KR102657183B1 - 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 말뚝 및 이를 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝 - Google Patents

사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 말뚝 및 이를 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 말뚝 및 이를 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝에 관한 것이다.
본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법은, 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 제1플랜지부(311)가 형성되어 있는 하부형틀(310)과, 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 상기 제1플랜지부(311)와 맞대어져 볼팅 결합되는 제2플랜지부(321)가 형성되어 있고 하부형틀(310)과의 사이로 충진공간(322)을 형성하는 상부형틀(320)과, 상기 하부형틀(310)과 상부형틀(320)이 볼팅 결합되어 형성된 일측의 원형 개구부에 체결되어 개구부를 차단하는 일측차단판(330)으로 이루어지되, 상기 일측차단판(330)에는 두 형틀(310,320) 내주면과 이격된 공간을 형성하면서 상기 충진공간(322)을 향해 돌출되어 말뚝 상부에 중공을 형성하기 위한 상부돌출부(331)가 형성되어 있으며, 상기 상부돌출부(331)에는 일측관체결부(332)가 돌출되어 있는 성형틀(300)을 준비하는 성형틀준비단계와; 철근을 조립하여 철근조립체(400)를 제조하는 철근조립단계와; 상기 철근조립체(400)를 충진공간(322)에 배치하여 상기 성형틀(300)에 연결하고, 상기 철근조립체(400) 일측 단부에 연결판(60)을 연결시키며, 쉬스관(20)의 일 단부를 상기 일측관체결부(332)에 체결시켜 성형틀(300)을 조립하는 성형틀조립단계와; 상기 성형틀(300) 내부로 몰탈을 주입한 후 양생시킨 다음 성형틀(300)을 해체하여 일측에는 일측에는 연결판(60)이 일체로 결합되어 있고, 타측에는 상부중공부(11)가 형성되어 있으며, 상부중공부(11)의 단부로부터 타측 단부까지 쉬스관(20)이 삽입되어 있는 말뚝본체(10)를 제조하는 성형단계와; 상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)을 상기 쉬스관(20)의 내부로 삽입한 다음 PC강봉(30)의 양 단부에 상부정착구(40)와 하부정착구(50)를 끼운 후 상부정착구(40)에 제1너트(42)를 체결하고, PC강봉(30)의 반대편에 하부정착구(50)를 체결하고 인장기(500)를 연결하여 인장기로 PC강봉(30)을 인장시킨 후, 제2너트(52)를 조여 고정시키는 강봉조립단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 상부만 중공 형태를 갖는 철근 콘크리트 구조로 이루어지고, 내부에 PC강봉이 포스트 텐션 방식으로 설치되어 축하중 및 수평력(휨, 모멘트)이 보강되어 구조적 안정성이 높을 뿐만 아니라 두부 보강을 위한 중공부를 형성함과 더불어 PC강봉은 중공부 하부에 위치하도록 함으로써 두부 정리시 PC강봉에 영향이 없어 포스트텐션의 손실이 방지되고, 두부 보강을 위한 중공부가 두부 보강시 콘크리트로 메워져 너트의 풀림이 방지되는 말뚝이 제공된다.

Description

사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 말뚝 및 이를 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝{concrete pile having post tension and haed reinforced hollow portion and manufacturing method of it, and reinforced pile with it}
본 발명은 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 말뚝 및 이를 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝에 관한 것이다.
상부 구조물의 하중을 하부의 견고한 지층 또는 암반에 전달시키기 위한 구조물 기초 형성을 위해서 파일(말뚝)이 시공된다.
기초의 형상은 구조물의 용도, 규모, 지반 조건 및 현장여건 등에 의해 정하여지며 기둥이나 보 등과 함께 구조물의 구조적 안전성을 담보하는 주요 구조부이다.
파일로 시공된 기초에는 상부 구조물의 연직 하중 뿐만 아니라 수평하중, 풍하중, 반복하중 등에도 작용하게 된다. 말뚝기초는 상부 구조물의 하중을 하부의 단단한 지반에 전달시켜 말뚝 선단에 있는 토층의 저항으로 부터 얻는 말뚝 선단지지력과, 말뚝 주면과 토층의 접촉면에서 발생되는 마찰저항을 이용한 주면마찰력의 합으로 구조물이 안전하게 지지되도록 한다.
이러한 기초를 구성하는 말뚝의 종류로는 나무말뚝, 콘크리트말뚝, 강관말뚝 등이 있다. 현재 나무말뚝은 거의 사용되지 않으며, 콘크리트말뚝, 강관말뚝이 주로 사용되고 있다.
강관말뚝은 말뚝의 재료로 철강을 사용하므로, 휨하중에 강하지만 말뚝 자재비가 고가이고 부식에 약한 단점이 있다.
이에 비하여 콘크리트 말뚝은 안정적이며 부식에 강하고 말뚝 자재비가 저렴하지만 강관에 비해 휨강성이 약한 단점이 있다.
따라서 수평저항이 크게 요구되는 해양구조물 기초, 교량 교대기초 등의 파일기초로는 휨강성이 우수한 강관말뚝이 많이 사용되며, 수평력이 적게 작용하여 말뚝에 휨응력이 적게 걸리는 구조물의 파일 기초는 콘크리트 말뚝이 주로 사용된다.
콘크리리트 말뚝이 가지는 단점인 약한 압축강도와 휨강성의 강화를 위하여 프리텐션 방식 콘크리트 말뚝(PRETENTIONED CONCRETE PILES)인 PC 파일과 PC 말뚝의 강도보다 더 강성이 강화된 PHC 파일(PRETENSION EDSPUN HIGH STRENGTH CONCRETE PILES)의 2종류가 현장에서 주로 사용되고 있다.
PHC 파일은 한국산업표준 "KS F4306 프리텐션방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝" 에 규정되어 있으며, PHC 파일은 기존의 PC 파일에 비하여 콘크리트 강도가 785MPa (800kg/cm2)를 넘는 고강도 콘크리트를 사용하기 때문에 설계 지지력이 크게 향상되었으며, 타격에 대한 저항력이 높아 파손이 적고, 경제적인 시공설계 및 조기출하가 가능하다는 장점이 있다.
PHC 파일을 제작하는 방법은, PC 강봉 또는 강선에 나선 원형근을 용접하여 케이지(cage)를 조립하는 단계; 몰드 형틀을 조립하는 단계; 콘크리트를 타설하는 단계; PC 강봉 또는 강선에 프리스트레스(prestress)를 제하하는 단계; 원심력을 이용하여 콘크리트를 다져 원심 성형하는 단계; 1차 양생 및 2차 양생하는 단계; 로 이루어진다.
이 과정으로 완성된 PHC 파일은 콘크리트 파일속 PC 강봉 또는 강선에 프리텐션(Pretention)이 작용하고 있어 압축강도가 우수한 고강도의 콘크리트 파일로 제품검사를 거친후 야적장에 적재를 해 놓았다가 건설 현장으로부터 주문을 받으면 해당하는 PHC 파일 또는 PC파일을 출하하게 된다.
PHC 파일 또는 PC파일과 같은 공장 제작한 프리텐션 방식(PRE-TENSIONING SYSTEM)의 프리스트레스 콘크리트 말뚝(PRE-STRESSED CONCRETE PILE)은 일정한 길이로 제작되는 기성말뚝이므로 현장에서 말뚝항타 또는 말뚝매입시 단단한 지지층 또는 암반층 관입하기 위해 말뚝길이가 부족하면 기성말뚝을 연결 시공한다,
또한 말뚝이 남으면 지표면으로 돌출하게 되는데 말뚝의 돌출길이는 말뚝근입 위치마다 일정치 않으므로 구조물 바닥 슬라브 및 건축물 바닥 보와 연결을 위하여 돌출된 모든 말뚝을 일정한 높이로 절단해야만 한다.
이러한 이유로 말뚝 두부의 길이 조정을 위해 파쇄 또는 절단기에 의한 말뚝 절단시 말뚝 두부에서 일정구간까지 기존 PC강선 또는 강봉에 유지되어 있던 프리스트레스(Prestress)의 손실이 발생하게 되고 인장력 손실량 만큼 말뚝두부의 강도저하가 발생하게 된다.
프리스트레스(Prestress)의 감소범위는 PC강재의 종류, 시공상태에 따라 차이가 있지만 보통 PC강재 직경의 50배 또는 말뚝지름 만큼 감소하는 것으로 알려져 있으나, 현재까지 국내에서는 프리텐션 방식 콘크리트 말뚝의 두부 절단시 PC 강봉 또는 강선의 프리스트레스(Prestress) 손실에 의한 말뚝재료강도가 저하됨에도 불구하고 이를 반영한 설계 및 시공이 이루어지지 않은 실정이다.
포스트스트레스를 가해 만들어진 말뚝 역시 시공 후 절단하고 다시 정착구 등을 부착하여 재긴장 해야 하는데 이러한 과정은 사실상 불가능에 가깝다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 기술로, 말뚝 두부 절단시 프리스트레스 손실이 방지되는 프리스트레스 콘크리트 말뚝"(한국 등록특허공보 제10-2249717호, 특허문헌 1)에서는 PHC파일에 매입되는 강선에 돌기 형상의 고정장치를 일정 간격으로 결합시켜 제조함으로써 말뚝 두부 정리 후 남아 있는 강선과 결합된 고정장치가 프리스트레스 유지를 위한 지지장치 기능을 대신하도록 하여 프리스트레스의 손실을 방지하고자 한 바 있다.
하지만 상기 고정장치만으로는 프리스트레스 손실의 억제를 최대화하기는 어렵다.
또한, 상부로부터 하부까지 중앙이 중공된 상기 PHC파일은 말뚝 축하중 및 휨모멘트에 대한 저항이 부족한 문제도 있다.
KR 10-2249717 (2021.05.03)
본 발명은 상기한 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 상부만 중공 형태를 갖는 철근 콘크리트 구조로 이루어지고, 내부에 PC강봉이 포스트 텐션 방식으로 설치되어 수평력(휨, 모멘트)이 보강되어 구조적 안정성이 높을 뿐만 아니라 두부 보강을 위한 중공부를 형성함과 더불어 PC강봉은 중공부 하부에 위치하도록 함으로써 두부 정리시 PC강봉에 영향이 없어 포스트텐션의 손실이 방지되고, 두부 보강을 위한 중공부가 두부 보강시 콘크리트로 메워져 너트 및 강봉고정구의 풀림이 방지되는 말뚝을 제공하려는 것이다.
본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법은 상기한 과제를 해결하기 위하여, 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 제1플랜지부(311)가 형성되어 있는 하부형틀(310)과, 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 상기 제1플랜지부(311)와 맞대어져 볼팅 결합되는 제2플랜지부(321)가 형성되어 있고 하부형틀(310)과의 사이로 충진공간(322)을 형성하는 상부형틀(320)과, 상기 하부형틀(310)과 상부형틀(320)이 볼팅 결합되어 형성된 일측의 원형 개구부에 체결되어 개구부를 차단하는 일측차단판(330)으로 이루어지되, 상기 일측차단판(330)에는 두 형틀(310,320) 내주면과 이격된 공간을 형성하면서 상기 충진공간(322)을 향해 돌출되어 말뚝 상부에 중공을 형성하기 위한 상부돌출부(331)가 형성되어 있으며, 상기 상부돌출부(331)에는 일측관체결부(332)가 돌출되어 있는 성형틀(300)을 준비하는 성형틀준비단계와; 철근을 조립하여 철근조립체(400)를 제조하는 철근조립단계와; 상기 철근조립체(400)를 충진공간(322)에 배치하여 상기 성형틀(300)에 연결하고, 상기 철근조립체(400) 일측 단부에 연결판(60)을 연결시키며, 쉬스관(20)의 일 단부를 상기 일측관체결부(332)에 체결시켜 성형틀(300)을 조립하는 성형틀조립단계와; 상기 성형틀(300) 내부로 몰탈을 주입한 후 양생시킨 다음 성형틀(300)을 해체하여 일측에는 일측에는 연결판(60)이 일체로 결합되어 있고, 타측에는 상부중공부(11)가 형성되어 있으며, 상부중공부(11)의 단부로부터 타측 단부까지 쉬스관(20)이 삽입되어 있는 말뚝본체(10)를 제조하는 성형단계와; 상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)을 상기 쉬스관(20)의 내부로 삽입한 다음 PC강봉(30)의 양 단부에 상부정착구(40)와 하부정착구(50)를 끼운 후 상부정착구(40)에 제1너트(42)를 체결하고, PC강봉(30)의 반대편에 하부정착구(50)를 체결하고 인장기(500)를 연결하여 인장기로 PC강봉(30)을 인장시킨 후, 제2너트(52)를 조여 고정시키는 강봉조립단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 철근조립체(400)는 다수 개의 길이방향철근(410)과 상기 길이방향철근(410)과 직교한 방향으로 길이방향철근(410)을 감싸는 띠형철근(420)으로 이루어져 있으며, 상기 일측차단판(330)에는 상기 길이방향철근(410)의 단부가 끼워지는 철근삽입홈(333)이 형성되어 있고, 상기 연결판(60)에는 상기 철근조립체(400)의 반대편 단부가 끼워지는 관상의 철근삽입부재가 설치되거나 삽입공(61)이 형성되어 있어, 철근조립단계에서, 길이방향철근(410)의 양 단부가 철근삽입홈(333) 및 삽입공(61)에 끼워짐으로써 성형틀(300) 내에 설치되는 철근조립체(400)의 위치가 가이드되도록 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 PC강봉(30)의 상부가 내측으로 끼워지는 관상의 강봉체결부(71)와, 상기 강봉체결부(71)의 상부에 연결되어 있는 판상의 형태를 취하고, 철근관통공(72a)이 둘레를 따라 형성되어 있는 철근가이드부(72)로 구성된 철근가이드부재(70)를 PC강봉(30)에 끼워 설치하고, 다수 개의 수직철근(610)과, 수직철근(610)을 감싸는 띠형철근(620)으로 이루어진 두부보강철근(600)을 준비하여 상기 수직철근(610) 하부를 상기 철근관통공(72a)에 관통시키는 보강철근설치단계;가 더 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 일측차단판(330)의 상부돌출부(331)의 외주면 둘레를 따라 내측으로 패인 걸림턱성형홈(334)이 형성되어 있어, 상기 성형단계에서 말뚝본체(10)의 상부중공부(11) 내주면에 중앙을 향해 돌출된 걸림턱(14)이 형성되도록 하고, 상기 두부보강철근(600)에는 상기 수직철근(610) 또는 띠형철근(620)에 연결된 채 양 단부가 띠형철근(620) 외곽으로 돌출된 안착부재(630)가 구비되어, 상기 보강철근설치단계에서 안착부재(630)로 하여금 상기 걸림턱(14)에 안착되되, 양 단부가 상부중공부(11)의 벽면에 지지되도록 함으로써 두부보강철근(600)의 위치를 보조적으로 가이드하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 성형틀준비단계에서, 상기 걸림턱성형홈(334)을 감싸는 반원형의 금속 판으로 이루어진 용접보조판(350)을 준비한 후 상기 성형틀조립단계에서 용접보조판(350)을 상기 걸림턱성형홈(334)에 끼워 조립하되, 상기 용접보조판(350)에는 외측으로 돌출되어 있되, 단부가 확경된 이탈방지돌기(351)가 형성되어 상기 성형단계에서 상기 돌기(351)가 상부중공부(11) 둘레의 말뚝본체(10)에 일체로 삽입되어 용접보조판(350)을 말뚝본체(10)에 일체로 결합되도록 하고, 상기 보강철근설치단계에서 안착부재(630)를 상기 용접보조판(350)에 용접 고정시키켜 두부보강철근(600)의 위치를 고정시키도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝은 상기 제조 방법에 의해 제조되어, 상단 중앙으로 하방으로 일정한 길이만큼 일정한 내경의 상부중공부(11)가 형성되어 있고, 상부가 상기 상부중공부(11)의 하부와 연통되며 상부중공부(11)의 내경보다 작은 내경을 가져 상부중공부(11)와의 사이로 단턱(13)을 형성하고 하단까지 연장된 하부중공부(12)가 형성되어 있으며, 철근 콘크리트 재질로 이루어진 말뚝본체(10)와; 상기 하부중공부(12)의 내주면에 일체로 결합되어 있으며 내부에 강봉삽입공간(21)이 형성되어 있는 쉬스관(20)과; 상기 쉬스관(20)의 강봉삽입공간(21)에 삽입되어 있고 상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)과; 상기 PC강봉(30)이 관통하는 제1관통공(41)이 형성되어 있으며, 제1관통공(41)의 하부 외주면이 상기 단턱(13)에 지지되고, 상부에 제1너트(42)가 체결되는 상부정착구(40)와; 상기 PC강봉(30)이 관통하는 제2관통공(51)이 형성되어 있으며, 제2관통공(51)의 상부 외주면이 상기 하부중공부(12) 둘레의 말뚝본체(10) 바닥면에 지지되고, 하부에 제2너트(52)가 체결되는 하부정착구(50)와; 상기 말뚝본체(10)의 하단에 일체로 결합되어 있으며, 하부의 말뚝과 용접 결합되는 연결판(60);을 포함하여 구성된다.
본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝을 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝은, 상기 철근 콘크리트 말뚝(100)과; 내부에 중공이 형성되어 있으며 상부에 보조연결판(210)이 설치되어 있고, 상기 보조연결판(210)을 통해 상기 철근 콘크리트 말뚝(100)의 연결판(60)과 맞대어져 용접 결합되는 PHC 말뚝(200);을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 상부만 중공 형태를 갖는 철근 콘크리트 구조로 이루어지고, 내부에 PC강봉이 포스트 텐션 방식으로 설치되어 수평력(휨, 모멘트)이 보강되어 구조적 안정성이 높을 뿐만 아니라 두부 보강을 위한 중공부를 형성함과 더불어 PC강봉은 중공부 하부에 위치하도록 함으로써 두부 정리시 PC강봉에 영향이 없어 포스트텐션의 손실이 방지되고, 두부 보강을 위한 중공부가 두부 보강시 콘크리트로 메워져 너트의 풀림이 방지되는 말뚝이 제공된다.
도 1은 본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝 및 이 말뚝을 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝을 나타낸 부분 절단 분해사시도.
도 2는 본 발명의 말뚝 제조 방법을 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명에서 철근 콘크리트 말뚝과 PHC 말뚝을 결합하는 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에서 두부 정리 및 보강철근 배근 및 기초콘크리트 타설 단계를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에서 보강철근의 설치 위치를 가이드하는 수단을 나타낸 부분 절단 사시도.
도 6은 본 발명에서 성형틀을 기립한 상태에서 철근 콘크리트 말뚝을 제조하는 상태를 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
1. 성형틀준비단계
도 2, 6에 도시된 바와 같은 성형틀(300)을 준비한다.
도 2에 도시된 성형틀(300)은 뉘인 상태에서 몰탈을 주입하는 방식으로 하부형틀(310), 상부형틀(320), 일측차단판(330), 타측차단판(340)으로 구성되어 있고, 도 6에 도시된 성형틀(300)은 기립된 상태에서 몰탈을 주입하는 방식으로 타측차단판(340)이 배제되어 있다.
도 2에 도시된 성형틀(300)을 설명하면 다음과 같다.
하부형틀(310)은 도시된 바와 같이 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 제1플랜지부(311)가 형성되어 있다.
상부형틀(320) 역시 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 상기 제1플랜지부(311)와 맞대어져 볼팅 결합되는 제2플랜지부(321)가 형성되어 있다.
이러한 상부형틀(320)은 하부형틀(310)과 결합된 상태에서 하부형틀(310)과의 사이로 충진공간(322)을 형성한다.
더하여, 몰탈 주입을 위한 몰탈주입구(323)가 상부에 형성되어 있다.
몰탈주입구(323)는 다른 부분에 형성될 수도 있다.
일측차단판(330)은 상기 하부형틀(310)과 상부형틀(320)이 볼팅 결합되어 형성된 일측의 원형 개구부에 체결되어 개구부를 차단한다.
도면에는 체결 수단이 도시되어 있지 않으나 이는 공지의 볼트 등을 통한 결합 수단이 적용될 수 있도록 설계될 수 있다 할 것이다.
타측차단판(340)은 상기 일측차단판(330)이 설치되는 위치의 반대편 개구부에 체결되어 개구부를 차단도록 이루어져 있다.
이때, 상기 일측차단판(330)에는 두 형틀(310,320) 내주면과 이격된 공간을 형성하면서 상기 충진공간(322)을 향해 돌출되어 말뚝 상부에 중공을 형성하기 위한 상부돌출부(331)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
더 나아가 쉬스관(20) 설치가 용이하게 이루어질 수 있도록 일측차단판(330)의 상부돌출부(331)에는 일측관체결부(332)가 돌출되어 쉬스관(20)이 내측으로 끼워지도록 구성될 수 있다.
타측차단판(340)에는 다른 말뚝과 용접 결합을 위한 연결판(60)이 체결되어 있다.
연결판(60)의 설치가 용이해질 수 있도록 타측차단판(340)의 내측 표면에는 중앙과 외곽 사이에 턱을 경계로 한 차단판안착부(341)가 형성되어 있다.
이러한 구성은 연결판(60)을 간편하게 중앙에 맞춰 정위치시킬 수 있게 된다.
한편, 연결판(60)의 중앙에는 충진공간(322)을 향해 돌출된 타측관체결부(342)가 형성되어 쉬스관(20)의 타측이 끼워지도록 구성되어 있다.
도 6에 도시된 성형틀(300)은 기립시 일측차단판(330)이 바닥측에 위치시키는 타입으로 상부의 타측차단판(330)은 배제되며, 몰탈주입구(323) 역시 배제된다.
2. 철근조립단계
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 다수 개의 길이방향철근(410)과 상기 길이방향철근(410)과 직교한 방향으로 길이방향철근(410)을 감싸는 띠형철근(420)으로 이루어져 있는 철근조립체(400)를 제조한다.
이때, 상기 상기 일측차단판(330)에는 상기 길이방향철근(410)의 단부가 끼워지는 철근삽입홈(333)이 형성되어 있고, 상기 연결판(60)에는 상기 철근조립체(400)의 반대편 단부가 끼워지는 관상의 철근삽입부재(61)가 설치될 수 있다.
이 경우 길이방향철근(410)의 양 단부가 철근삽입홈(333) 및 삽입공(61)에 끼워짐으로써 성형틀(300) 내에 설치되는 철근조립체(400)의 위치가 간편하게 가이드되어 센터 정렬이 간편하게 이루어질 수 있다.
3. 성형틀조립단계
도 2와 같은 와식 몰탈 주입 방식의 경우 상기 철근조립체(400)를 충진공간(322)에 배치하고, 쉬스관(20)의 양 단부를 상기 일측관체결부(332) 및 타측관체결부(342)에 체결시킨 다음 상부형틀(310), 하부형틀(320)을 서로 맞대어 볼트 결합고, 양측에 일측차단판(330) 및 타측차단판(340)을 볼트 결합시켜 성형틀(300)을 조립한다.
도 6과 같은 기립식 몰탈 주입 방식은 일측차단판(330)이 바닥면에 위치한 상태가 되도록 하되 철근조립체(400) 상측의 수직철근에 연결판(60)을 연결시키고, 쉬스관(20)의 일 단부만 상기 일측관체결부(332)에 체결시켜 조립한다.
4. 성형단계
상기 몰탈주입구(323)로 몰탈을 주입한 후 양생시킨 다음 성형틀(300)을 해체하여 말뚝본체(10)를 제조한다.
탈형시 연결판(10)은 말뚝본체(10)에 결합된 상태로 성형틀(300)로부터 탈거된다.
또, 반대편에는 상기 상부돌출부(331)가 위치한 부분에 상부중공부(11)가 형성된다.
또한, 일측관체결부(332) 및 타측관체결부(342)에 양 단부가 끼워져 있던 쉬스관(20)은 일측차단판(330) 및 타측차단판(340)이 탈거됨에 따라 상부중공부(11)와 내부가 연통된 채 말뚝본체(10)에 일체로 결합된 상태로 설치되게 된다.
즉, 상부중공부(11)의 단부로부터 타측 단부까지 쉬스관(20)이 삽입되어 있게 된다.
5. 강봉조립단계
상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)을 상기 쉬스관(20)의 내부로 삽입한 다음 PC강봉(30)의 양 단부에 상부정착구(40)와 하부정착구(50)를 끼운 후 상부정착구(40)에 제1너트(42)를 체결하고, PC강봉(30)의 반대편에 하부정착구(50)를 체결하고 인장기(500)를 연결하여 인장기로 PC강봉(30)을 인장시킨 후, 제2너트(52)를 조여 고정시킨다.
도면을 보면 제1너트(42) 및 제2너트(52)는 두 개로 이루어진 것을 알 수 있다.
이렇게 이중 너트로 구성할 경우 종래의 쐐기 방식 구조에 비해 풀림을 가일층 방지해줄 수 있게 된다.
6. 보강철근설치단계
두부보강철근(600)을 설치하는 보강철근설치단계가 추가로 진행될 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 PC강봉(30)의 상부가 내측으로 끼워지는 관상의 강봉체결부(71)와, 상기 강봉체결부(71)의 상부에 연결되어 있는 판상의 형태를 취하고, 철근관통공(72a)이 둘레를 따라 형성되어 있는 철근가이드부(72)로 구성된 철근가이드부재(70)를 PC강봉(30)에 끼워 설치한다.
그런 다음 다수 개의 수직철근(610)과, 수직철근(610)을 감싸는 띠형철근(620)으로 이루어진 두부보강철근(600)을 준비하여 상기 수직철근(610) 하부를 상기 철근관통공(72a)에 관통시킨다.
이러한 구성은 간편하게 두부보강철근(600)이 간편하게 설치되어 있어 두부 보강 공정이 신속히 이루어질 수 있게 된다.
이러한 철근가이드부재(70)의 설치는 두부 커팅 전에도 가능하나, 두부 커팅 후에 적용되는 것이 보다 효율적이다.
이때, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 성형틀(300)을 구성하는 일측차단판(330)은 상부돌출부(331)의 외주면 둘레를 따라 내측으로 패인 걸림턱성형홈(334)이 형성되어 있어 상기 성형단계에서 말뚝본체(10)의 상부중공부(11) 내주면에 중앙을 향해 돌출된 걸림턱(14)이 형성되도록 할 수 있다.
이 경우 상기 두부보강철근(600)에는 상기 수직철근(610) 또는 띠형철근(620)에 연결된 채 양 단부가 띠형철근(620) 외곽으로 돌출된 안착부재(630)가 구비되어, 상기 안착부재(630)로 하여금 상기 걸림턱(14)에 안착되되, 양 단부가 상부중공부(11)의 벽면에 지지되도록 함으로써 두부보강철근(600)의 위치를 보조적으로 가이드하도록 할 수 있다.
더 나아가, 성형틀준비단계에서 도 5에 도시된 것처럼 상기 걸림턱성형홈(334)을 감싸는 반원형의 금속 판으로 이루어진 용접보조판(350)을 준비하고, 상기 성형틀조립단계에서 용접보조판(350)을 상기 걸림턱성형홈(334)에 끼워 조립할 수 있다.
이때, 상기 용접보조판(350)에는 외측으로 돌출되어 있되, 단부가 확경된 이탈방지돌기(351)가 형성되어 상기 성형단계에서 상기 돌기(351)가 상부중공부(11) 둘레의 말뚝본체(10)에 일체로 삽입되어 용접보조판(350)을 말뚝본체(10)에 일체로 결합되도록 할 수 있다.
이 경우 보강철근설치단계에서 안착부재(630)를 상기 용접보조판(350)에 용접 고정시키켜 두부보강철근(600)의 위치를 고정키도록 하여 두부보강철근(600)의 중간 및 상부 위치를 안정적으로 유지케 할 수 있다.
상기한 제조 방법에 의해 제조된 본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝은 도 1 등에 도시되어 있는 바와 같이, 상단 중앙으로 하방으로 일정한 길이만큼 일정한 내경의 상부중공부(11)가 형성되어 있고, 상부가 상기 상부중공부(11)의 하부와 연통되며 상부중공부(11)의 내경보다 작은 내경을 가져 상부중공부(11)와의 사이로 단턱(13)을 형성하고 하단까지 연장된 하부중공부(12)가 형성되어 있으며, 철근 콘크리트 재질로 이루어진 말뚝본체(10)를 포함한다.
또, 상기 하부중공부(12)의 내주면에 일체로 결합되어 있으며 내부에 강봉삽입공간(21)이 형성되어 있는 쉬스관(20)이 구비되어 있고, 상기 쉬스관(20)의 강봉삽입공간(21)에 삽입되어 있고 상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)을 포함한다.
또한, 상기 PC강봉(30)이 관통하는 제1관통공(41)이 형성되어 있으며, 제1관통공(41)의 하부 외주면이 상기 단턱(13)에 지지되고, 상부에 제1너트(42)가 체결되는 상부정착구(40)를 포함하고, 상기 PC강봉(30)이 관통하는 제2관통공(51)이 형성되어 있으며, 제2관통공(51)의 상부 외주면이 상기 하부중공부(12) 둘레의 말뚝본체(10) 바닥면에 지지되고, 하부에 제2너트(52)가 체결되는 하부정착구(50)를 포함하여 구성된다.
더불어, 상기 말뚝본체(10)의 하단에 일체로 결합되어 있으며, 하부의 말뚝과 용접 결합되는 연결판(60)을 포함하여 구성된다.
이때, 도 1의 좌측에 도시된 바와 같이 말뚝본체(10)의 중앙 바닥면이 상기 연결판(60)의 하단과 수평으로 일직선이 되도록 하여 하부정착구(50)가 하부로 돌출되도록 할 수도 있고, 우측에 도시된 바와 같이 연결판(60)의 하단보다 높게 위치하여 하부정착구(50)가 설치될 홈을 형성하여 이 홈에 삽입된 상태가 될 수도 있다.
운반 설치 과정에서의 손상 방지 차원에서 볼 때 도면의 좌측보다 우측의 실시예가 보다 바람직하다 하겠다.
또한, 도 1 등에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝을 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝은, 상기한 말뚝(100)과, 내부에 중공이 형성되어 있으며 상부에 보조연결판(210)이 설치되어 있고, 상기 보조연결판(210)을 통해 상기 철근 콘크리트 말뚝(100)의 연결판(60)과 맞대어져 용접 결합되는 PHC 말뚝(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 말뚝의 시공은 직항타, 천공후 항타 등의 방식으로 말뚝을 항타한 후, 두부를 커팅하여 정리한 다음, 두부보강철근을 설치한 후, 기초콘크리트(700)를 타설하여 도 4의 우측과 같은 설치 상태가 되도록 진행된다.
이 경우 PC강봉(30)이 기초콘크리트와 일체화되어 정착구의 풀림이 완전히 방지되게 된다.
만일 현장 타설 시공에 적용하고자 할 경우 지반을 천공 및 굴착한 후, 케이싱을 설치한 다음, 철근망을 설치하고, 쉬스관 및 PC강봉을 설치한 다음, 콘크리트를 타설한 후 양생한 다음, PC강봉을 긴장하여 정착시키는 것으로 진행될 수 있다.
10 : 말뚝본체 11 : 상부중공부
12 : 하부중공부 13 : 단턱
14 : 걸림턱 20 : 쉬스관
21 : 강봉삽입공간 30 : PC강봉
31, 32 : 나사산 40 : 상부정착구
41 : 제1관통공 42 : 제1너트
50 : 하부정착구 51 : 제2관통공
52 : 제2너트 60 : 연결판
61 : 삽입공 70 : 철근가이드부재
71 : 강봉체결부 72 : 철근가이드부
100 : 철근 콘크리트 말뚝 200 : PHC 말뚝
210 : 보조연결판 300 : 성형틀
310 : 하부형틀 311 : 제1플랜지부
320 : 상부형틀 321 : 제2플랜지부
322 : 충진공간 323 : 몰탈주입구
330 : 일측차단판 331 : 상부돌출부
332 : 일측관체결부 333 : 철근삽입홈
334 : 걸림턱성형홈 340 : 타측차단판
341 : 차단판안착부 342 : 타측관체결부
350 : 용접보조판 351 : 돌기
400 : 철근조립체 410 : 길이방향철근
420 : 띠형철근 500 : 인장기
600 : 두부보강철근 610 : 수직철근
620 : 띠형철근 630 : 안착부재
700 : 기초콘크크리트

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법에 있어서,
    반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 제1플랜지부(311)가 형성되어 있는 하부형틀(310)과, 반원형의 단면 형상을 가지며 양측 외곽에 상기 제1플랜지부(311)와 맞대어져 볼팅 결합되는 제2플랜지부(321)가 형성되어 있고 하부형틀(310)과의 사이로 충진공간(322)을 형성하는 상부형틀(320)과, 상기 하부형틀(310)과 상부형틀(320)이 볼팅 결합되어 형성된 일측의 원형 개구부에 체결되어 개구부를 차단하는 일측차단판(330)으로 이루어지되, 상기 일측차단판(330)에는 두 형틀(310,320) 내주면과 이격된 공간을 형성하면서 상기 충진공간(322)을 향해 돌출되어 말뚝 상부에 중공을 형성하기 위한 상부돌출부(331)가 형성되어 있으며, 상기 상부돌출부(331)에는 일측관체결부(332)가 돌출되어 있는 성형틀(300)을 준비하는 성형틀준비단계와;
    철근을 조립하여 철근조립체(400)를 제조하는 철근조립단계와;
    상기 철근조립체(400)를 충진공간(322)에 배치하여 상기 성형틀(300)에 연결하고, 상기 철근조립체(400) 일측 단부에 연결판(60)을 연결시키며, 쉬스관(20)의 일 단부를 상기 일측관체결부(332)에 체결시켜 성형틀(300)을 조립하는 성형틀조립단계와;
    성형틀(300) 내부로 몰탈을 주입한 후 양생시킨 다음 성형틀(300)을 해체하여 일측에는 일측에는 연결판(60)이 일체로 결합되어 있고, 타측에는 상부중공부(11)가 형성되어 있으며, 상부중공부(11)의 단부로부터 타측 단부까지 쉬스관(20)이 삽입되어 있는 말뚝본체(10)를 제조하는 성형단계와;
    상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)을 상기 쉬스관(20)의 내부로 삽입한 다음 PC강봉(30)의 양 단부에 상부정착구(40)와 하부정착구(50)를 끼운 후 상부정착구(40)에 제1너트(42)를 체결하고, PC강봉(30)의 반대편에 하부정착구(50)를 체결하고 인장기(500)를 연결하여 인장기로 PC강봉(30)을 인장시킨 후, 제2너트(52)를 조여 고정시키는 강봉조립단계;를 포함하여 구성되되,

    상기 철근조립체(400)는 다수 개의 길이방향철근(410)과 상기 길이방향철근(410)과 직교한 방향으로 길이방향철근(410)을 감싸는 띠형철근(420)으로 이루어져 있으며,
    상기 일측차단판(330)에는 상기 길이방향철근(410)의 단부가 끼워지는 철근삽입홈(333)이 형성되어 있고, 상기 연결판(60)에는 상기 철근조립체(400)의 반대편 단부가 끼워지는 관상의 철근삽입부재가 설치되거나 삽입공(61)이 형성되어 있어,
    철근조립단계에서, 길이방향철근(410)의 양 단부가 철근삽입홈(333) 및 삽입공(61)에 끼워짐으로써 성형틀(300) 내에 설치되는 철근조립체(400)의 위치가 가이드되도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는,
    사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 PC강봉(30)의 상부가 내측으로 끼워지는 관상의 강봉체결부(71)와, 상기 강봉체결부(71)의 상부에 연결되어 있는 판상의 형태를 취하고, 철근관통공(72a)이 둘레를 따라 형성되어 있는 철근가이드부(72)로 구성된 철근가이드부재(70)를 PC강봉(30)에 끼워 설치하고,
    다수 개의 수직철근(610)과, 수직철근(610)을 감싸는 띠형철근(620)으로 이루어진 두부보강철근(600)을 준비하여 상기 수직철근(610) 하부를 상기 철근관통공(72a)에 관통시키는 보강철근설치단계;가 더 진행되는 것을 특징으로 하는,
    사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 일측차단판(330)의 상부돌출부(331)의 외주면 둘레를 따라 내측으로 패인 걸림턱성형홈(334)이 형성되어 있어,
    상기 성형단계에서 말뚝본체(10)의 상부중공부(11) 내주면에 중앙을 향해 돌출된 걸림턱(14)이 형성되도록 하고,
    상기 두부보강철근(600)에는 상기 수직철근(610) 또는 띠형철근(620)에 연결된 채 양 단부가 띠형철근(620) 외곽으로 돌출된 안착부재(630)가 구비되어,
    상기 보강철근설치단계에서 안착부재(630)로 하여금 상기 걸림턱(14)에 안착되되, 양 단부가 상부중공부(11)의 벽면에 지지되도록 함으로써 두부보강철근(600)의 위치를 보조적으로 가이드하도록 하는 것을 특징으로 하는,
    사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 성형틀준비단계에서,
    상기 걸림턱성형홈(334)을 감싸는 반원형의 금속 판으로 이루어진 용접보조판(350)을 준비한 후
    상기 성형틀조립단계에서 용접보조판(350)을 상기 걸림턱성형홈(334)에 끼워 조립하되,
    상기 용접보조판(350)에는 외측으로 돌출되어 있되, 단부가 확경된 이탈방지돌기(351)가 형성되어 상기 성형단계에서 상기 돌기(351)가 상부중공부(11) 둘레의 말뚝본체(10)에 일체로 삽입되어 용접보조판(350)을 말뚝본체(10)에 일체로 결합되도록 하고,
    상기 보강철근설치단계에서 안착부재(630)를 상기 용접보조판(350)에 용접 고정시키켜 두부보강철근(600)의 위치를 고정시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는,
    사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝의 제조 방법.
  6. 철근 콘크리트 말뚝에 있어서,
    제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조되어,
    상단 중앙으로 하방으로 일정한 길이만큼 일정한 내경의 상부중공부(11)가 형성되어 있고, 상부가 상기 상부중공부(11)의 하부와 연통되며 상부중공부(11)의 내경보다 작은 내경을 가져 상부중공부(11)와의 사이로 단턱(13)을 형성하고 하단까지 연장된 하부중공부(12)가 형성되어 있으며, 철근 콘크리트 재질로 이루어진 말뚝본체(10)와;
    상기 하부중공부(12)의 내주면에 일체로 결합되어 있으며 내부에 강봉삽입공간(21)이 형성되어 있는 쉬스관(20)과;
    상기 쉬스관(20)의 강봉삽입공간(21)에 삽입되어 있고 상부와 하부 외주면에 나사산(31, 32)이 형성되어 있는 PC강봉(30)과;
    상기 PC강봉(30)이 관통하는 제1관통공(41)이 형성되어 있으며, 제1관통공(41)의 하부 외주면이 상기 단턱(13)에 지지되고, 상부에 제1너트(42)가 체결되는 상부정착구(40)와;
    상기 PC강봉(30)이 관통하는 제2관통공(51)이 형성되어 있으며, 제2관통공(51)의 상부 외주면이 상기 하부중공부(12) 둘레의 말뚝본체(10) 바닥면에 지지되고, 하부에 제2너트(52)가 체결되는 하부정착구(50)와;
    상기 말뚝본체(10)의 하단에 일체로 결합되어 있으며, 하부의 말뚝과 용접 결합되는 연결판(60);을 포함하여 구성된,
    사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝.
  7. 휨 및 모멘트 보강 말뚝에 있어서,
    제 6항의 사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝(100)과;
    내부에 중공이 형성되어 있으며 상부에 보조연결판(210)이 설치되어 있고, 상기 보조연결판(210)을 통해 상기 철근 콘크리트 말뚝(100)의 연결판(60)과 맞대어져 용접 결합되는 PHC 말뚝(200);을 포함하여 구성된,
    사후 긴장 및 두부 보강 중공부가 구비된 철근 콘크리트 말뚝을 구비한 휨 및 모멘트 보강 말뚝.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130083552A (ko) * 2012-01-13 2013-07-23 송기용 Phc 파일 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 phc 파일
KR20140021460A (ko) * 2012-08-09 2014-02-20 (주)아리터 복합 파일 제조장치 및 제조방법
KR102249717B1 (ko) 2019-07-16 2021-05-07 한진희 말뚝 두부 절단시 프리스트레스 손실이 방지되는 프리스트레스 콘크리트 말뚝

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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