KR20100110032A

KR20100110032A - 두께 및 강도조절이 가능한 ｐｈｃ 파일 및 그 제작 방법

Info

Publication number: KR20100110032A
Application number: KR1020090028386A
Authority: KR
Inventors: 송기용
Original assignee: 송기용
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-10-12
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: KR101124353B1

Abstract

본 발명은 상부 구조물의 하중을 단단한 지반까지 전달하여 구조물 침하 및 균열을 방지하기 위하여 사용되는 원심력을 이용하여 만든 콘크리트의 압축강도가 78.5MPa 이상의 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝(이하, PHC 파일이라 한다.)에 관한 것으로써, 파일의 외측 직경을 일정한 상태로 고정한 채, 허용 하중에 따라 파일의 두께를 조절하여 필요로 하는 허용하중을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 PHC 파일에 관한 것이다.

PHC 파일, 콘크리트 말뚝

Description

두께 및 강도조절이 가능한 ＰＨＣ 파일 및 그 제작 방법{PHC PILE HAVING ADJUNSTABLE THICKNESS AND INTENSITY AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}

말뚝 기초란, 지상에서 제작하거나 지중에 구멍을 뚫고 그 구멍 속에서 제작되는 긴 탄성체의 지지물로, 상부구조물의 하중을 하부의 단단하고 상대적으로 견고한 지층 또는 암반에 전달시키는 기둥형태의 부재이다. 기초의 형태는 건축물의 용도, 규모, 지반의 조건 및 현장 여건 등에 의해 정해지며 기둥이나 보 등과 같이 건축물의 주요 구조부의 하나이다. 이러한 말뚝 기초는 단지 상부구조의 연직 하중 뿐 아니라 파랑하중, 풍하중, 횡방향하중, 반복하중 등에도 작용하게 된다. 따라서 말뚝 기초는 건설 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 기초형식 중의 하나로써, 상부 구조물의 하중을 하부의 단단한 지반에 전달시켜 선단에 있는 토층의 저항으로부터 얻는 말뚝지지력인 선단지지력과, 말뚝 주면과 말뚝의 접촉면에서 발생되는 마찰저항을 이용한 주면마찰력에 의하여 구조물이 안전하게 지지되도록 사용되고 있다.

이러한 말뚝의 종류로는 나무말뚝, 콘크리트말뚝, 강관말뚝 등이 있다. 현재 나무말뚝은 거의 사용되지 않으며, 콘크리트말뚝 및 강관말뚝이 주로 사용되고 있다. 강관말뚝은 말뚝의 재료로 철강을 사용하므로, 휨하중에 강하고 말뚝을 시공하는 시공비가 저렴하지만, 안정성이 떨어지고 부식에 약하며 말뚝 자체의 재료비가 많이 든다는 단점이 있다. 이에 비하여 콘크리트말뚝은 안정적이고 부식에 강하며 수직하중에 더욱 강하다는 이점을 들 수 있다. 또한, 말뚝 자체의 재료비가 강관말뚝에 비하여 매우 저렴하며 한번의 시공으로 말뚝이 유지되는 내구성이 매우 좋다. 따라서 매우 짧은 공사기간이 필요하거나 진동 및 소음의 발생이 극히 제한되는 공사 현장에서는 부득이하게 강관말뚝을 사용하지만, 건설구조물의 안정성 및 공사비용을 고려하여 많은 건설현장에서 말뚝 기초의 재료로 콘크리트말뚝을 사용하고 있는 실정이다.

현재에는 구조물이 점점 고층화, 대형화되고 지가상승, 환경문제 등의 발생으로 인하여 종래에는 볼 수 없었던 각종의 특수공사가 증가되고 있다. 또한 종래의 건설구조물의 입지로써 등한시 되었던 연약지반에서의 건설과 해안공사도 활발 해지고 내진설계법의 도입과 함께 구조물의 안전성에 대한 인식도 달라짐에 따라 기초구조 보강을 위해 사용되는 파일은 좀 더 깊은 관입량과 큰지지력을 필요로 하게 되었다. 이에 따라서 기존에 사용되던 콘크리트말뚝인 프리텐션 방식 콘크리트 말뚝 (이하, PC 파일이라 한다.) 의 고강도화에 대한 대책으로 PHC 파일(PRETENSIONED SPUN HIGH STRENGTH CONCRETE PILES)이 실용화 되고 있다. PHC 파일은 한국산업표준 "KS F 4306 프리텐션방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝" 에 규정되어 있으며, 콘크리트 강도가 78.5MPa (800kg/cm2)를 넘는 고강도 제품으로 현재는 대부분의 현장에서 PHC 파일을 사용하고 있다. PHC 파일은 기존의 PC 파일에 비하여 고강도 콘크리트를 사용하기 때문에 설계 지지력이 크게 향상되었으며, 타격에 대한 저항력이 높아 파손이 적고, 경제적인 시공설계 및 조기출하가 가능하다는 장점이 있다.

PHC 파일은 파일의 외측 직경에 따라 300mm 내지 1200mm 의 12종류, 파일의 유효 프리스트레스의 크기에 따라 A, B, C 의 3종류, 파일의 길이에 따라 5m 내지 15m 의 11종류, 파일의 길이가 15m 가 넘는 경우 파일의 위치에 따라 상단 및 하단의 2종류로 나누어 볼 수 있다. 이 중에서, 실질적으로 건설 현장에서 주로 사용되는 것으로는, 외측 직경이 400mm 내지 600mm 의 4종류, 파일의 유효 프리스트레스의 크기에 따라 A, B, C 의 3종류, 파일의 길이에 따라 5m 내지 15m 의 11종류, 파일의 위치에 따라 상단 및 하단의 2종류로써 총 264 종류가 주로 사용되고 있다.

이러한 PHC 파일을 제작하는 방법은, PC 강선에 나선근을 용접하여 케이지(cage)를 조립하는 단계; 몰드 형틀을 조립하는 단계; 콘크리트를 타설하는 단 계; 프리스트레스(prestress)를 주는 단계; 원심력을 이용하여 콘크리트를 다져 원심 성형하는 단계; 1차 양생 및 2차 양생하는 단계; 로 이루어지며, 완성된 PHC 파일은 제품검사를 거친 후 야적장에 적재를 해 놓았다가 건설 현장으로부터 주문을 받으면 해당하는 PHC 파일을 출하하게 된다.

다만 기존의 PHC 파일 및 그 제작방법에 따르면 PHC 파일의 외측 직경 및 각각의 외측 직경에 따른 두께가 고정되어 있으며, 건설 현장에서 필요로 하는 하중에 맞게 PHC 파일의 외측 직경의 크기로써 하중을 결정하여 생산 및 출하를 하기 때문에 많은 종류의 외측 직경을 갖는 PHC 파일이 필요하였다. 즉, 외측 직경이 400mm 내지 600mm 인 기본적인 4가지 종류의 PHC 파일을 사용한다고 하더라도 각각의 다양한 현장에서 필요로 하는 유효프리스트레스, 파일의 위치 및 길이 등이 다양하기 때문에 제작하여야 하는 PHC 파일의 종류는 264 가지가 되어 기하 급수적으로 늘어나게 된다.

또한, PHC 파일을 제작하기 위한 몰드 형틀도 그에 맞게 다양하게 제작하여 구비하고 있어야 하고 각각의 형틀에 맞게 생산 라인을 다양하게 구비하고 있어야 하기 때문에, 몰드 형틀을 제작하는데 들어가는 비용이 증가할 뿐만 아니라 공장 부지도 많이 필요하며 각각의 생산 라인을 다양하게 갖추기 위해 생산 설비에 투자하여야 하는 비용도 증가하므로 결국 PHC 파일 각각의 생산 원가가 더욱 증가하게 되는 문제가 있다.

또한, 파일이 제작된 후 적재를 할 때에는 외측 직경이 다른 제품들끼리는 수평하게 적재할 수 없으므로 동일한 외측 직경을 가진 제품별로 적재를 해야하고, 이에 따라서 각각 동일한 외측 직경을 가진 제품별로 나누어서 적재를 하기 위한 광대한 야적 면적이 필요하게 되어 공장 부지를 선정하는 것도 어려울 뿐만 아니라, 공장 건설시 투자해야 하는 비용이 증가하게 되는 등 파일의 제작에 있어서 원가가 상승하게 되는 여러 가지 문제점이 있었다.

또한, 건축 구조물의 내부 공간의 효율화를 위해 하중을 받는 기둥의 수를 줄임에 따라, 또는 건축 구조물의 고층화에 따라서 하나의 파일에 가해지는 하중이 점점 증가하게 되고, 이러한 높은 하중을 지탱하기 위하여 지면 아래에서 하중을 지지하는 파일의 갯수가 과다하게 많아지게 되어 공사 비용이 증가하고 공사 기간이 지연되며 주위의 환경 및 민원 문제도 발생하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은,

PHC 파일의 외측 직경의 단일화를 통하여 파일의 종류를 줄여 몰드 형틀 및 생산라인의 간소화를 이룰 수 있고, 이에 따라 공장 설비에 투입되는 비용을 낮춰 PHC 파일 자체의 생산 원가를 낮추고 궁극적으로는 공사 비용을 절감하기 위함에 있다.

또한, 같은 외측 직경을 가지는 파일이라 하더라도 하나의 파일이 허용할 수 있는 최대 수직 압축력을 증가시켜 해당하는 공사에 필요한 파일의 갯수를 줄이고, 공사 비용을 절감하며 공사 기간을 단축하기 위함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

PHC 파일에 있어서, 상부 구조물의 하중을 단단한 지반까지 전달하여 구조물 침하 및 균열을 방지하기 위하여 사용되는 원심력을 이용하여 만든 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝(이하, PHC 파일이라 한다.)에 있어서, 상기 콘크리트는 그 압축강도가 78.5MPa 이상이고, 상기 PHC 파일은 미리 정해진 외측 직경(D) 및 허용하중에 따라 결정되는 내측 직경(d)을 가지는 중공의 원통 형상으로 이루어지며, 상기 외측 직경과 내측 직경의 차이인 두께(t)는 필요로 하는 허용수직 압축력(Ra)에 따라 하기 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PHC 파일에 있어서, 상기 파일의 외측 직경(D)은 500mm 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PHC 파일에 있어서, 상기 파일의 두께(t)는 60mm 내지 130mm 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PHC 파일에 있어서, 상기 외측 직경(D) 및 파일의 두께(t)는 일정하게 고정한 채, 콘크리트의 압축강도를 78.5MPa 에서 98.1MPa로 조절하여 더욱 큰 허용하중을 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PHC 파일의 제작 방법에 있어서, 상기 PHC 제작 방법은 PC 강선에 나선근을 용접하여 케이지(cage)및 몰드 형틀을 조립하는 단계; 상기 조립된 몰드 형틀에 콘크리트를 타설하는 단계; PC 강선의 양 끝을 고정하여 긴장이 풀리지 않도록 한 상태에서 콘크리트에 프리스트레스(prestress)를 도입하는 단계; 원심력을 이용하여 콘크리트를 다져 원심 성형하는 단계; 로 이루어지며, 상기 케이지 및 몰드 형틀을 조립하는 단계는 파일의 외측 직경을 일정하게 하기 위하여 동일한 외측 직경을 가지는 한 종류의 몰드 형틀을 사용하여 조립하는 단계인 것을 특징으로 한 다.

또한 상기 PHC 파일의 제작 방법에 있어서, 상기 조립된 몰드 형틀에 콘크리트를 타설하는 단계는 상기 PHC 파일이 다양한 허용하중을 얻을 수 있게 하기 위하여 콘크리트의 압축강도를 조절하여 타설하는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PHC 파일의 제작 방법에 있어서, 상기 원심 성형하는 단계는 파일의 두께를 60mm 내지 130mm 로 조절하기 위하여 파일의 외측 직경, 내측 직경, 길이별로 필요로 하는 콘크리트의 양을 다르게 타설한 후 원심력을 가하여 콘크리트를 다지고, 이에 따라 파일의 두께를 다양하게 조절하여 제작하는 단계인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는,

PHC 파일의 외측 직경을 일정하게 고정한 채 허용하중에 따라 외측 직경과 내측 직경의 차이인 두께만을 변경하여 제작할 수 있으므로, 모든 PHC 파일의 외측 직경을 일정하게 하여 만들 수 있다. 각각의 외측 직경 즉, 300mm 내지 1200mm 의 12가지 외측 직경에 따라서 매우 많은 PHC 파일의 외형이 존재하였으나, 이를 500mm 의 외측 직경으로 일정하게 하여 훨씬 적은 PHC 파일의 외형이 존재하게 된다.

이에 따라, PHC 파일을 제작하기 위한 몰드 형틀 또한 기존에는 파일의 외측 직경에 따라 300mm 에서 1200mm 의 12종류를 구비하여야 하였지만, 일정한 외측 직 경인 500mm 의 1가지 종류만을 구비하면 된다. 또한, 각각의 몰드 형틀에 따라 구비하여야 하는 생산라인도 간략하게 축소할 수 있으므로 생산설비 및 공장부지에 투자해야 하는 비용을 감소하여 결국 PHC 파일 각각의 생산 원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

또한, PHC 파일을 시공하기 위하여 선행되는 굴착 작업이 더욱 간편하고 용이하게 되어 공사 비용을 절감할 수 있고, 공사 기간을 단축할 수 있다. 즉, 지반을 굴착하기 위해 필요한 케이싱(casing) 및 더블오거 스커드를 동일한 크기로 제작하여 사용할 수 있으므로 다양한 공사현장에서라도 호환 및 사용이 가능하고 시공상의 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, PHC 파일의 외측 직경을 일정하게 하여 제작함으로써 파일을 제작한 후 보관하는 과정인 적재과정에서 상당한 비용절감의 효과가 있다. 즉, 종래에는 PHC 파일의 외측 직경, 유효 프리스트레스, 길이, 위치에 따라 264가지 이상의 많은 종류별로 각각 따로따로 분류하여 보관하여야 하였지만, 본 발명인 PHC 파일에 따르면 외측 직경을 일정하게 유지한 상태에서 유효 프리스트레스, 길이, 위치만 고려하면 되기 때문에 수평한 상태를 유지하면서 PHC 파일을 적재할 수 있으며 이에 따라 66가지의 종류별로만 분류하여 적재하면 된다. 따라서 광대한 야적면적이 필요하지 않으며, 공장부지의 선정도 용이할 뿐만 아니라 공장건설에 필요한 비용이 대폭 절감된다.

또한, PHC 파일의 외측 직경 및 두께 모두를 일정하게 고정한 상태에서 콘크리트의 강도를 78.5MPa 에서 98.1MPa 로 조절하여 더욱 큰 하중을 얻을 수 있기 때 문에, 동일한 하중에 대하여 필요로 하는 파일의 갯수가 적어지게 된다. 따라서 공사비용이 절감되고 공사기간도 단축되며 주위 환경과도 조화를 이루며 건축물을 건설할 수 있다는 장점이 있다.

도 1 은 본 발명인 일정한 외측 직경을 가지는 PHC 파일의 측면도이고, 도 2 는 상기 PHC 파일의 2-2' 을 따라 절개된 단면도이다. 상기 PHC 파일(10)은 속이 비어있는 중공의 원통 형상으로 이루어져 있으며, 압축강도가 78.5MPa(800kgf/cm2) 이상인 콘크리트와 파일의 길이 방향으로 위치한 PC강선(20) 및 원통 형상의 둘레를 따라서 나선형으로 위치한 나선근(30)을 포함하여 이루어진다. 또한, PHC 파일의 일측 끝단(40)은 머리부 또는 이음부이고, 타측 끝단(41)은 선단부 또는 이음부로써, 금속소재로 이루어져 PHC 파일의 양 끝단을 감싸고 있다.

속이 비어있는 중공의 원통 형상으로 이루어진 PHC 파일은 300mm 내지 1200mm 의 외측 직경(D)을 가지고, 180mm 내지 900mm 의 내측 직경(d)을 가지며, 60mm 내지 150mm 의 두께(t)를 가진다. 공사 현장에서는 상부 구조물의 하중에 따라 필요로 하는 PHC 파일을 선택하여 사용하게 되는데, 종래의 PHC 파일은 각각의 파일마다 외측 직경(D) 및 두께(t)가 고정되어 있어서 더욱 큰 하중을 지지하기 위해서는 파일의 외측 직경이 더욱 커져야 하는 문제점이 있었다. 따라서 건물이 고층화, 대형화 됨에 따라 지지하여야 하는 하중이 더욱 커질 경우에는 제한된 단면적에 설치할 수 있는 PHC 파일의 갯수가 제한되어 결국 상부 구조물의 건설에도 제 한이 생길 수 밖에 없었다.

종래 주로 사용되는 PHC 파일은 외측 직경(D)에 따라 400mm 450mm 500mm 600mm 의 4가지, 파일의 유효 프리스트레스에 따라 A, B, C 의 3가지, 파일의 길이(L)에 따라 5m 내지 15m 의 11가지, 파일의 위치에 따라 상단 및 하단의 2가지로써 총 264가지의 PHC 파일이 사용되었다.

< 종래 사용되는 PHC 파일의 총 갯수>

구분	종류				가지수
직경(mm)	400	450	500	600	4
유효 프리스트레스	A, B, C				3
길이(m)	5m 내지 15m				11
위치	상단, 하단				2
운영할 총 제품의 갯수					264

또한, 종래 주로 사용되는 PHC 파일은 파일의 외측 직경(D) 및 이에 따른 두께(t)가 각각 고정되어 있으며, 각각의 PHC 파일이 지지할 수 있는 허용하중 또한 112tf 내지 235tf 로 고정되어 있었다.

< 종래 사용되는 PHC 파일의 외측 직경에 따른 허용하중 >

구분	종류				비고
직경(mm)	400	450	500	600
두께(mm)	65	70	80	90
허용하중(tf)	112	135	176	235	112 내지 235

본 발명의 PHC 파일은 상기 외측 직경(D)을 일정하게 유지시킨 상태에서 필요로 하는 하중에 따라 파일의 두께(t)를 조절하여 지지할 수 있는 하중을 다르게 할 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 상부 구조물의 하중을 단단한 지반까지 전달하여 구조물 침하 및 균열을 방지하기 위하여 사용되는 원심력을 이용하여 만든 프 리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝(이하, PHC 파일이라 한다.)에 있어서, 상기 콘크리트는 그 압축강도가 78.5MPa 이상이고, 상기 PHC 파일은 미리 정해진 외측 직경(D) 및 허용하중에 따라 결정되는 내측 직경(d)을 가지는 중공의 원통 형상으로 이루어지며, 상기 외측 직경과 내측 직경의 차이인 두께(t)는 필요로 하는 허용수직 압축력(Ra)에 따라 하기 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 생산되는 파일의 종류가 적어지고, 파일을 제작하기 위하여 준비해야 하는 몰드 형틀의 종류도 적어지며, 파일을 생산한 후 이를 적재 및 보관하는 과정에서도 동일한 직경을 갖는 PHC 파일끼리 한꺼번에 보관할 수 있으므로 PHC 파일의 생산 원가를 현저히 절감시킬 수 있으며, 궁극적으로 공사 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

PHC 파일의 외측 직경(D)을 500mm 로 일정하게 유지시킨 상태에서 파일의 두께(t)를 60mm 내지 130mm 로 조절함으로써 종래 264가지의 파일의 갯수를 66가지로 현저히 줄일 수 있다. 또한, 상기 외측 직경(D) 및 두께(t)를 모두 일정하게 고정한 채로 PHC 파일에 사용되는 콘크리트의 강도를 78.5MPa(800kgf/cm2) 에서 98.1MPa(1000kgf/cm2)로 조절하여 PHC 파일이 지지할 수 있는 허용하중을 132tf 내지 317tf 까지로 확장할 수 있다.

< 본 발명인 PHC 파일의 사용되는 총 갯수 >

구분	종류	가지수
직경(mm)	500	1
유효 프리스트레스	A, B, C	3
길이(m)	5m 내지 15m	11
위치	상단, 하단	2
운영할 총 제품의 갯수		66

< 압축 강도가 78.5MPa 인 본 발명인 PHC 파일의 허용하중 >

구분	종류								비고
직경(mm)	500
두께(mm)	60	70	80	90	100	110	120	130
허용하중(tf)	132	151	169	186	201	215	229	242	132 내지 242

< 압축 강도가 98.1MPa 인 본 발명인 PHC 파일의 허용하중 >

구분	종류								비고
직경(mm)	500
두께(mm)	60	70	80	90	100	110	120	130
허용하중(tf)	174	199	222	243	264	283	301	317	174 내지 317

따라서 본 발명인 외측 직경(D)이 일정한 PHC 파일을 이용하면, 종래의 외측 직경(D)이 다양한 PHC 파일이 갖는 문제점인 몰드 형틀의 복잡 및 생산 라인의 복잡, 공장 설비 규모의 대형화, 공장 부지 면적의 증가를 해결할 수 있으며, 이와 더불어 선단 확장 보강판을 덧대어 사용한다면 더욱 큰 지반지지력을 확보할 수도 있다.

또한, PHC 파일의 외측 직경(D)을 일정하게 유지한다면, 파일을 시공하기 위하여 지반을 굴착하는 장비인 케이싱 및 더블오거 스커드의 크기를 일정하게 유지할 수 있으므로 굴착장비의 크기가 통일되어 다양한 현장에서 호환이 가능하고, 시공이 간편하며 공사 기간을 더욱 단축할 수 있다는 장점이 있다.

도 3 내지 도 5 는 본 발명인 일정한 외측 직경을 갖는 PHC 파일을 제작하는 방법에 대한 흐름도이다. 상기 PHC 파일의 제작 방법은 PC 강선에 나선근을 용접하여 케이지(cage)및 몰드 형틀을 조립하는 단계; 상기 조립된 몰드 형틀에 콘크리트를 타설하는 단계; PC 강선의 양 끝을 고정하여 긴장이 풀리지 않도록 한 상태에서 콘크리트에 프리스트레스(prestress)를 도입하는 단계; 원심력을 이용하여 콘크리트를 다져 원심 성형하는 단계; 로 이루어지며, 상기 케이지 및 몰드 형틀을 조립하는 단계는 파일의 외측 직경을 일정하게 하기 위하여 동일한 외측 직경을 가지는 몰드 형틀을 사용하여 조립하는 단계인 것을 특징으로 한다.

즉, PHC 파일을 제작하는 과정은 일반적으로 종전의 제작방법과 유사하지만, 가장 큰 차이점은 파일의 외측 직경을 일정하게 유지하기 위하여 동일한 크기의 몰드 형틀을 사용한다는 점이다. 이에 따라 몰드 형틀을 다양하게 구비할 필요가 없으므로 생산 원가가 감소하게 되고 공장의 생산 라인 또한 간략하게 구성할 수 있다. 또한, 원심력을 이용하여 콘크리트를 다져 원심 성형하는 단계에서는 PHC 파일의 두께(t)를 조절하기 위해 콘크리트의 사용량을 조절하고, 이를 회전시켜 원하는 두께로 제작하게 된다. 콘크리트의 사용량은 PHC 파일의 부피(m3) x 콘크리트의 밀도(2.5ton/m3) 으로 추정되어 조절한다.

도 6 은 종래에 사용되던 PHC 파일의 제작 후 이를 외측 직경의 크기별로 분류하여 적재해 놓은 상태도이다. 파일의 제작이 끝난 후 공사 현장에서 주문을 하여 출하하기까지는 파일을 수평하게 적재하여 보관하여야 하므로, 파일을 분류하여 적재하기 위해서는 동일한 외측 직경을 가지는 파일로 분류하여 적재를 하여야 한다. 따라서 종래 400mm 450mm 500mm 600mm 의 4가지 종류의 외측 직경을 갖는 파일끼리 각각 적재를 하여야 했고, 도 6 에서 보는 바와 같이 광활한 공장 부지가 필요하였다.

그러나, 본 발명과 같이 외측 직경을 500mm 로 일정하게 유지하여 PHC 파일을 제작하면 이를 다시 분류하여 적재 및 보관할 필요 없이 어느 파일이던지 동일한 장소에 종합적으로 적재하여 보관할 수 있으며, 공사 현장에서 주문을 하여 출하할 때 파일의 두께만 검토하여 필요로 하는 하중에 맞는 파일을 출하하면 되므로 사용되는 공장 부지의 면적이 감소하게 되고 파일의 보관에 드는 인력 및 시간이 절약된다.

도 7 은 종래의 PHC 파일을 적용한 설계도면과 본 발명의 PHC 파일을 적용한 설계도면을 비교한 것이다. 종래의 PHC 파일이 지지할 수 있는 허용하중은 파일의 외측 직경(D)에 의존적이므로 허용하중을 높이기 위해서는 외측 직경이 더 큰 파일을 사용하거나, 더욱 많은 수의 파일을 사용하는 방법이 있었다. 그러나, 이러한 방법을 사용하면 종래의 설계도면에서 보는 바와 같이, 한정된 단면적에 매우 많은 수의 파일이 시공되며 때에 따라서는 지지되는 하중에 대한 시공되는 파일의 갯수가 부족한 경우도 발생하였다.

따라서, 외측 직경을 일정하게 유지한 상태에서 파일의 두께를 조절하거나 콘크리트의 압축 강도를 더욱 높인 PHC 파일을 사용하면 도 7 에서 보는 것과 같이 종래보다 훨씬 적은 수의 파일을 시공하더라도 종전과 동일한 허용하중 또는 더욱 큰 허용하중을 지지할 수 있게 되고, 이에 따라 공사 비용이 절감되며, 파일을 시공하는데 소요되는 시간이 줄어들게 되므로 전체 공사 기간도 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1 은 본 발명인 일정한 외측 직경을 가지는 PHC 파일의 측면도.

도 2 는 상기 도 1 의 2-2' 을 따라 절개된 단면도.

도 3 내지 도 5 는 본 발명인 일정한 외측 직경을 가지는 PHC 파일을 제작하는 방법에 대한 흐름도.

도 6 은 종래 사용되는 파일의 제작 후, 이를 파일의 외측 직경의 크기별로 분류하여 적재해 놓은 상태도.

도 7 은 종래 사용되는 파일과 비교하여 본 발명인 일정한 외측 직경을 가지는 PHC 파일을 사용했을 시 사용되는 파일의 갯수를 비교한 설계도.

<도면의 주요부호에 대한 부호의 설명>

10 : PHC 파일 20 : PC 강선

30 : 나선근 40 : 머리부 또는 이음부

41 : 선단부 또는 이음부 L : 파일의 길이

D : 파일의 외측 직경 d : 파일의 내측 직경

t : 파일의 두께

Claims

상부 구조물의 하중을 단단한 지반까지 전달하여 구조물 침하 및 균열을 방지하기 위하여 사용되는 원심력을 이용하여 만든 프리텐션 방식에 의한 고강도 콘크리트 말뚝(이하, PHC 파일이라 한다.)에 있어서,

상기 콘크리트는 그 압축강도가 78.5MPa 이상이고, 상기 PHC 파일은 미리 정해진 외측 직경(D) 및 허용하중에 따라 결정되는 내측 직경(d)을 가지는 중공의 원통 형상으로 이루어지며, 상기 외측 직경과 내측 직경의 차이인 두께(t)는 필요로 하는 허용수직 압축력(Ra)에 따라 하기 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 PHC 파일.
제 1 항에 있어서,

상기 파일의 외측 직경(D)은 500mm 인 것을 특징으로 하는 PHC 파일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 파일의 두께(t)는 60mm 내지 130mm 인 것을 특징으로 하는 PHC파일.
제 3 항에 있어서,

상기 외측 직경(D) 및 파일의 두께(t)는 일정하게 고정한 채, 콘크리트의 압축강도를 78.5MPa 에서 98.1MPa로 조절하여 더욱 큰 허용하중을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 PHC 파일.
원심력을 이용하여 콘크리트를 다지고, 이를 양생시켜서 만든 PHC 파일의 제작 방법에 있어서,

상기 PHC 파일의 제작 방법은 PC 강선에 나선근을 용접하여 케이지(cage)및 몰드 형틀을 조립하는 단계; 상기 조립된 몰드 형틀에 콘크리트를 타설하는 단계; PC 강선의 양 끝을 고정하여 긴장이 풀리지 않도록 한 상태에서 콘크리트에 프리스트레스(prestress)를 도입하는 단계; 원심력을 이용하여 콘크리트를 다져 원심 성형하는 단계; 로 이루어지며, 상기 케이지 및 몰드 형틀을 조립하는 단계는 파일의 외측 직경을 일정하게 하기 위하여 동일한 외측 직경을 가지는 한 종류의 몰드 형 틀을 사용하여 조립하는 단계인 것을 특징으로 하는 PHC 파일의 제작 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 조립된 몰드 형틀에 콘크리트를 타설하는 단계는 상기 PHC 파일이 다양한 허용하중을 얻을 수 있게 하기 위하여 콘크리트의 압축강도를 조절하여 타설하는 단계인 것을 특징으로 하는 PHC 파일의 제작 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 원심 성형하는 단계는 파일의 두께를 60mm 내지 130mm 로 조절하기 위하여 파일의 외측 직경, 내측 직경, 길이별로 필요로 하는 콘크리트의 양을 다르게 타설한 후 원심력을 가하여 콘크리트를 다지고, 이에 따라 파일의 두께를 다양하게 조절하여 제작하는 단계인 것을 특징으로 하는 PHC 파일의 제작 방법.