인장용 PC 강선(116)이 매립 설치된 PHC 파일(110)의 횡 방향으로 설치되어 PHC 파일(110)의 횡 방향의 강도를 보강한다. 더욱이, 횡부재(134)는 PHC 파일(110)의 횡방향으로 매립 설치되되, PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 복수개가 매립될 수도 있다.
한편, 횡부재(134)는 인장용 PC 강선(116)의 둘레에 감아 붙여진 나선철근(117)에 의해 그 위치가 고정된다. 다시 말해서, 횡부재(134)는 그 양단부가 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 둘레에 용접된 나선철근(117)과 접촉되어 PHC 파일(110)의 내부에서 그 위치가 고정된다.
도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 PHC 파일(110)의 내부에 콘크리트가 충전되는 것일 수 있다. PHC 파일(110)의 내부에는 빈 공간의 중공부(111)가 형성되는데, 중공부(111)의 직경이 크면 클수록 PHC 파일(110)의 강도가 작을 수 밖에 없다. 이때, PHC 파일(110)의 중공부(111)에 PHC 파일(110)의 제조 과정과는 별개로 콘크리트를 충전한다. 그러면, PHC 파일(110)은 종 방향은 물론이고 횡 방향의 강도도 향상시킬 수 있다.
도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 PHC 파일(110)의 두께(132)를 증가시키는 것 일 수 있다. 일반적으로 사용되는 PHC 파일(110)의 두께(132)보다 크게 함으로써 PHC 파일(110) 자체의 강도를 향상시킬 수 있다.
참고로, 도 7에는 PHC 파일(110)에 인장용 PC 강선(116) 만이 배치된 것으로 도시하였으나, 상술한 도 6에 도시한 바와 같이 서로 이웃한 2개의 인장용 PC 강선(116) 사이에 보강용 PC 강선(131)도 배치될 수 있다.
한편, 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 수단은 PHC 파일(110)에 형성되는 중공 콘크리트부(136) 일 수 있다.
중공 콘크리트부(136)는 PHC 파일(110)에 형성된 중공부(111)에 보강철근 조립체(135)를 삽입하고, 중공부(111)에 보강철근 조립체(135)가 삽입된 상태에서 콘크리트를 충전하여 형성된다. 물론, 도 6의 (d) 및 도 7의 (d)와 같이 PHC 파일(110)의 중공부(111)에 콘크리트를 충전하는 것 만으로도 PHC 파일(110)의 강도를 향상시킬 수 있지만, 중공부(111)에 콘크리트를 타설하기 전에 보강철근 조립체(135)를 삽입 설치하여 콘크리트를 충전하면 PHC 파일(110)의 강도를 더욱더 향상시킬 수 있다.
여기서, 보강철근 조립체(135)는 제1 보강철근(135a) 및 제2 보강철근(135b)으로 마련된다. 제1 보강철근(135a) 및 제2 보강철근(135b)은 일반적으로 사용되는 철근(steel reinforcement)으로 마련되며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 표면에 마디와 리브(rib)가 형성된 이형철근으로 마련될 수 있다.
이러한 제1 보강철근(135a)은 PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되고, 제2 보강철근(135b)은 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 배치된다. 이때, 제2 보강철근(135b)은 제1 보강철근(135a)의 둘레를 따라 설치됨으로써 PHC 파일(110)의 원주 방향을 따라 배치된 제1 보강철근(135a)을 고정시킨다. 참고로, 제2 보강철근(135b)은 용접 등 다양한 방법을 통하여 제1 보강철근(135a)의 둘레를 따라 용접될 수 있으며, 나선의 형태가 아닌 원형, 사각형 등 다양한 형태로 형성되어 PHC 파일(110)에 형성된 중공부(111)에 삽입 설치되는 제1 보강철근(135a)을 서로 결속시켜 그 위치를 고정시킬 수 있다. 이와 같이, 제1 보강철근(135a) 및 제2 보강철근(135b)이 PHC 파일(110)의 중공부(111)에 위치되어 중공 콘크리트부(136)를 형성함에 따라, PHC 파일(110)의 강도를 향상시키는 것은 물론이고 휨 모멘트 및 압축력에 대한 저항능력을 향상시킬 수 있다.
한편, 보강철근 조립체(135)는 지지 플레이트(180)에 의해 PHC 파일(110)과 결합될 수 있다. 지지 플레이트(180)는 PHC 파일(110)의 직경과 동일한 크기의 원형 또는 원 또는 링 형상의 판으로 형성되어 PHC 파일(110)의 상단부에 결합된다. 이때, 지지 플레이트(180)의 하단부에는 보강철근 조립체(135)가 결합된다. 참고로, 보강철근 조립체(135)는 아크(arc) 용접, 스파크(spark) 용접 등의 다양한 용접 방식을 이용하여 지지 플레이트(180)의 하단부에 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 지지 플레이트(180)는 PHC 파일(110)의 상단부에 결합되기 때문에 PHC 파일(110)의 외부로 노출되고, 보강철근 조립체(135)는 지지 플레이트(180)에 의하여 PHC 파일(110)의 중공부(111)에 삽입되므로 PHC 파일(110)의 외부로부터 노출되지 않게 된다. 즉, 지지 플레이트(180)와 보강철근 조립체(135)가 구조적으로 일체화됨에 따라 PHC 파일(110)의 강성을 향상시킬 수 있고 시공 편의성을 증대시킬 수 있다. 더 나아가, 흙막이 벽체(100)의 시공성을 향상시킬 수 있다.
한편, 지지 플레이트(180)에는 복수개의 관통공(182)이 형성된다. 관통공(182)은 지지 플레이트(180)의 가장자리 영역, 즉 지지 플레이트(180)의 둘레를 따라 일정 간격을 두고 형서되는데, PHC 파일(110)의 상단부에 매립 설치된 복수개의 PC 너트(112) 중에서 적어도 2개 바람직하게는 3개 이상의 PC 너트(112)와 대응되는 위치에 형성된다. 참고로, 관통공(182)의 개수는 PHC 파일(110)에 매립되는 PC 너트(112)의 개수 및 위치, 그리고 PHC 파일(110)의 상단부에 결합되는 두부보강 조립체(미도시)의 형태에 따라 달라질 수 있다.
또한, 지지 플레이트(180)에는 콘크리트 주입구(184)가 형성된다. 콘크리트 주입구(184)는 PHC 파일(110)에 형성된 중공 콘크리트부(136)를 형성하기 위하여 중공부(111)에 보강철근 조립체(135)가 삽입된 상태에서 PHC 파일(110)의 중공부(111)로 콘크리트를 주입하기 위한 일종의 구멍이다.
이하, 도 1 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)를 구성하는 PHC 파일(110) 및 흙막이 벽체(100)의 설치 과정을 간단히 설명한다.
우선, 도 4 내지 도 14를 참조하여, PHC 파일(110)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 몰드(210)를 마련한다. 몰드(210)는 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트가 타설되는 공간으로, 속이 빈 원통 형태로 형성된다.
여기서, 몰드(210)는 제조 및 시공의 편의를 위하여 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214)로 분리되어 마련된다. 이때, 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214)는 동일한 형태 및 길이로 형성된다.
그 다음, 상부 몰드(212)에 위치 고정용 볼트공(216)을 형성한다. 위치 고정용 볼트공(216)은 상부 몰드(212)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 관통 형성된다. 위치 고정용 볼트공(216)은 PHC 파일(110)에 매립 설치되는 인서트 부재(150)의 개수에 따라 달라질 수 있다.
그 다음, 하부 몰드(214)의 내부에 PHC 파일(110)의 강도를 보강하기 위한 보강 수단인 복수개의 인장용 PC 강선(116) 및 복수개의 보강용 PC 강선(131)을 위치시킨다. 이때, 편성기(미도시)를 이용하여 복수개의 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 둘레에 나선철근(117)을 감아 붙임으로써 하부 몰드(214)의 내부에서 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 위치를 고정시킨다.
한편, PHC 파일(110)의 강도를 보강하기 위하여 횡부재(134)를 매립 설치할 수도 있다. 이때, 횡부재(134)는 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 둘레에 나선철근(117)이 감아 붙여진 상태에서 PHC 파일(110)의 횡 방향으로 위치시킨다. 이때, 횡부재(134)의 길이는 나선철근(117)의 직경과 동일한 길이로 형성하여 PHC 파일(110)의 내부에서 횡부재(134)의 위치가 바뀌지 않도록 한다.
그 다음, 상부 몰드(212)에 형성된 위치 고정용 볼트(220)의 외측에서 위치 고정용 볼트(220)를 삽입하고 위치 고정용 볼트(220)의 내측에서 인서트 부재(150)를 삽입하여, 위치 고정용 볼트(220)와 인서트 부재(150)를 체결한다.
여기서, 위치 고정용 볼트(220)는 PHC 파일(110)의 제조시 인서트 부재(150)가 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되도록 하기 위한 것이다. 또한, 인서트 부재(150)는 흙막이 벽체(100)의 시공시 복수개의 PHC 파일(110)과 합벽(122)을 서로 연결시키기 위한 결속 부재(140)가 체결되도록 하기 위한 것이다. 참고로, 도 14에 도시한 바와 같이, 상부 몰드(212)의 외측에서 위치 고정용 볼트공(216)을 통해 삽입된 위치 고정용 볼트(220)와 상부 몰드(212)의 내측에서 위치 고정용 볼트공(216)을 통해 삽입된 인서트 부재(150) 사이에는 수밀 부재(160)가 위치된다.
여기서, 위치 고정용 볼트(220), 인서트 부재(150)와 나선철근(117)이 간섭되는 부분이 발생할 수 밖에 없는데, 이럴 경우 복수개의 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)의 둘레에 용접된 나선철근(117)이 한쪽 방향으로 편심되는 문제가 발생된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 위치 고정용 볼트(220) 및 인서트 부재(150)와 간섭되는 부분의 나선철근(117)을 커팅한다. 이와 같이, 위치 고정용 볼트(220) 및 인서트 부재(150)와 간섭되는 부분에 위치된 나선철근(117)을 커팅하더라도 나선철근(117)의 용접이 해제되거나 나선철근(117)의 위치가 변경되지는 않는다.
참고로, 작업자가 육안으로 확인하면서 커팅 공구를 이용하여 위치 고정용 볼트(220) 및 인서트 부재(150)의 간섭 부분에 위치된 나선철근(117)을 커팅한다.
그 다음, 하부 몰드(214)에 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트를 타설하고, 하부 몰드(214)의 상부에 상부 몰드(212)를 결합한다. 이때, 인장용 PC 강선(116)에 인장력을 인가하고, 필요한 경우 보강용 PC 강선(131)에도 인장력을 인가한다. 이때, 몰드(210)의 일측에 슈판(170)을 결합하여 인장용 PC 강선(116) 및 보강용 PC 강선(131)에 인장력을 인가한다.
그 다음, 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214)가 결합된 몰드(210)를 일정시간 원심 성형한다.
그 다음, 일정 시간 동안 콘크리트를 양생한 후에, 상부 몰드(212)에 형성된 위치 고정용 볼트공(216)에 삽입된 위치 고정용 볼트(220)를 제거한다. 이때, 위치 고정용 볼트(220)와 체결된 인서트 부재(150)는 PHC 파일(110)을 구성하는 콘크리트에 매립 설치된다. 몰드(210)에 가해진 원심력에 의해 PHC 파일(110)의 내부에 길이 방향을 따라 중공부(111)가 형성된다. 참고로, 중공부(111)의 직경은 몰드(210)에 타설된 콘크리트의 양에 따라 달라질 수 있다.
그 다음, 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214)로부터 양생이 완료된 PHC 파일(110)을 탈형한다.
또한, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체(100)의 설치 과정을 간단히 설명한다.
우선, 지반(10)에 PHC 파일(110)을 매립 설치한다.
그 다음, PHC 파일(110)의 인서트 부재(150)에 결속 부재(140)를 체결한다. 이때, 결속 부재(140)는 인서트 부재(150)와 완전히 체결되는 것이 아니라, 결속 부재(140)의 일단부가 인서트 부재(150)와 체결되고 타단부는 PHC 파일(110)로부터 돌출된다.
여기서, PHC 파일(110)의 강도를 보강하기 위해서, PHC 파일(110)의 상단부에 보강철근 조립체(135)가 결합된 지지 플레이트(180)를 위치시키고, 지지 플레이트(180)에 형성된 콘크리트 주입구(184)를 통해 콘크리트를 보강철근 조립체(135)가 삽입 설치된 PHC 파일(110)의 중공부에 콘크리트를 주입하여 중공 콘크리트부(136)를 형성한다.
그 다음, PHC 파일(110)의 일측면에 접촉되도록 철근망(120)이 설치된다. 그러면, PHC 파일(110)에 체결된 결속 부재(140)의 타단부가 철근망(120)과 중첩된다.
그 다음, 철근망(120)에 콘크리트를 타설하여 합벽(122)을 형성한다.
이때, 철근망(120)에 타설된 콘크리트에 결속 부재(140)의 타단부가 매립된다. 일정 시간이 지난 후에 콘크리트가 굳으면, 합벽(122)을 구성하는 콘크리트에 매립된 결속 부재(140)에 의하여 PHC 파일(110)과 합벽(122)이 서로 연결되어 하나의 구조물로 일체화될 수 있다.
상기한 구성에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체(100)는 PHC 파일의 내부에 보강 수단이 설치되기 때문에 PHC 파일 자체의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체(100)는 보강 수단에 의하여 강도가 향상된 PHC 파일과 합벽을 별도의 합성 수단을 이용하여 복수개의 PHC 파일과 합벽을 하나의 구조물로 일체화 시킴으로써 흙막이 벽체의 전체 강도를 증가시킬 수 있으며, 나아가 흙막이 벽체 자체의 두께를 줄일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 흙막이 벽체
110: PHC 파일
111: 중공부
112: PC 너트
113: 인서트 홀
114: 띠밴드
116: 인장용 PC 강선
117: 나선철근
120: 철근망
122: 합벽
131: 보강용 PC 강선
132: 두께
133: 강관
134: 횡부재
135: 보강철근 조립체
136: 중공 콘크리트부
140: 결속 부재
150: 인서트 부재
160: 수밀 부재
10: 보강철근 조립체
162: 제1 보강철근
164: 제2 보강철근
170: 슈판
172, 172-1: 강선 체결홀
172a: 삽입홀
172b: 고정홀
180: 지지 플레이트
172: 관통공
174: 콘크리트 주입부

Claims (9)

  1. 미리 정해진 간격으로 설치되는 복수개의 PHC 파일;
    상기 복수개의 PHC 파일의 일측에 설치되는 철근망에 콘크리트가 타설되어 형성되는 합벽; 및
    상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되어 상기 PHC 파일의 강도를 보강하는 보강 수단;을 포함하며,
    상기 보강 수단은 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 인장된 상태로 매립 설치되는 인장용 PC 강선; 및 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되어 상기 PHC 파일의 강도를 보강하는 보강용 PC 강선을 포함하고,
    상기 인장용 PC 강선은 미리 정해진 간격으로 복수개가 배치되고, 상기 보강용 PC 강선은 서로 이웃한 2개의 상기 인장용 PC 강선 사이에 배치되며,
    상기 PHC 파일의 제조시 상기 인장용 PC 강선을 인장시키기 위해 상기 PHC 파일에 배치되는 슈판;을 더 포함하고,
    상기 슈판에는 상기 인장용 PC 강선과 대응하는 위치에 상기 인장용 PC 강선의 단부를 체결 고정하기 위한 강선 체결홀이 형성되며,
    상기 보강용 PC 강선은 상기 서로 이웃하는 2개의 상기 인장용 PC 강선 중 어느 하나 쪽으로 치우쳐서 배치되고,
    상기 강선 체결홀은 상기 인장용 PC 강선의 단부와 함께 상기 보강용 PC 강선의 단부가 삽입되는 삽입홀과, 상기 삽입홀과 연통되고 상기 삽입홀의 양측에 각각 형성되는 한 쌍의 고정홀을 포함하며,
    상기 삽입홀을 통해 삽입 노출된 상기 인장용 PC 강선의 단부는 상기 한 쌍의 고정홀 중 어느 하나 측으로 이동하여 고정되고, 상기 삽입홀을 통해 삽입 노출된 상기 보강용 PC 강선의 단부는 상기 한 쌍의 고정홀 중 다른 하나 측으로 이동하여 고정되며, 상기 한 쌍의 고정홀 각각으로 이동한 상기 인장용 PC 강선 및 상기 보강용 PC 강선이 상기 고정홀에서 이탈되거나 빠지는 것을 방지하도록 상기 삽입홀에는 볼트가 체결되는 것을 특징으로 하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보강용 PC 강선은 상기 PHC 파일의 제조시 편성기를 이용하여 상기 인장용 PC 강선의 둘레에 나선철근을 감아 붙이는 공정에서, 상기 인장용 PC 강선과 함께 상기 편성기에 의해 나선철근이 감아 붙여져 그 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보강 수단은,
    상기 PHC 파일의 횡방향의 강도를 보강하기 위하여 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 횡 방향으로 매립 설치되는 적어도 하나의 횡부재를 포함하고,
    상기 횡부재는 편성기에 의해 상기 인장용 PC 강선 및 상기 보강용 PC 강선의 둘레에 감아 붙여진 나선철근에 의해 그 양단부의 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PHC 파일의 중공부에 삽입 설치되는 보강철근 조립체; 및
    상기 중공부에 상기 보강철근 조립체가 삽입된 상태에서 콘크리트를 타설하여 형성된 중공 콘크리트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 PHC 파일과 상기 합벽을 하나의 구조물로 일체화시키도록 상기 콘크리트 타설시 상기 복수개의 PHC 파일과 상기 합벽을 연결하는 합성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 합성 수단은,
    상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 형성되는 복수개의 인서트 홀;
    상기 인서트 홀의 내부에 설치되되 상기 PHC 파일의 제조시 상기 PHC 파일을 구성하는 콘크리트에 매립 설치되는 인서트 부재; 및
    상기 인서트 부재에 체결되어 상기 PHC 파일과 상기 합벽을 연결하는 결속 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 PHC 파일을 이용한 흙막이 벽체.
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