KR200392124Y1

KR200392124Y1 - 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판

Info

Publication number: KR200392124Y1
Application number: KR20-2005-0012315U
Authority: KR
Inventors: 허규판
Original assignee: 주식회사 삼성씨케이; 주식회사 삼성산업; 주식회사 삼성디와이; 주식회사 삼성엠케이
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2005-08-19

Abstract

본 고안은 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판에 관한 것이다. 본 고안에 따른 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판은, 중심에 통공이 형성되어 있는 원판형의 고정판 몸체; 상기 고정판 몸체 외주면상의 동일 원주상에 등간격으로 형성된 원형의 제1볼트결합공; 및 상기 제1볼트결합공 사이 사이에 형성된 복수개의 원형 제2볼트결합공;을 포함하여 이루어지며, 상기 제1볼트결합공은 상기 고강도 콘크리트 말뚝 내에 배근되는 프리스트레스 도입용 PC 강봉 말단의 코킹처리부에 끼워진 너트와 결합되도록 상기 고정판 몸체 상부로부터 제1볼트가 끼워지는 통로로 제공되며, 상기 제2볼트결합공은 상기 고강도 콘크리트 말뚝 내에 배근되는 보강근을 고정시키기 위한 부재 말단의 코킹처리부에 끼워진 너트와 결합되도록 상기 고정판 몸체 상부로부터 제2볼트가 끼워지는 통로로 제공되는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 내인장력, 내휨성이 개선되어, 상재 구조물의 특성, 하중조건, 시공시에 가해지는 응력조건, 시공 지반조건, 시공방법 및 시공 현장조건 등에 대한 구체적인 고려를 통하여 최적화된 고강도 콘크리트 말뚝을 제공할 수 있다.

Description

프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판{Plate for fixing of pretensioned spun high strength concrete piles}

본 고안은 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인장력을 도입하는 PC 강봉과 나란하게 배치되는 보강근을 고정시킬 수 있는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판에 관한 것이다.

지반 상부에 소정의 상재 구조물을 설치하기 위해서는 그 지반이 상재 구조물의 하중에 대한 충분한 지지력이 확보되어야 함은 자명하다. 지반 조건이나 상재 구조물의 하중 조건에 대응하여 충분한 지지력이 확보되지 않은 지반을 연약지반이라 한다. 따라서, 연약지반은 상재 구조물의 안정성과 침하 문제에 대한 대책이 상재 구조물 설치 이전에 마련되어야 하며, 이러한 사전 대책 중에 가장 보편적으로 사용되고 있는 방법이 향후 예측되는 상재 구조물의 하중을 지지층에 균등하고 안전하게 도달시키고자 선시공하는 말뚝 공법이다. 말뚝 공법은 미리 공장에서 생산된 기성의 콘크리트 말뚝을 디젤 헤머, 스팀헤머 또는 유압헤머 등을 사용하여 타격공법으로 시공하거나 지반을 천공한 후 매립시공하는 것이 가장 일반화된 방법이라 할 것이며, 시공의 편리성을 감안한다면, 실제 현장에서는 매립시공보다는 타격시공이 더 보편적으로 이용되고 있다.

연약지반을 강화하기 위해 사용되는 콘크리트 말뚝으로서, 고강도 콘크리트 말뚝이 보편적으로 사용되고 있는데, 한국 산업 규격(KS)에 따르면, 원심력을 응용하여 제조된 콘크리트의 압축 강도가 78.5N/㎟(800㎏f/㎠) 이상의 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝(이하, "PHC 말뚝"이라 함)이라 규정되어 있다. 상기 PHC 말뚝(Pretensioned spun high strength concrete piles)은 그 허용 압축응력이 종래의 PC 말뚝보다 크므로, 축 방향의 하중에 대한 지지력이 더욱 크며, 그 내부에 프리스트레스(prestress)가 균일하게 도입된 인장근이 포함되어 있어 휨 내력이 우수하고, 항타시 발생되는 반사파에 의한 인장 응력을 대부분 흡수하기 때문에 균열 발생의 우려가 적어 지반 내의 단단한 층에 대해서도 용이하게 관입이 이루어져 보다 깊게, 보다 단단한 지층에 대해서도 관입이 용이하게 이루어질 수 있는 이점이 있다. 또한, PHC 말뚝은 콘크리트 휨 인장응력이 크므로 축력과 수평력을 동시에 받은 내진 설계시 적합한 말뚝로서 연약지반 처리에 우수한 효과를 발현할 수 있는 장점이 있다.

종래의 PHC 말뚝은 그 바깥 지름에 따라 300㎜, 350㎜, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 및 1200으로 각각 구분하고, 유효 프리스트레스의 크기에 따라 A종, B종 및 C종(이하, 각각 A, B 및 C라 한다)으로 구분하고 있다.

이러한 콘크리트 말뚝을 선택함에 있어서는 상재 구조물의 특성이나 하중 조건을 감안한 적절한 항종의 설계가 필요하다. 그러나, 실제 작업 현장에서는 구체적 여러 조건이나 상황을 충분하게 고려하지 않고 한국 산업 규격에 따른 항종에 맞추어 제작된 기성의 콘크리트 말뚝, 특히 A종의 콘크리트 말뚝이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 비록 한국 산업 규격에 부합되는 콘크리트 말뚝이라 하여도, 실제 시공이 이루어지고 있는 시공 현장 조건에 최적화된 것이라 볼 수 없으며, 특히 중요 구조물이 아닌 일반 공장이나 주택 부지의 조성시 이러한 구체적인 조건에 대한 고려가 충분하게 이루어지지 않고 있다. 이로 인하여, 단순한 지반 공사가 이루어진 후, 축조된 상재 구조물에 지진 등의 외력이 작용하는 경우에는 구조물에 상당한 손상이나 파괴가 수반될 위험성이 내재되어 있음을 부인하기 어렵다 할 것이다.

또한, 콘크리트 말뚝은 시공이 종료된 후, 말뚝에 가해지는 하중 조건도 중요하지만, 시공시에 말뚝에 가해지는 응력 조건도 충분히 고려한 상태에서 말뚝의 항종이 선택되어야 하지만, 실제 시공 현장에서는 이러한 고려를 거의 하지 않고 있는 것이 업계의 관행이라 할 것이다. 그런데, 실제 말뚝을 시공할 때, 말뚝에 가해지는 과도한 응력이 발생함으로 인해 말뚝이 휘거나 말뚝에 횡균열이 발생하고 있음에도 불구하고 이러한 말뚝의 파손 현상에 대해서는 시각적으로 포착되지 않는 점으로 인해 그 위험성이 무시되거나 간과되고 있다.

한편, 콘크리트 말뚝의 선택에 있어서 가장 중요한 요소라 할 수 있는 시공되는 지반의 조건과 관련하여, 선택된 말뚝에 가해지는 하중 조건만을 고려하여 말뚝을 선택함으로 인해, 시공 지반의 상황에 대한 말뚝 파손을 충분하게 예측하지 못한 상태에서 발생된 응력으로 인하여 시공 결과가 부실로 연결되는 문제가 빈발하고 있다.

콘크리트 말뚝은 말뚝을 시공하는 방법에 따라서도 그 선택의 결과를 달리하여야 한다. 말뚝 시공시 말뚝에 가해지는 응력은 시공 방법에 따라 상이함에도 불구하고 현재 시공시 말뚝 선택의 기준을 상부 구조물의 하중 조건만을 고려하고 있는 것이 보편화된 현실이며, 이로 인해 콘크리트 말뚝 시공 불량의 원인이 되고 있다.

마지막으로, 시공 현장의 평탄화 조건 등이 불량한 경우로서, 특히 콘크리트 말뚝의 길이가 10m 이상인 경우에는 이를 운반하는 과정에서 허용 응력을 초과하는 휨응력이 발생함으로 인하여 시각적으로 포착되지 않는 내부적인 말뚝의 손상이 발생할 수도 있지만, 이러한 구체적인 현장 작업 조건에 따른 말뚝 자체의 결함 요인 등에 대해서는 실질적인 고려 등을 행하지 않고 시공 불량의 원인이 내재되어 있는 말뚝을 그대로 시공하고 있는 것도 업계의 현실이라 할 것이다.

전술한 바와 같이 상재 구조물의 특성, 하중조건, 시공시에 가해지는 응력 조건, 시공 지반조건, 시공방법 및 시공 현장조건 등에 대한 구체적인 고려가 없이, 하중 조건 만을 고려하여 한국 산업 규격에 맞는 콘크리트 말뚝을 선택함으로 인해 발생되는 여러 문제점을 해결하기 위한 방법으로서는 한국 산업 규격에서 제시하고 있는 유형에 정합되는 콘크리트 말뚝보다는 구체적인 상황과 조건에 충분하게 부합될 수 있는 최적화된 콘크리트 말뚝을 제공함으로써, 경제성, 시공시의 불량 요인의 배제 등과 관련하여, 종래에 알려져 있는 고강도 콘크리트 말뚝 구조를 개선하기 위한 노력이 관련 분야에서 지속적으로 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경에 기초하여 본 고안이 안출된 것이다.

전술한 종래의 문제점에 기초하여 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상재 구조물의 특성, 하중조건, 시공시에 가해지는 응력조건, 시공 지반조건, 시공방법 및 시공 현장조건 등에 대한 구체적인 고려를 통하여 최적화된 프리텐션 방식이 도입된 고강도 콘크리트 말뚝의 구조 개선, 특히 콘크리트 말뚝 내부에 배근되는 종래의 프리스트레스 도입용 PC 강봉 이외에도 보강근을 더 추가하고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판을 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 제시되는 본 고안에 따른 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판은, 중심에 통공이 형성되어 있는 원판형의 고정판 몸체; 상기 고정판 몸체 외주면상의 동일 원주상에 등간격으로 형성된 원형의 제1볼트결합공; 및 상기 제1볼트결합공 사이 사이에 형성된 복수개의 원형 제2볼트결합공;을 포함하여 이루어지며, 상기 제1볼트결합공은 상기 고강도 콘크리트 말뚝 내에 배근되는 프리스트레스 도입용 PC 강봉 말단의 코킹처리부에 끼워진 너트와 결합되도록 상기 고정판 몸체 상부로부터 제1볼트가 끼워지는 통로로 제공되며, 상기 제2볼트결합공은 상기 고강도 콘크리트 말뚝 내에 배근되는 보강근을 고정시키기 위한 부재 말단의 코킹처리부에 끼워진 너트와 결합되도록 상기 고정판 몸체 상부로부터 제2볼트가 끼워지는 통로로 제공되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강근을 고정시키기 위한 부재는 보강근 자체이거나 보강근에 길이확장을 위해 연결된 길이확장부재이면 바람직하며, 상기 원판형의 고정판 몸체의 상부면은 동일 평면을 이루고, 그 하부면은 상기 제1볼트결합공과 제2볼트결합공이 형성된 내측몸체부의 두께가 그 외측몸체부의 두께보다 두껍게 형성되어 원형상의 단차가 형성되어 있으면 바람직하며, 상기 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판 하부에 보강밴드가 더 구비되면 바람직하며, 상기 보강밴드는 상기 고정판에 고정결합되거나 이격결합될 수도 있다. 그리고, 상기 보강밴드의 측부에는 하나 이상의 엠보싱벨트가 형성되어 있으면 바람직하다.

이하, 본 고안을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 고안에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 고안에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 고안의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 한편, 본 명세서에서 '코킹처리'가 의미하는 바는, 강봉이나 강선의 선단부나 말단부를 압조하여 뭉툭한 헤드부를 형성시킴으로써, 소정의 관통홀을 강봉이나 강선이 자유롭게 관통되지만, 그 선단부나 말단부에 형성된 헤드부가 관통홀의 턱에 거치되어 고정이 이루어질 수 있도록 처리된 것을 뜻하며, 본 명세서에는 강봉이나 강선 등의 말단에 너트를 끼운 후, 코킹처리부를 형성하여, 상기 말단에 끼워진 너트가 그 말단으로 빠져나오지 못하게 하는 기능을 하도록 하였다.

도 1은 본 고안에 따른 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판의 일실시예에 대한 분해사시도이다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 원판형의 고정판(30)의 중심에 통공(30b)이 형성되어 있으며, 고정판 몸체(30a) 외주면상의 동일 원주상에 등간격으로 코킹처리된 프리스트레스 도입용 PC 강봉(31)의 말단에 끼워진 너트(32a)와 결합되는 제1볼트(32b)가 끼워지는 복수개의 제1볼트결합공(37) 및 상기 제1볼트결합공(37) 사이 사이에 보강근(33) 고정을 위한 부재의 말단에 끼워진 너트(36a)와 결합되는 제2볼트(36b)가 끼워지는 복수개의 제2볼트결합공(38)이 형성되어 있다. 한편, 도 1에서 제1볼트결합공(37)과 제2볼트결합공(38)의 크기가 서로 다르게 도시하였으나, 이는 반드시 도면과 같은 대소관계로 고정되는 것은 아니며, 그 크기를 동일하게 할 수도 있으며, 도면과 반대로 대소관계가 역전된 형태로서도 고정판이 준비될 수 있다. 이들 모두 본 고안의 기술적 범위에 속함은 자명하다.

종래의 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝을 제조하기 위한 철근롱의 편성은 프리텐션 도입용 PC 강봉만을 편성한 후, 이를 각 말단부에서 고정 조립하는 방식이 채택되었으나, 전술한 여러 문제점을 개선하기 위한 목적으로 보강근을 철근롱 편성에 추가함으로써, 별도 추가된 보강근도 각 말단부에서 고정할 수 있는 고정부재가 변형 개발될 필요성에 의해 본 고안이 제시된 것이다.

한편, 상기 보강근 고정을 위한 부재로서는 도 1에 도시된 바와 같이, 보강근(33) 자체의 말단이 고정되도록 할 수도 있으나, 보강근의 길이를 프리스트레스 도입용 PC 강봉의 길이보다 짧게 한 후, 그 말단부에 길이확장용 연결부재를 결합시킨 후, 그 길이확장부재의 말단을 결합하는 방식으로 결합이 이루어지게 할 수도 있음은 자명하다. 도 2를 참조하면 그 이해가 보다 용이해질 수 있다.

도 2는 본 고안에 따른 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판의 다른 실시예에 대한 분해사시도이다.

도 2에 도시된 대부분의 내용은 도 1의 내용과 동일하며, 보다 구체적인 이해를 돕기 위해, 코킹처리된 프리스트레스 도입용 PC 강봉의 말단의 코킹처리부(31a)와 보강근(33)의 길이를 연장시키기 위한 목적으로 연결된 길이확장부재(34) 및 그 말단부의 코킹처리부(34a) 및 타단부에 형성된 후크(34b)가 도시되어 있고, 보강근(33)과의 결속을 위한 결속선(35)이 도시된 것을 제외하고는 도 1에 도시된 내용과 동일하다.

한편, 도 1 및 도 2에서는 고정판(30) 하부에 결합되는 보강밴드(39)를 더 구비하고 있으며, 보강밴드(39)는 고정판(30)에 고정결합되거나 이격결합될 수도 있으며, 보강밴드(39) 측부에는 하나 이상의 엠보싱벨트가 구비됨으로써, 콘크리트와의 결속력을 강화시킬 수 있다.

도 3은 도 1 및 도 2의 고정판(30)에 대한 상방향 사시도이다.

도 3에 도시된 바를 통해 확인할 수 있듯이, 고정판 몸체(30a) 내측 중심에는 통공(30b)이 형성되어 있으며, 이를 둘러싸고 있는 고정판 몸체(30a)의 상부면은 동일 평면을 구성하고 있지만, 제1볼트결합공(37) 및 제2볼트결합공(38)이 형성된 영역은 그 주위를 둘러싸고 있는 테두리 영역에 비해 두껍게 형성되어 원형상의 단차를 이루고 있으며, 이러한 단차의 테두리영역은 콘크리트 말뚝 제조를 위한 몰드의 셀에 거치되도록 한다. 이러한 고정판(30) 하부에 형성된 원형상의 턱은 콘크리트 말뚝 내부에 배근되는 각종 배근선의 말단을 고정함과 동시에 몰드의 셀에 거치되면서 이격되지 않도록 하는 기능을 할 수 있어 바람직하다.

한편, 도 1 내지 도 3에서 도시되고 있는 제1볼트결합공(37) 및 제2볼트결합공(38)의 직경은 이에 끼워지는 제1볼트(32b) 및 제2볼트(36b)의 굵기와 연동되며, 도시된 바와 같이, 제1볼트결합공(37)의 직경은 제2볼트결합공(38)에 비해 더 크거나 동일하게 구비될 수 있으며, 이는 프리스트레스 도입용 PC 강봉의 굵기가 보강근의 굵기에 비해 더 굵거나 동일한 것을 고려하여, 이에 비례적으로 고정력을 부여하기 위해 비롯된 것이다.

이상에서 설명된 본 고안의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 고안을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.

본 고안에 따른 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판 구조를 이용하면, 종래에 알려져 있는 콘크리트 말뚝에 비하여 내인장력, 내휨성이 개선되어, 상재 구조물의 특성, 하중조건, 시공시에 가해지는 응력조건, 시공 지반조건, 시공방법 및 시공 현장조건 등에 대한 구체적인 고려를 통하여 최적화된 고강도 콘크리트 말뚝을 제공할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안을 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 3은 도 1 및 도 2의 고정판(30)에 대한 상방향 사시도이다.

Claims

프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판에 있어서,

중심에 통공이 형성되어 있는 원판형의 고정판 몸체;

상기 고정판 몸체 외주면상의 동일 원주상에 등간격으로 형성된 원형의 제1볼트결합공; 및

상기 제1볼트결합공 사이 사이에 형성된 복수개의 원형의 제2볼트결합공;을 포함하여 이루어지며,

상기 제1볼트결합공은 상기 고강도 콘크리트 말뚝 내에 배근되는 프리스트레스 도입용 PC 강봉 말단의 코킹처리부에 끼워진 너트와 결합되도록 상기 고정판 몸체 상부로부터 제1볼트가 끼워지는 통로로 제공되며,

상기 제2볼트결합공은 상기 고강도 콘크리트 말뚝 내에 배근되는 보강근을 고정시키기 위한 부재 말단의 코킹처리부에 끼워진 너트와 결합되도록 상기 고정판 몸체 상부로부터 제2볼트가 끼워지는 통로로 제공되는 것을 특징으로 하는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판.
제1항에 있어서,

상기 원판형의 고정판 몸체의 상부면은 동일 평면을 이루고, 그 하부면은 상기 제1볼트결합공과 제2볼트결합공이 형성된 내측몸체부의 두께가 그 외측몸체부의 두께보다 두껍게 형성되어 원형상의 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판.
제1항에 있어서,

상기 보강근을 고정시키기 위한 부재는 보강근 자체 또는 보강근에 길이확장을 위해 연결된 길이확장부재인 것을 특징으로 하는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판.
제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,

상기 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판은 그 하부에 보강밴드가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판.
제4항에 있어서,

상기 보강밴드는 상기 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판 몸체 하부에 고정결합 또는 이격결합되는 것을 특징으로 하는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판.
제5항에 있어서,

상기 보강밴드의 측부에는 하나 이상의 엠보싱벨트가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝용 고정판.