KR102265365B1 - 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 긴장재의 상단부에 설치되는 고정쐐기가 외부로 노출되도록 설치됨으로써 긴장재들의 긴장력이 감소하였을 때, 재긴장 작업을 통해 긴장재들의 긴장력을 보강하여 긴장이완에 의해 긴장효과가 감소하게 되는 것을 방지할 수 있으며, 말뚝 내부에 설치되는 긴장재가 파손되었을 때, 인접한 지반에 보조 긴장재를 추가로 설치하여 해당 보조 긴장재들을 말뚝과 연결시켜줌으로써 말뚝 내부의 긴장재가 파손되어도 긴장력을 보강시킬 수 있으며, 말뚝의 단면적이 말뚝 상부에 설치되는 기둥의 단면적보다 크게 형성되어 수직 및 수평저항성이 증가하기 때문에 기둥의 하중에 의해 말뚝이 손상되는 것을 방지할 수 있는 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝에 관한 것이다.

Description

재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝{Cast-in place pile for retensioning and reinforcement}

본 발명은 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝에 관한 것으로서, 상세하게로는 긴장재의 상단부에 설치된 고정쐐기가 외부로 노출되도록 설치되어 긴장이완에 의해 긴장재의 긴장력이 감소하였을 때 재인장시킴으로써 긴장력을 증가시킬 수 있으며, 긴장재들 중 일부가 파단되었을 때, 해당 긴장재와 인접한 위치에 보조 긴장재을 설치하여 말뚝부와 연결시켜줌으로써 긴장력을 확보하여 현장타설말뚝의 수평지지력을 증가시킬수 있는 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝에 관한 것이다.

일반적으로 구조물은 기초 지반이 구조물을 지지할 수 있는 충분한 지지력을 갖지 못할 경우, 기초 지반의 침하가 발생하여 구조물의 안정성에 영향을 미치게 된다.

그러므로 구조물을 세우기 전에 반드시 지질학적 조사 및 토질조사와 같은 적합한 제반 조사를 통해 지반의 지지력이 구조물의 중량을 충분히 견딜 수 있는지 조사할 필요가 있으며, 지반의 지지력이 부족할 경우에는 구조물의 하부에 기초를 설치하는 공법이 진행되어야 하며, 기초를 설치하는 공법들 중 가장 안정된 공법으로 평가되는 말뚝공법이 주로 사용된다.

말뚝공법은 강성이 큰 스틸(Steel)이나 콘크리트, 목재 등의 재질로 이루어지는 말뚝 형상의 기초를 지층 깊숙이 관입하여 지지력을 증가시키기 위한 공법이다.

이러한 말뚝공법은 설치방법에 따라서 공장에서 말뚝체를 제작한 후에 설치장소로 이송하여 지반에 설치하는 기성 말뚝공법과, 지반을 천공한 후 천공홀 내에 콘트리트를 타설하여 말뚝을 제작하는 현장 타설말뚝공법으로 나누어진다.

이때 기성 말뚝공법은 말뚝체의 운반과정이 추가로 진행되어야 하기 때문에 작업시간 및 작업비용이 증가하게 될 뿐만 아니라, 기성제품인 말뚝체의 제원이 제한되어 있어 대구경 말뚝시공이 불가하여 현장 타설말뚝공법이 주로 사용되고 있다.

그러나 종래의 현장 타설말뚝공법의 경우에는 수직하중에 대한 저항성은 크되, 상대적으로 수평방향으로 가해지는 힘에 대한 저항성이 부족하기 때문에 수평방향으로 가해지는 힘에 의해 말뚝이 파손되는 문제가 빈번하게 발생하였다.

또한 종래의 현장 타설말뚝 공법의 경우에는 교각구조물과 같이 교각 기초의 시공을 위해 지반굴착 및 흙막이 벽체 설치, 그리고 무리말뚝의 시공이 요구되는 기존의 작업 공정을 개선하기 위하여 단일형 현장타설말뚝 공법이 개발되었으나, 이 공법 역시 수평하중에 대한 저항성을 확보하기 어려운 문제가 발생하였다.

이러한 문제를 해결하기 위해 국내등록특허 제10-2034760(발명의 명칭 : 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조)(이하 ‘종래기술‘이라 함)가 개발되었다.

도 1은 종래기술의 설명도이다.

종래기술(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 지반 내부에 설치되는 말뚝부(102)와, 말뚝부(102)의 상부에 설치되는 기둥부(101), 기둥부(101)와 말뚝부(102)를 연결하는 긴장시스템(110)로 이루어진다.

말뚝부(102)는 지반을 굴착한 후, 내부에 긴장재(112)들이 설치된 철근망(142)을 삽입한 상태에서 콘크리트를 타설하여 지반 내부에 설치된다. 이러한 말뚝부(102)는 내부에 높이방향으로 설치되는 긴장재(112)들에 의해 수평방향으로 작용하는 힘에 대한 저항성을 가지게 된다.

기둥부(101)는 말뚝부(102)의 상부에 설치되며, 하부에 설치되는 말뚝부(102)에 의해 지지력이 증가하기 때문에 하중에 의해 지반이 무너져 파손되는 것을 방지할 수 있다.

긴장시스템(110)은 기둥부(101)와 말뚝부(102) 사이에 설치되며, 외부나사산이 형성된 헤드(111)와, 말뚝부(102)의 내부에 높이방향으로 설치되는 긴장재(112)들과, 헤드(111)에 설치되어 긴장재(112)들을 고정시키는 고정쐐기(113)과, 헤드(111)들이 체결되는 기둥받침(116)으로 이루어진다.

헤드(111)들은 외부나사산이 기둥받침(116)에 형성된 체결공들이 각각 체결되며, 체결된 정도에 따라서 높이방향으로 이동된다.

또한 헤드(111)들의 내부에는 고정쐐기(113)들이 삽입된다.

긴장재(112)들은 말뚝부(102)의 상단면으로부터 상부로 돌출되도록 설치되며, 돌출된 상부가 고정쐐기(113)에 고정된다.

이러한 긴장재(112)들은 하부가 말뚝부(102)의 콘크리트에 고정되며, 상부가 고정쐐기(113)에 의해 고정된다.

고정쐐기(113)들은 헤드(111)들의 내부에 각각 설치되며, 긴장재(112)들의 상단부를 고정한다.

기둥부(101)는 말뚝부(102) 및 긴장시스템(110)의 상부에 설치된다.

이때 긴장시스템(110)은 기둥받침(116)을 제외한 구성요소들이 기둥부(101)에 의해 덮혀진다.

이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 말뚝부(102)가 지반에 설치된 상태에서 긴장시스템(110)의 헤드(111)들을 상향이동시키면, 고정쐐기(113)들이 헤드(111)들과 함께 상향이동 되며, 이로 인해 긴장재(112)들이 말뚝부(102) 내부에서 긴장된 상태로 유지됨으로써 말뚝부(102)에 긴장력을 적용하여 수평저항성이 증가하게 된다.

그러나 이러한 종래기술(100)은 기둥부(101)와 말뚝부(102)가 함께 시공되는 단일형 현장타설말뚝에 국한되며, 단일형 현장타설말뚝의 경우에는 기둥받침(116)을 제외한 긴장시스템(110)의 구성요소(111), (112), (113)들이 기둥부(101)의 내부에 위치됨으로써 긴장재(112)들이 파손되거나 긴장이완에 의하여 긴장력이 감소하였을 때, 말뚝의 구조상 긴장재(112)들을 재인장할 수 있는 방안 또는 파손에 대한 대체방안이 없기 때문에 말뚝부(102)의 수평저항성이 영구적으로 감소되어 말뚝부(1012)의 안정성 확보 및 유지관리에 문제가 발생하게 된다.

또한 종래기술(100)은 헤드(111)들을 통해 긴장재(112)들을 긴장된 상태로 만든 후에, 기둥부(101)를 설치하기 때문에 기둥부(101)의 설치과정에 헤드(111)가 회전되거나 파손되어 긴장재(112)들의 긴장력이 감소하게 될 경우, 말뚝부(102)의 수평저항성이 감소하게 되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 말뚝 내부에 설치되는 긴장재들이 상단부가 외부로 노출되도록 설치됨으로써 긴장재들의 긴장력이 감소하였을 때, 재긴장 작업을 통해 긴장재들의 긴장력을 보강할 수 있는 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝에 관한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 말뚝 내부에 설치되는 긴장재가 파손되었을 때, 인접한 지반에 긴장재들을 추가로 설치하여 해당 긴장재들을 말뚝과 연결시켜줌으로써 말뚝 내부의 긴장재가 파손되어도 긴장력을 보강시킬 수 있는 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝에 관한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 말뚝의 단면적이 말뚝 상부에 설치되는 구조물의 단면적보다 크게 형성됨으로써 말뚝체의 구조적 안정성이 향상될 뿐만 아니라 구조물의 유지관리가 가능한 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 상부에 설치되는 구조물을 지지하기 위하여 지반에 설치되며, 내부에 긴장수단이 설치되는 말뚝부를 포함하는 현장타설말뚝에 있어서: 판재 형상으로 형성되며, 상기 말뚝부의 상단면에 설치되되 상기 구조물의 하단부보다 큰 단면적을 갖으며 상기 구조물의 외주면과 상기 말뚝부의 외주면 사이에 관통공들이 형성되는 지압판; 상기 말뚝부의 내부에 상하 길이방향으로 설치되며 상기 지압판의 관통공들에 연설되도록 상단부가 상기 관통공들에 각각 삽입되는 쉬스관들; 상기 쉬스관들에 각각 삽입되어 상단부가 상기 쉬스관들의 상단부로부터 상향 돌출되고, 하단부가 상기 쉬스관들의 하단부로부터 하향 돌출되어 상기 말뚝부와 결합되는 긴장재들; 상기 지압판의 관통공들 상부에 설치되며, 상기 긴장재의 상기 쉬스관들의 상단부로부터 상향 돌출된 상단부와 결합되어 상기 긴장재를 상향 인장시키는 긴장재 인장수단; 상기 말뚝부의 내부에 설치된 긴장재가 파손되었을 때, 인접한 위치의 지반에 설치되는 보조 긴장부를 포함하고, 상기 보조 긴장부는 상하면을 관통하는 관통공들이 형성되는 판재 형상으로 형성되며, 상기 지압판과 결합되되, 결합 시 상기 관통공들의 하부에 지면이 위치하도록 설치되는 연결판; 지반의 내부에 상하 길이방향으로 설치되며, 상단부가 상기 연결판의 관통공들에 삽입되는 보조 쉬스관들; 상기 보조 쉬스관들에 각각 삽입되어 상단부가 상기 보조 쉬스관들의 상단부로부터 상향 돌출되고, 하단부가 상기 보조 쉬스관들의 하단부로부터 하향 돌출되는 보조 긴장재들; 상기 보조 긴장재들의 상단부와 인접한 위치에 각각 설치되며, 상단부로부터 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 고정쐐기들을 포함하고, 상기 연결판은 판재 형상으로 형성되어 상기 연결판의 관통공들 직상부에 설치되며, 내부에 경사공이 형성되어 상기 보조 긴장재들의 고정쐐기가 삽입되는 고정쐐기 삽입부들을 더 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 긴장재 인장수단은 상기 긴장재들의 상단부와 인접한 위치에 각각 설치되며, 상단부로부터 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 고정쐐기들; 판재 형상으로 형성되어 상기 지압판의 관통공들의 직상부에 각각 설치되며, 내부에 상기 고정쐐기들이 삽입되는 경사공이 형성되는 고정쐐기 삽입부들을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정쐐기 삽입부들 각각은 내주면에 상기 경사공이 연장 형성되며, 외주면에 수나사산이 형성되는 나사산부가 상향 돌출되고, 상기 나사산부의 외주면에는 내주면까지 관통되며, 상부로 갈수록 폭이 증가하는 조임공이 형성되고, 상기 고정쐐기 삽입부는 상기 나사산부에 체결된 너트가 상향 이동될수록 상기 조임공의 폭이 감소하여 상기 경사공의 직경이 감소되고, 상기 고정쐐기 삽입부에 삽입된 고정쐐기는 상기 경사공의 직경이 감소될 때, 상향 이동되는 것이 바람직하다.

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또한 본 발명에서 상기 말뚝부는 원기둥 형상의 몸체부; 하단부가 상기 몸체부의 상단부에 연결되며, 상부로 갈수록 직경이 증가되어 상단부의 직경이 상기 구조물의 하단부 직경보다 큰 연장부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 말뚝부는 상기 몸체부 및 상기 연장부의 상부에 설치되며, 상기 구조물의 하단부를 감싸도록 설치되는 보강부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 현장타설말뚝은 상기 긴장재 인장수단의 고정쐐기 및 상기 보조 긴장부의 고정쐐기를 감싸도록 설치되는 보호캡들; 중공 원통형상으로 형성되며, 상기 보호캡들의 내외면을 관통하도록 설치되는 계측심 고정장치들; 상기 계측심 고정장치의 중공에 삽입되도록 설치되어 상단부가 상기 보호캡의 외부로 돌출되며, 하단부가 상기 보호캡 내부에 설치된 고정쐐기와 연결되는 계측심을 포함하고, 상기 계측심은 상기 보호캡 내부에 설치된 고정쐐기가 상하방향으로 이동될 때 함께 이동되는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 긴장재의 상단부에 설치되는 고정쐐기가 외부로 노출되도록 설치됨으로써 긴장재들의 긴장력이 감소하였을 때, 재긴장 작업을 통해 긴장재들의 긴장력을 보강하여 긴장이완에 의해 긴장효과가 감소하게 되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 말뚝 내부에 설치되는 긴장재가 파손되었을 때, 인접한 지반에 보조 긴장재를 추가로 설치하여 해당 보조 긴장재들을 말뚝과 연결시켜줌으로써 말뚝 내부의 긴장재가 파손되어도 긴장력을 보강시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 말뚝의 단면적이 말뚝 상부에 설치되는 기둥의 단면적보다 크게 형성되어 수직 및 수평저항성이 증가하기 때문에 기둥의 하중에 의해 말뚝이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝의 개념도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 도 2의 긴장부의 예시도이다.
도 5는 도 4의 고정쐐기의 예사도이다.
도 6은 보조 긴장부가 적용된 현장타설말뚝의 예시도이다.
도 7은 도 6의 보조 긴장부의 예시도이다.
도 8은 도 7의 보조 긴장부가 적용된 CIP 흙막이 벽체의 예시도이다.
도 9는 도 2의 말뚝부의 제2 실시예인 제2 말뚝부가 적용된 현장타설말뚝의 예시도이다.
도 10은 도 9의 제2 말뚝부에 보강부가 추가로 적용된 예시도이다.
도 11은 말뚝부 및 보조 긴장부의 고정쐐기에 적용되는 보호캡의 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝의 개념도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다.

재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 지반에 매설되는 말뚝부(2)와, 말뚝부(2)의 상단면에 설치되는 지압판(3)과, 말뚝부(2) 내부에 높이방향으로 설치되는 쉬스관(4)들과, 쉬스관(4)들 내부에 설치되는 긴장재(5)들과, 지압판(3)의 상부에 설치되는 구조물(6)로 이루어진다.

말뚝부(2)는 기둥형상으로 굴착된 지반 내부에 철근망(21)과 쉬스(sheath)관(4)들, 긴장재(5)들이 삽입된 상태에서 콘크리트가 타설되어 제작된다.

철근망(21)은 복수개의 철근들이 커플러(Coupler)들 또는 띠철근들에 의해 연결되도록 구성되며, 콘크리트로 이루어지는 말뚝부(2)의 인장응력 및 휨응력에 대한 저항성을 증가시켜줌으로써 말뚝부(2)가 인장응력 또는 휨응력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 말뚝부(2)는 기초 지반의 지지력이 부족한 장소에 설치됨으로써 상부에 설치되는 구조물의 하중을 지지하는 역할을 한다.

또한 말뚝부(2)는 상부에 설치되는 구조물(6)보다 단면적이 크게 형성됨으로써 구조물(6)의 하중에 의한 지지력이 증가하게 된다.

또한 말뚝부(2)의 내부에는 상하 길이방향으로 긴장력을 가해줌으로써 말뚝부(2)의 수평저항성을 증가시켜주는 긴장재(5)가 설치된다.

이때 말뚝부(2)의 긴장력을 증가시키기 위한 공법으로는 포스트 텐션(Post-tension) 공법과 프리 텐션(Pre-tension) 공법이 있다.

프리 텐션(Pre-tension) 공법은 긴장재가 긴장된 상태에서 콘크리트를 타설 경화시킨 후, 긴장재의 긴장을 해제함으로써 말뚝부(2)에 압축력을 부여하는 공법이다.

포스트 텐션(Post-tension) 공법은 긴장재가 삽입된 쉬스관을 거푸집 속에 배치하여 콘크리트를 타설 경화시킨 후, 긴장재를 인장 시켜줌으로써 말뚝부(2)에 압축력을 부여하는 공법이다.

이때 프리 텐션 공법의 경우에는 긴장재가 콘크리트에 의해 고정되어 있기 때문에 긴장이완에 의해 긴장재의 긴장력이 감소하였을 때, 긴장재에 긴장력을 다시 부여할 수 없다.

반면에 포스트 텐션 공법의 경우에는 긴장재가 쉬스관 내부에 위치하기 때문에 긴장이완에 의해 긴장재의 긴장력이 감소하였을 때, 긴장재에 긴장력을 다시 부여할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 포스트 텐션 공법을 이용하여 말뚝부(2)에 긴장력을 부여한다.

도 4는 도 2의 단면예시도이고, 도 5는 도 4의 부분예시도이다.

지압판(3)은 판재 형상으로 형성되며, 말뚝부(2)의 상단면에 설치된다.

이때 지압판(3)은 상부에 설치되는 구조물(6)의 하단부보다 단면적을 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

또한 지압판(3)에는 상하면을 관통하는 관통공(31)들이 형성된다.

이때 관통공(31)들은 구조물(6)이 지압판(3)의 상부에 설치되었을 때, 구조물(6)로부터 이격된 위치에 형서되도록 구성됨으로써 구조물(6)이 설치된 상태에서도 관통공(31)들이 외부에 노출되도록 한다.

바람직하게는 지압판(3)의 관통공(31)들은 지압판(3)의 상면에 설치되는 구조물(6)의 외주면과 지압판(3)의 하면에 접촉되는 말뚝부(2)의 외주면 사이에 형성되도록 하여, 지압판(3)의 상면에 구조물(6)이 설치되었을 때 관통공(31)들이 외부에 노출되도록 한다.

또한 지압판(3)은 관통공(31)들의 직상부에 고정쐐기 삽입부(32)들이 각각 설치된다.

고정쐐기 삽입부(32)는 내부에 경사공(321)이 형성됨으로써 내부에 긴장재(5)의 고정쐐기(51)가 삽입된다. 또한 고정쐐기 삽입부(32)는 상부에 나사산부(322)가 상향 돌출된다.

나사산부(322)는 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 경사공(321)이 연장 형성되며, 외주면에 수사산이 형성된다.

또한 나사산부(322)는 외주면에 경사공(321)까지 연통되는 조임공(3221)이 형성된다.

조임공(3221)은 하단부로부터 상단부로 갈수록 폭이 증가하도록 형성된다.

이러한 나사산부(322)는 너트(N)가 체결되었을 때, 너트(N)에 의해 가압되어 조임공(3221)의 폭이 감소되며, 이로 인해 내부에 형성된 경사공(321)도 직경이 감소하게 된다.

이때 조임공(3221)의 폭이 상부로 갈수록 증가하도록 형성되기 때문에 너트(N)의 체결위치가 상부로 향할수록 내부에 형성된 경사공(321)의 직경이 점점 감소하게 된다. 이로 인해 경사공(321) 내부에 삽입된 고정쐐기(51)는 경사공(321)의 직경이 감소함에 따라서 상향으로 이동하게 된다.

즉, 나사산부(322)는 너트(N)가 체결된 위치에 따라서 경사공(321)의 직경이 변화되며, 경사공(321)의 직경이 증가하게 될 경우에는 고정쐐기(51)가 상향 이동되며, 경사공(321)의 직경이 감소하게 될 경우에는 고정쐐기(51)가 하향 이동된다.

쉬스관(4)은 말뚝부(2)의 내부에 상하 길이방향으로 설치되며, 상단부가 지압판(3)의 관통공(31)들 중 하나에 삽입된다.

또한 쉬스관(4)은 내부에 긴장재(5)가 삽입된다.

이때 쉬스관(4) 내부에 삽입된 긴장재(5)는 상하단부가 각각 쉬스관(4)의 상하단부로부터 돌출되도록 설치된다.

이러한 쉬스관(4)은 내부에 위치하는 긴장재(5)의 중앙 부분이 외부로 노출되는 것을 방지함으로써 해당 부분이 콘크리트에 의해 말뚝부(2)와 고정되는 것을 방지한다.

긴장재(5)는 강연선 또는 스틸와이어 등의 긴장재로 이루어지며, 쉬스관(4) 내부에 삽입된다.

이때 긴장재(5)는 상단부가 쉬스관(4)의 상단부로부터 상향 돌출되며, 하단부가 쉬스관(4)의 하단부로부터 하향 돌출되도록 설치된다.

또한 현장타설말뚝(1)은 지압판(3)의 관통공(31)들 상부에 설치되며, 쉬스관(4)들의 상단부로부터 상향 돌출된 긴장재(5)의 상단부와 결합되어 긴장재(5)를 상향 인장시키는 긴장재 인장수단이 설치된다.

이러한 긴장재 인장수단은 긴장재(5)에 설치되는 고정쐐기(51)와, 지압판(3)에 설치되는 고정쐐기 삽입부(32)로 이루어진다.

이때 긴장재 인장수단은 평시에는 고정쐐기(51)가 고정쐐기 삽입부(32)에 의해 고정되어 긴장재(5)가 인장된 상태로 설치되되, 긴장이완에 의해 긴장재(5)에 가해지는 인장력이 감소하였을 때, 고정쐐기(51)를 상향이동 시킴으로써 긴장재(5)가 인장되도록 할 수 있도록 구성된다.

긴장재(5)는 지압판(3)의 외부로 돌출된 상단부에 고정쐐기(51)가 설치되며, 고정쐐기(51)가 고정쐐기 삽입부(32)에 체결됨으로써 상단부가 고정된다.

이러한 긴장재(5)는 콘크리트가 타설될 때, 쉬스관(4)으로부터 외부로 노출된 하단부가 콘크리트에 의해 고정되며, 상단부에 설치된 고정쐐기(51)가 고정쐐기 삽입부(32)에 삽입된다.

이때 긴장재(5)는 고정쐐기(51)를 상향 이동시키게 되면, 하단부가 콘크리트에 의해 고정된 상태이기 때문에 긴장상태가 된다.

이러한 긴장재(5)는 말뚝부(2)에 긴장력을 가해줌으로써 말뚝부(2)의 인장응력을 증가시켜 수평저항성을 증가시킨다.

고정쐐기(51)는 하단부로부터 상단부로 갈수록 직경이 증가하는 쐐기 형상으로 형성되며, 고정쐐기 삽입부(32)의 경사공(321)에 삽입된다.

이러한 고정쐐기(51)는 고정쐐기 삽입부(32)에 체결된 너트(N)의 위치에 따라서 상향 또는 하향 이동된다.

이때 긴장재(5)는 하단부가 콘크리트에 의해 말뚝부(2)와 결합된 상태이기 때문에 고정쐐기(51)가 상향으로 이동될 때, 하단부가 고정된 상태에서 상단부가 상향으로 가압되어 긴장상태가 된다.

즉, 현장타설말뚝(1)은 긴장이완에 의하여 긴장재(5)의 긴장력이 감소되었을 때, 고정쐐기(51)를 상향 이동시키게 되면, 긴장재(5)의 하단부가 고정된 상태에서 상단부가 상향으로 가압되기 때문에 재긴장된다.

이와 같이 구성되는 현장타설말뚝(1)은 구조물(6)이 지압판(3)의 상부에 설치되었을 때 고정쐐기(51)들이 외부로 노출되어있기 때문에 구조물(6)의 설치가 완료된 상태에서도 긴장재(5)를 재긴장시킬 수 있다.

이로 인해 현장타설말뚝(1)은 주기적으로 고정쐐기(51)를 상향 이동시켜 긴장재(5)의 긴장력을 보강시켜 줌으로써 말뚝부(2)의 수평저항성을 보강시킬 수 있다.

이때 현장타설말뚝(1)은 말뚝부(2)의 내부에 삽입된 긴장재(5)가 절단되었을 때, 말뚝부(2)의 수평저항성이 감소되며, 말뚝부(2)가 콘크리트로 이루어지기 때문에 말뚝부(2)의 내부에 추가적인 긴장재(5)를 설치할 수 없다.

이로 인해 말뚝부(2)는 감소된 수평저항성을 증가시키기 위하여 인접한 위치의 지반에 보조 긴장부(7)를 설치한다.

도 6은 보조 긴장부가 적용된 현장타설말뚝의 예시도이고, 도 7은 도 6의 보조 긴장부의 예시도이다.

보조 긴장부(7)는 말뚝부(2)의 내부에 삽입된 긴장재(5)들 중 일부가 절단되었을 때 해당 긴장재와 인접한 위치에 설치되어 말뚝부(2)에 긴장력을 제공한다.

이러한 보조 긴장부(7)는 지압판(3)과 결합되는 연결판(71)과, 지면과 연결판(71) 사이에 설치되는 보강판(72), 지반에 설치되는 보조 쉬스관(73)들, 보조 쉬스관(73)들 내부에 삽입되는 보조 긴장재(74)들로 이루어진다.

연결판(71)은 사각 판재 형상으로 형성되어 일단부가 지압판(3)과 결합되며, 타단부에 관통공(711)들이 형성된다. 또한 관통공(711)들의 직상부에는 지압판(3)에 형성된 고정쐐기 삽입부(32)와 동일한 형상 및 구조로 이루어지는 고정쐐기 삽입부(미도시)들이 각각 설치된다.

이러한 연결판(71)은 볼트체결공(711)에 체결되는 볼트에 의해 지압판(3)과 결합되며, 결합 시, 관통공(711)들의 하부에 지면이 위치하도록 설치된다.

또한 연결판(71)은 고정쐐기 삽입부들에 보조 긴장재(74)들의 상단부에 설치되는 고정쐐기(741)들이 각각 삽입된다.

보강판(72)은 지면과 연결판(71) 사이에 설치되며, 연결판(71)과 지면이 이격되게 설치되어 내구성이 감소하게 되는 것을 방지한다.

보조 쉬스관(73)은 말뚝부(2)와 인접한 지반에 상하 길이방향으로 설치되며, 상단부가 연결판(71)의 하부면과 결합된다. 이때 보조 쉬스관(73)은 관통공(711)에 삽입되도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한 보조 쉬스관(73)은 내부에 보조 긴장재(74)가 삽입된다.

보조 긴장재(74)는 보조 쉬스관(73) 내부에 삽입되며, 상단부가 보조 쉬스관(73)의 상단부로부터 상향 돌출되며, 하단부가 보조 쉬스관(73)으로부터 하향 돌출되도록 설치된다.

또한 보조 긴장재(74)는 연결판(71)의 외부로 돌출된 상단부에 고정쐐기(741)가 설치되며, 고정쐐기(741)가 고정쐐기 삽입부에 삽입된다.

이러한 고정쐐기(741)는 고정쐐기 삽입부 내부에서 상향 또는 하향 이동 가능하게 설치된다.

이와 같이 구성되는 보조 긴장부(7)는 말뚝부(2) 내부에 삽입된 긴장재(5)가 절단되어 말뚝부(2)의 수평저항성이 감소되었을 때, 인접한 지반에 설치되어 말뚝부(2)의 수평저항성을 증가시켜준다.

이러한 보조 긴장부(7)는 말뚝부(2)와 인접한 지반에 설치되기 때문에 콘크리트로 이루어져 내부에 추가적인 긴장재(5)의 설치가 불가능한 말뚝부(2)의 긴장력을 증가시킬 수 있다.

도 8은 도 7의 보조 긴장부가 적용된 CIP 흙막이 벽체의 예시도이다.

흙막이 벽체(8)는 도 8에 도시된 바와 같이, 주열식으로 설치된 재인장 및 보강이 가능하도록 설치된 현장타설말뚝(81)으로 벽체를 형성하며, 지반이 약한 지역에 설치되어 굴착 시, 주변의 지반이 침하 또는 붕괴되는 것을 방지한다.

주열식으로 설치된 재인장 및 보강이 가능하도록 설치된 현장타설말뚝(81)은 내부에 H빔 또는 철근 조립체 등이 설치됨으로써 인장응력 및 휨응력에 대한 저항성이 증가하나 깊은 심도의 굴착을 위해서는 스트러트(Strut)나 앵커 등과 같이 버팀시스템이 적용된 벽체시공이 요구된다.

이와 같이 구성되는 흙막이 벽체(8)는 지반이 약한 지역에 설치되어 굴착작업 시 지반이 침하 또는 붕괴되는 것을 방지한다.

이때 흙막이 벽체(8)는 대지경계선이 협소해 버팀시스템을 설치하지 못 할 경우, 인장응력 및 휨응력에 대한 저항성을 충분히 확보하지 못하게 되어 벽체의 안정성이 감소하게 되는 문제가 발생하게 되기 때문에 도 8에 도시된 바와 같이 인접한 지면에 보조긴장부(7)를 설치하고 벽체와 콘크리트 블록으로 연결시켜 줌으로써 벽체의 인장응력 및 휨응력에 대한 저항성을 충분히 확보할 수 있게 된다.

도 9는 도 2의 말뚝부의 제2 실시예인 제2 말뚝부가 적용된 현장타설말뚝의 예시도이다.

제2 말뚝부(9)는 도 9에 도시된 바와 같이, 원기둥 형상의 몸체부(91)와, 하단부가 몸체부(91)의 상단부에 연결되며, 상부로 갈수록 직경이 증가되어 상단부의 직경이 상기 구조물의 직경보다 큰 연장부(92)로 이루어진다.

몸체부(91)는 구조해석 또는 시공여견 등에 의해 상부에 설치되는 구조물(6)과 동일한 직경으로 형성된다.

이러한 몸체부(91)는 구조물(6)과 동일한 직경으로 형성되기 때문에 고정쐐기(51)가 외부로 노출되기 위해서는 말뚝부(91)의 상단부에 외측으로 연장부(92)가 형성된다.

연장부(92)는 말뚝부(91)의 상단부에 연장 형성되어 말뚝부(91)보다 큰 직경으로 형성되되, 하부로 갈수록 직경이 감소하여 하단부가 말뚝부(91)의 직경과 동일하게 형성된다.

또한 제2 말뚝부(9) 내부에 설치되는 쉬스관(4)은 상부가 연장부(92)에 대응되는 형상으로 외측으로 경사지게 형성됨으로써 상단부가 구조물(6)의 하단부의 외주면으로부터 이격되는 위치의 지압판(3)의 관통공(31)에 삽입되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 제2 말뚝부(9)는 몸체부(91)가 구조물(6)과 동일한 직경으로 형성되되, 상단부에 형성된 연장부(92)가 구조물(6)보다 큰 직경으로 형성되기 때문에 고정쐐기(51)가 외부로 노출된다.

즉, 이러한 제2 말뚝부(9)는 시공여견 또는 구조해석에 의해 구조물(6)과 동일한 직경으로 형성되어야 할 때에도 연장부(92)에 의해 고정쐐기(51)가 외부로 노출되도록 설치될 수 있기 때문에 구조물(6)이 설치된 상태에서도 재인장 또는 보강이 가능하다.

이때 제2 말뚝부(9)는 연장부(92)에 의해 발생하는 직경의 변화에 의해 구조적으로 불안정해지는 문제가 발생하게 된다.

도 10은 도 9의 제2 말뚝부에 보강부가 추가로 적용된 예시도이다.

보강부(93)는 제2 말뚝부(9)의 상부에 설치되며, 구조물(6)의 하단부를 감싸도록 설치되어 제2 말뚝부(9)와 구조물(6)의 경계부에서 발생하게 되는 구조적 불안정성을 보강한다.

이때 보강부(93)는 상단부가 구조물(6)의 외주면과 동일한 직경으로 형성되되, 하부로 갈수록 직경이 증가하여 하단부가 연장부(92)의 외주면과 동일하게 형성된다.

이러한 보강부(93)는 연장부(92)로 인한 직경의 증가에 의해 발생하는 구조적 불안정을 방지하여 구조적인 안정성 확보 및 제2 말뚝부(9)의 수평저항성이 증가하게 된다.

도 11은 말뚝부 및 보조 긴장부의 고정쐐기에 적용되는 보호캡의 예시도이다.

보호캡(10)은 도 11에 도시된 바와 같이, 말뚝부(2)에 설치된 고정쐐기(51) 또는 보조 긴장부(7)의 고정쐐기(741)를 감싸도록 설치된다.

이때 설명의 편의를 위해 말뚝부(2)에 설치된 보호캡(10)을 예를 들어 설명하도록 한다.

보호캡(10)은 긴장재(5)의 상단부, 고정쐐기(51) 및 고정쐐기 삽입부(32)를 감싸도록 설치됨으로써 외력에 의해 고정쐐기(51)가 가압되어 긴장재(5)의 긴장력이 감소되는 것을 방지한다.

또한 보호캡(10)에는 계측심 고정장치(11) 및 계측심(12)이 설치된다.

계측심 고정장치(11)는 고정쐐기(51)의 유동을 감지할 수 있는 계측심을 보호캡(10)에 고정하는 장치이며, 중공원통 형상으로 형성되며, 보호캡(10)의 상면에 내외면을 관통하도록 설치된다.

이러한 계측심 고정장치(11)는 내부의 중공에 계측심(12)이 삽입된다.

계측심(12)은 계측심 고정장치(11)의 중공에 삽입되도록 설치되어 상단부가 보호캡(10)의 외부로 돌출되도록 설치되며, 하단부가 고정쐐기(51)와 연결된다.

이러한 계측심(12)은 하단부가 고정쐐기(51)와 연결되어있기 때문에 고정쐐기(51)가 상향 또는 하향 이동되었을 때, 상단부의 높이가 변화되어 외부에서 고정쐐기(51)의 이상여부를 확인할 수 있기 때문에 말뚝부(2)의 긴장장치 이상유무를 확인할 수 있게 된다.

1 : 재인장 및 보강이 가능한 현장타설말뚝
2 : 말뚝부 21 : 철근망
3 : 지압판 31 : 관통공
4 : 쉬스관 5 : 긴장재
51 : 고정쐐기 6 : 구조물
7 : 보조 긴장부 71 : 연결판
72 : 보강판 73 : 보조 쉬스관
74 : 보조 긴장재 8 : 흙막이 벽체
9 : 제2 말뚝부 10 : 보호캡
11 : 계측심 고정장치 12 : 계측심

Claims (8)

1. 상부에 설치되는 구조물을 지지하기 위하여 지반에 설치되며, 내부에 긴장수단이 설치되는 말뚝부를 포함하는 현장타설말뚝에 있어서:
   판재 형상으로 형성되며, 상기 말뚝부의 상단면에 설치되되 상기 구조물의 하단부보다 큰 단면적을 갖으며 상기 구조물의 외주면과 상기 말뚝부의 외주면 사이에 관통공들이 형성되는 지압판;
   상기 말뚝부의 내부에 상하 길이방향으로 설치되며 상기 지압판의 관통공들에 연설되도록 상단부가 상기 관통공들에 각각 삽입되는 쉬스관들;
   상기 쉬스관들에 각각 삽입되어 상단부가 상기 쉬스관들의 상단부로부터 상향 돌출되고, 하단부가 상기 쉬스관들의 하단부로부터 하향 돌출되어 상기 말뚝부와 결합되는 긴장재들;
   상기 지압판의 관통공들 상부에 설치되며, 상기 긴장재의 상기 쉬스관들의 상단부로부터 상향 돌출된 상단부와 결합되어 상기 긴장재를 상향 인장시키는 긴장재 인장수단;
   상기 말뚝부의 내부에 설치된 긴장재가 파손되었을 때, 인접한 위치의 지반에 설치되는 보조 긴장부를 포함하고,
   상기 보조 긴장부는
   상하면을 관통하는 관통공들이 형성되는 판재 형상으로 형성되며, 상기 지압판과 결합되되, 결합 시 상기 관통공들의 하부에 지면이 위치하도록 설치되는 연결판;
   지반의 내부에 상하 길이방향으로 설치되며, 상단부가 상기 연결판의 관통공들에 삽입되는 보조 쉬스관들;
   상기 보조 쉬스관들에 각각 삽입되어 상단부가 상기 보조 쉬스관들의 상단부로부터 상향 돌출되고, 하단부가 상기 보조 쉬스관들의 하단부로부터 하향 돌출되는 보조 긴장재들;
   상기 보조 긴장재들의 상단부와 인접한 위치에 각각 설치되며, 상단부로부터 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 고정쐐기들을 포함하고,
   상기 연결판은
   판재 형상으로 형성되어 상기 연결판의 관통공들 직상부에 설치되며, 내부에 경사공이 형성되어 상기 보조 긴장재들의 고정쐐기가 삽입되는 고정쐐기 삽입부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.
2. 제1항에 있어서, 상기 긴장재 인장수단은
   상기 긴장재들의 상단부와 인접한 위치에 각각 설치되며, 상단부로부터 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 고정쐐기들;
   판재 형상으로 형성되어 상기 지압판의 관통공들의 직상부에 각각 설치되며, 내부에 상기 고정쐐기들이 삽입되는 경사공이 형성되는 고정쐐기 삽입부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.
3. 제2항에 있어서, 상기 고정쐐기 삽입부들 각각은
   내주면에 상기 경사공이 연장 형성되며, 외주면에 수나사산이 형성되는 나사산부가 상향 돌출되고,
   상기 나사산부의 외주면에는 내주면까지 관통되며, 상부로 갈수록 폭이 증가하는 조임공이 형성되고,
   상기 고정쐐기 삽입부는
   상기 나사산부에 체결된 너트가 상향 이동될수록 상기 조임공의 폭이 감소하여 상기 경사공의 직경이 감소되고,
   상기 고정쐐기 삽입부에 삽입된 고정쐐기는 상기 경사공의 직경이 감소될 때, 상향 이동되는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 말뚝부는
   원기둥 형상의 몸체부;
   하단부가 상기 몸체부의 상단부에 연결되며, 상부로 갈수록 직경이 증가되어 상단부의 직경이 상기 구조물의 하단부 직경보다 큰 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.
6. 제5항에 있어서, 상기 말뚝부는
   상기 몸체부 및 상기 연장부의 상부에 설치되며, 상기 구조물의 하단부를 감싸도록 설치되는 보강부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.
7. 제6항에 있어서, 상기 현장타설말뚝은
   상기 긴장재 인장수단의 고정쐐기 및 상기 보조 긴장부의 고정쐐기를 감싸도록 설치되는 보호캡들;
   중공 원통형상으로 형성되며, 상기 보호캡들의 내외면을 관통하도록 설치되는 계측심 고정장치들;
   상기 계측심 고정장치들의 중공에 각각 삽입되도록 설치되어 상단부가 상기 보호캡의 외부로 돌출되며, 하단부가 상기 보호캡 내부에 설치된 고정쐐기와 연결되는 계측심을 포함하고,
   상기 계측심은 상기 보호캡 내부에 설치된 고정쐐기가 상하방향으로 이동될 때 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.
8. 제7항에 있어서, 상기 보조 긴장부는
   흙막이 벽체에 설치되어 상기 흙막이 벽체의 지지력을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝.

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