KR20150105613A - Phc 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PHC 파일길이를 조정하는 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 위상차이를 가지고 있는 PHC 파일을 간단하고 용이하면서도 구조적으로 안전한 구성으로 이루어진 스마트 선단캡을 이용하여 파일길이를 조정할 수 있는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법은 서로 다른 위상차이를 가지고 있는 고강도 대구경 PHC 파일의 선단부를 강선까지 포함하여 일체적으로 절단한 후 본 발명에 따른 스마트 선단캡을 이용하여 철골부재와 결속되어지기 때문에, PHC 파일의 길이조정이 매우 간단하고 용이하게 진행됨과 동시에 시공의 편의성을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명은 간단하고 용이한 방식으로 서로 다른 면으로 절단된 PHC 파일 상부에 씌워진 스마트 선단캡의 수평작업을 수행할 수 있으며, 나아가 스마트 선단캡과 중간연결부재로 사용되는 반구형 HAT 조인트를 이용하여 PHC 파일과 철골부재를 결속하기 때문에 구조적으로 매우 안전하면서도 시공이 간편한다는 장점이 있다.

Description

PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법{THE SMART FRONT END CAP FOR ADJUSTING PHC FILE LENGTH AND THE METHOD USING THEREOF}
본 발명은 PHC 파일길이를 조정하는 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 위상차이를 가지고 있는 PHC 파일을 간단하고 용이하면서도 구조적으로 안전한 구성으로 이루어진 스마트 선단캡을 이용하여 파일길이를 조정할 수 있는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 지하층 구조물을 시공하는 방법은 통상적인 순타공법 및 상부층으로부터 하부층으로 하향 시공하는 역타공법(Top down 공법)이 있다.
이러한 종래의 일반적인 역타공법은, 기초파일(PRD 또는 RCD)을 현장에서 타설하여 시공한 후, 가설용 철골기둥을 상기 기초파일에 매입하고, 상부층의 보 및 슬래브를 설치하여 하부층으로 하향 시공하며, 최하층 기초를 시공한 후, 상기 가설용 철골기둥에 콘크리트를 타설하여 SRC 기둥으로 시공한다.
상기와 같은 종래의 역타공법의 문제점을 해결하기 위하여, 2007년 3월 26일자로 공고된 대한민국 특허등록 제0698912호(선행기술 1)는 PHC 말뚝을 건물의 기초 겸 기둥으로 활용하는 공법을 개시하고 있고, 2009년 9월 8일자로 공개된 대한민국 특허출원 제2008-0019569호(선행기술 2)는 기성 콘크리트 기둥부재를 이용한 탑다운 시공방법에 대해서 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같은 통상적인 역타공법의 단점을 해결하고자 하는 종래의 기술(선행기술 1, 선행기술 2) 또한 여전히 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 기초파일로서 사용되는 PRD(Percussion Rotary Drill) 또는 RCD(Reverse Circulation Drill)은 대구경 현장타설말뚝이기 때문에, 시공이 어려워 공사기간이 길어지고, 나아가 재료비 및 공사비용이 증가하고,
둘째, PRD 또는 RCD 기초파일을 현장타설을 하는 경우, 현장의 타설조건 및 타설정도에 따라 시공되는 기초파일의 품질을 일정하게 유지하기 어려우며,
셋째, 종래의 기성 콘크리트 말뚝(PHC)은 대구경 현장타설 말뚝 보다 지내력이 작아서 현장에 적용하기 어려우며,
넷째, 종래의 기성 콘크리트 말뚝과 그 상부에 설치되는 가설 철골기둥 간의 보다 간편하면서도 우수한 이음구조가 제공되지 못한다는 단점이 있다.
따라서, 지하층 구조물에 대한 역타공법 적용시에 현장 타설 말뚝 시공에 따른 공기지연과 시공비 증가의 문제점을 해결하면서도, 시공품질을 우수하고 균일하게 유지할 수 있는 새로운 형태의 고강도 대구경 피에이치씨 파일의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법에 대한 필요성이 절실히 대두되었다.
이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 특허출원 제2011-0133076호(선행기술 3)에 개시된 '고강도 대구경 PHC 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법'을 제안한바 있다.
상기한 선행기술 3에 의해 지하층 구조물에 대한 역타공법 적용시에 현장 타설 말뚝 시공에 따른 공기지연과 시공비 증가의 문제점은 해결할 수 있었으나, 고강도 대구경 PHC 파일과 철골부재를 연결하는 구성이 매우 복잡하여 하중이 효과적으로 전달되지 못하고, 시공이 복잡한 문제점이 있었다.
한편 도 1a 및 도 1b는 일반적인 PHC파일의 시공모습을 도시하고 있다. 즉 상기 도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 순타공법은 건축물 시공시에 필요한 지내력을 확보하기 위하여 다수개의 말뚝을 설치한다. 그러나 상기 말뚝은 지하 암반의 높이가 서로 다르기 때문에 요구되는 파일 길이의 차이가 생기며, 기초 콘크리트를 타설하기 위해서는 서로 다른 길이를 갖고 있는 파일을 같은 길이로 절단해야 하고, 이때 절단된 파일을 차후 설치되는 기둥부재와 연결하기 위한 연결부재와 추가적인 결합이 필요하다.
따라서 서로 다른 지하 암반까지의 깊이로 인해 발생하는 PHC파일의 위상차이를 일치시킬 수 있으며, 역타공법이 아닌 일반적인 순타공법. Up-Up 공법, 그리고 일반적인 기성 콘크리트 말뚝 시공현장에 대해서도 본 발명에 따른 반구형 HAT 조인트를 이용하여 파일길이를 조정하여 건축공사를 수행할 수 있도록 PHC 파일의 길이를 조정하는 새로운 구조의 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법에 대한 필요성이 여전히 대두되고 있다.
대한민국 특허등록 제0698912호 대한민국 특허출원 제2008-0019569호 대한민국 특허출원 제2011-0133076호 대한민국 특허출원 제2013-0038080호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 더욱 상세하게는 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥을 하나의 결합부재에 의해 상호 결합시킴으로써, 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 결합 구성을 간소화하여 하중이 효과적으로 전달되도록 함과 동시에 시공의 편의성을 증대시킬 수 있고, 폐기물의 발생을 절감할 수 있는 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 친환경 결합부재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하고 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 기초부에 근입되어지며 돌출되는 높이가 일정하게 되도록 두부가 절단되어지는 PHC 파일의 선단부에 씌워지며, 그 상부에는 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재가 결속되어지도록 하는 PHC 파일길이 조정용 스마트 선단캡에 있어서, 상기 스마트 선단캡은 원형의 상판부와 상기 원형의 상판부의 외측으로부터 아랫방향으로 하향 구성되어지는 측판부로 이루어지며, 상기 상판부의 테두리부는 소정의 폭을 가지도록 형성되어지며 중앙부는 관통되도록 통공부가 형성되어지고, 상기 상판부의 소정의 폭을 가진 테두리부 상에는 PHC 파일의 선단부와 상호결속되기 위한 복수개의 제 1 관통홀과, 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재가 상호 결속되기 위한 복수개의 제 2 관통홀이 일정한 간격으로 배치되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재는 고강도 대구경 PHC 파일의 내경에 대응되는 직경을 갖는 반구형의 베이스부와; 상기 베이스부의 하단 외주를 따라 방사상으로 연장 형성되어 상기 고강도 대구경 PHC 파일의 상단 면과 결합되는 플랜지부와; 상기 철골기둥에 대응되는 단면을 갖도록 형성되어 상부 면이 철골기둥과 결합되되, 하부 면 중심부가 상기 베이스부의 상단 중심부와 결합되는 결합부와; 상기 베이스부의 상부 면에서 결합부의 하부 면 전 영역으로 연장 형성되어 결합부를 지지하는 지지부를 포함하는 반구형 HAT 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 결합부의 형상은 H형 또는 원형 또는 각형 또는
Figure pat00001
자형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 관통홀은 제 2 관통홀보다 상판부의 중앙 통공부로부터 더 외측방향에 형성되어지며, 상기 제 1 관통홀은 PHC 파일의 내부강선(tendon)의 위치와는 서로 어긋나게 배치되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 관통홀은 납작머리 볼트가 사용되어질 수 있도록 PHC 파일에 직접 천공되어지며 소정의 직경을 가진 제 1 구멍과, 상기 제 1 구멍의 직경보다 더 큰 직경으로 이루어지는 제 2 직경으로 이루어지는 그 단면이
Figure pat00002
자 형상의 이중직경의 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 2 관통홀은 제 1 관통홀의 제 2 구멍의 직경보다는 더 작은 직경으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 스마트 선단캡을 이용하여 PHC 파일과 철골기둥부재를 서로 연결하는 시공 방법에 있어서, 상기 방법은 (a) 지하층을 굴토한 후 고강도 대구경 PHC 파일을 근입하고, 서로 다른 위상차이를 가지는 PHC 파일의 선단부를 일정한 높이로 PHC파일의 강선(tendon)까지 모두 절단하는 단계와, (b) 상기 절단된 PHC 파일의 선단부에 스마트 선단캡을 장착시키는 단계와, (c) 상기 스마트 선단캡이 PHC 파일의 선단부에 끼워진 이후에, PHC 파일의 고르지 못한 절단면을 보완하도록 스마트 선단탭의 중앙 통공부를 통해서 무수축 모르타르를 주입하는 단계와, (d) 스마트 선단캡의 상판부 테두리부에 형성된 제 1 관통홀의 제 1 구멍을 드릴로 천공한 후, 상기 천공된 제 1 구멍을 통해서 PHC파일과 스마트 선단캡을 상호 볼트 결합하는 단계와, (e) 스마트 선단캡 상부에 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재를 설치한 후, 상기 스마트 선단캡 상판부 테두리부에 형성된 제 2 관통홀과 중간연결부재의 플랜지부에 형성된 결합공을 서로 일치시킨 후 볼트결합하는 단계를 포함하며, 상기 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재는 고강도 대구경 PHC 파일의 내경에 대응되는 직경을 갖는 반구형의 베이스부와; 상기 베이스부의 하단 외주를 따라 방사상으로 연장 형성되어 상기 고강도 대구경 PHC 파일의 상단 면과 결합되는 플랜지부와; 상기 철골기둥에 대응되는 단면을 갖도록 형성되어 상부 면이 철골기둥과 결합되되, 하부 면 중심부가 상기 베이스부의 상단 중심부와 결합되는 결합부와; 상기 베이스부의 상부 면에서 결합부의 하부 면 전 영역으로 연장 형성되어 결합부를 지지하는 지지부를 포함하는 반구형 HAT 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는 소정의 굴곡을 가지는 PHC 파일의 절단된 선단부에 장착된 스마트 선단캡이 수평이 유지되어지도록 수평맞춤을 하는 단계가 추가적으로 포함되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 스마트 선단캡의 상판부 테두리부에 형성된 제 2 관통홀에 볼트부재를 3군데에 걸쳐 삼각형으로 배치한 후, 상기 스마트 선단캡이 상하로 소정의 거리만큼 이동되어지도록 상기 볼트부재를 조정함으로써 수평맞춤 작업이 수행되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는 PHC 파일 자체에 형성된 중공부 내부로 모르타르가 누설되지 않도록, 상기 스마트 선단캡의 중앙 통공부 상에는 소정의 강성을 가진 수단으로써 마감을 한 후 모르타르가 타설되어지며, 상기 스마트 선단캡의 상판부 테두리보에 형성된 관통홀을 통해서 모르타르가 충진상태를 확인하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 (d)단계는 PHC 파일과 스마트 선단캡의 볼트 결합이 용이하게 수행되어지도록, 상기 제 1 구멍의 천공크기는 PHC 파일과 스마트 선단캡 결속용 볼트 직경보다 더 작은 직경으로 이루어지도록 미리 천공되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 결합부의 형상은 H형 또는 원형 또는 각형 또는
Figure pat00003
자형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있으며, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 상세한 설명에서 구체적으로 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해서 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면부호를 사용하였다.
한편 본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법은 서로 다른 위상차이를 가지고 있는 고강도 대구경 PHC 파일의 선단부를 강선까지 포함하여 일체적으로 절단한 후 본 발명에 따른 스마트 선단캡을 이용하여 철골부재와 결속되어지기 때문에, PHC 파일의 길이조정이 매우 간단하고 용이하게 진행됨과 동시에 시공의 편의성을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명은 간단하고 용이한 방식으로 서로 다른 면으로 절단된 PHC 파일 상부에 씌워진 스마트 선단캡의 수평작업을 수행할 수 있으며, 나아가 스마트 선단캡과 반구형 HAT 조인트로 이루어진 중간연결부재를 이용하여 PHC 파일과 철골부재를 결속하기 때문에 구조적으로 매우 안전하면서도 시공이 간편한다는 장점이 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 일반적인 PHC파일의 시공모습
도 2는 서로 다른 위상차이를 가진 PHC 파일을 서로 일치시키기 위한 종래의 방식을 도시한 모습
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법의 단계를 도시한 모습
도 4는 본 발명에 따른 PHC파일의 선단부를 실험을 위해서 절단하는 모습
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 도시한 모습
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 스마트 선단캡의 수평을 조절하는 모습
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 스마트 선단캡 내부에 모르타르를 주입하는 모습
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 스마트 선단캡 내부에 구멍을 천공하고 PHC파일과 상기 스마트 선단캡을 결합하는 단계를 도시한 모습
도 9는 본 발명에 따른 스마트 선단캡 상부에 중간연결부재를 결합한 모습
도 10은 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 중간연결부재의 사시도
도 11은 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 중간연결부재의 평면도
도 12는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 중간연결부재의 정면도
도 13은 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 중간연결부재의 측면도
도 14는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 중간연결부재의 측 단면도
도 15는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 중간연결부재의 다른 실시 예에 따른 측면도
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저 도 2는 서로 다른 위상차이를 가진 PHC 파일을 서로 일치시키기 위한 종래의 방식을 도시하고 있다. 상기 종래의 방식은 PHC 파일의 강선을 남기는 방식으로서, 파일의 두부에서 강선을 제외한 나머지 콘크리트 부분을 절단해내고 강선만을 남겨두는데, 이때 남겨지는 강선으로 인한 작업의 곤란성으로 인하여 외부는 고른 절단면을 가지는데 비해서 내부는 고르지 못한 절단면을 가지게 되며, PHC파일의 직경이 60mm 이상의 경우 균열이 발생하며, 나아가 절단과정이 복잡하고 어려운 관계로 그로 인하여 절단 비용의 과다로 인한 경제성이 감소된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 PHC파일의 강선까지 절단하여 두부정리를 용이하게 하며, 절단작업의 간소화 덕분에 절단비용이 감소되며 그로인하여 경제성이 향상되도록 하며, 나아가 통상적인 HILTI를 이용하여 볼트를 체결함으로써 시공성이 확보되고 볼트접합의 인발력이 우수하다는 장점이 있다.
이하 도 3a 내지 도 3g를 참고로 하여 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡 및 이를 이용한 파일길이 조정방법에 대해서 설명한다.
먼저 도 3a와 같이 지하층을 굴토한 후 고강도 대구경 PHC 파일을 근입하고 서로 다른 지하 암반까지의 깊이로 인하여 서로 다른 위상차이를 가지게 되는 PHC 파일의 선단부(주두부)를 일정한 높이로 절단한다. 이때 PHC파일에는 강선(tendon)까지 포함되어 있는데, 본 발명은 PHC파일의 강선(tendon)까지 모두 절단하는 강선절단방식에 따른다.
이때 도 3b와 같이 컷팅이후 PHC 파일의 주두부는 절단 단면이 고르지 못하게 되는데, 이와 같이 고르지 못한 절단면은 다음에서 설명하는 스마트 선단캡이 장착되어진 이후에 무수축 모르타르를 주입하여 절단면을 보완하는 것이 선호되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 절단된 이후에 즉시 모르타르 등을 도포하여 두부면을 평활하게 마감할 수도 있다.
다음으로 도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 PHC 파일의 절단된 선단부에 씌운다. 이때 기존 PHC파일에 사용되는 종래의 선단캡은 PHC파일과 선단캡의 부착력을 높이기 위해서 굴곡진 형태의 밴드를 가지고 있기 때문에, 본 발명과 같이 절단된 PHC 파일에는 맞지 않는 형상을 가지고 있다. 따라서 본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡은 종래의 PHC파일에 적용되는 파일 선단캡과는 달리, 절단된 PHC 파일과 본 발명에 따른 중간연결부재와 결합될 수 있는 새로운 구성으로 이루어진다. 한편 PHC 파일의 절단된 선단부에 본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡이 씌워진 이후에는 상기 스마트 선단캡이 수평을 유지하도록 수평맞춤 작업을 수행한다. 수평이 맞추어진 이후에는 상기 스마트 선단캡의 측판부의 단부에서 차후에 타설되는 모르타르가 누설되지 않도록 예를 들어 에폭시와 같은 소정의 마감재로 마감처리되어질 수도 있다.
이하 도 5a 및 도 5b를 참고로 하여 본 발명에 따른 스마트 선단캡을 좀더 구체적으로 설명한다.
먼저 본 발명의 선호적인 스마트 선단캡은 원형의 상판부와 상기 원형의 상판부의 외측으로부터 아랫방향으로 하향 구성되어지는 측판부로 이루어진다. 상기 상판부는 소정의 폭을 가지도록 형성되어지며 그 중앙부는 비워진 상태(중공부)로 이루어진다. 상기 상판부의 소정의 폭 상에는 테두리부를 따라서 복수개의 관통홀이 형성되어져 있는데, 제1관통홀은 PHC 파일의 선단부와 본 발명에 따른 스마트 선단탭을 상호결속하기 위한 관통홀이며, 제2관통홀은 본 발명에 따른 스마트 선단캡과 중간연결부재를 상호 결속하기 위한 관통홀이다. 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 제1관통홀은 제2관통홀보다 상판부에서 더 외측방향에 설치되어진다. 또한 상기 제1관통홀은 PHC 파일의 내부강선(tendon)의 위치와 어긋나게 배치되어지는 것이 선호된다.
한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1관통홀은 납작머리(접시머리) 볼트가 사용되어질 수 있도록 PHC파일에 천공되어지는 제1구멍보다 더 큰 직경을 가진 제2구멍을 가진 접시머리 볼트 구멍으로 이루어지며, 또한 상기 제2관통홀은 제1관통홀의 제2구멍보다 더 작은 직경으로 이루어지는 것이 선호되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 형상의 사용을 배제하는 것은 아니다.
또한 본 발명에 따른 스마트 선단캡의 측판부는 상기 상판부의 외측으로부터 아랫방향으로 길게 형성되어지는 원통형상으로 이루어지며, 상기 측판부의 내경은 PHC파일의 외경보다 더 크게 형성되어짐으로써, PHC파일의 선단부에 본 발명에 따른 스마트 선단캡이 끼워질 수 있도록 한다. 한편 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면 스마트 선단캡이 PHC 파일의 선단부에 끼워진 이후에 측판부의 단부는 차후에 타설되는 모르타르가 누설되지 않도록 예를 들어 에폭시와 같은 소정의 마감재로 마감처리 되어질 수도 있다.
다음으로 도 3d에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스마트 선단캡이 PHC에 끼워진 이후에는, 고르지 못한 절단면을 보완할 수 있도록 무수축 모르타르를 스마트 선단부의 내부 중공부를 통해서 주입하도록 한다. 이때 PHC 파일 자체에 형성된 중공부 내부로 모르타르가 누설되지 않도록 상기 스마트 선단부 내부 중공부 상에는 PVC 재질과 같이 소정의 강성을 가진 수단으로써 마감을 한 후 모르타르를 타설하게 되며, 상기 스마트 선단캡의 상판부에 형성된 관통홀을 통해서 모르타르가 골고루 충진되었는지를 확인할 수 있다(도 7a 내지 도 7c 참조). 이때 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면 상기 스마트 선단캡의 측판부의 단부는 차후에 타설되는 모르타르가 누설되지 않도록 예를 들어 에폭시와 같은 소정의 마감재로 마감처리 되어질 수도 있다.
다음으로 도 3e에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PHC에 스마트 선단캡이 끼워지고 모르타르가 타설된 이후에는, 스마트 선단캡의 상판부에 형성된 제1관통홀의 제1구멍을 드릴로 천공한 후, 상기 천공된 구멍 속으로 PHC파일과 본 발명에 따른 스마트 선단캡을 상호 결속하기 위한 볼트를 접합한다.
이때 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 제1구멍의 천공은 HILTI drill로 구멍을 천공하며, 상기 제1구멍의 천공크기는 PHC 파일과 스마트 선단캡 결속용 볼트 직경보다 다소 작은 직경으로 이루어지도록 미리 천공함으로써, 차후에 설치되어지는 PHC 파일과 스마트 선단캡 결속용 볼트가 용이하게 결속되어질 수 있도록 하는 것이 선호되지만, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 예를 들어 PHC 파일의 직경이 1000mm 인 경우, PHC 파일과 스마트 선단캡 결속용 볼트는 직경 20mm의 접시머리 볼트가 사용되어지는데, 이때 천공되는 제1구멍의 직경은 19mm로 이루어진다(도 8a 내지 도 8f는 제1구멍의 천공과 PHC 파일과 스마트 선단캡 결속용 볼트의 설치모습을 도시하고 있다).
다음으로 도 3f 및 도 3g에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 선단캡 상부에 본 발명에 따른 중간연결부재를 설치한 후, 상기 스마트 선단캡 상판부에 형성된 제2관통홀과 중간연결부재의 플랜지부에 형성된 결합공을 서로 일치시킨 후 볼트접합을 함으로써 본 발명에 따른 스마트 선단캡과 중간연결부재를 상호 결합하게 된다.
다음으로 앞서 도 3c와 관련하여 설명한 바와 같이, PHC 파일의 절단된 선단부에 본 발명에 따른 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡이 씌워진 이후에 상기 스마트 선단캡이 수평을 유지하도록 수행하는 수평맞춤 작업에 대해서 추가적으로 설명한다.
즉 PHC 파일의 절단된 선단부는 절단과정에서 균일하게 절단되는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에 소정의 굴곡을 가지게 된다. 따라서 본 발명에 따른 스마트 선단캡이 이러한 소정의 굴곡을 가지는 PHC 파일의 절단된 선단부에 씌워지게 되면, 그에 대응하여 상기 스마트 선단캡 또한 최초에는 수평을 유지할 수 없게 된다.
따라서 본 발명에 따른 스마트 선단캡의 상판부에 형성된 스마트 선단캡과 중간연결부재를 상호 결속하기 위한 관통홀인 제2관통홀에 볼트부재(선호적으로는 M24 볼트)를 선호적으로는 3군데에 걸쳐서 삼각형으로 배치하고 상기 볼트부재를 조으거나 풀게되면 그에 대응하여 본 발명에 따른 스마트 선단캡이 상하로 소정의 거리만큼 이동되어진다. 이와 같이 제2관통홀에 삼각형으로 배치된 볼트부재를 조으거나 푸는 작업을 수행함으로써 설계자 또는 시공자는 수평을 맞출 수 있다. 한편 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 스마트 선단캡의 제2관통홀에 3개의 볼트부재가 삼각형으로 배치되는 것으로 설명하고 있지만, 단지 이는 설명의 편의에 불과하며 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 실시예, 즉 제1관통홀을 사용하거나 볼트부재의 개수를 2개 또는 4개 등과 같이 다수개를 사용할 수도 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
다음으로 본 발명에 따른 PHC 파일의 선단부에 씌워진 스마트 선단캡에는 다음에서 설명하는 반구형 HAT 조인트가 중간연결부재로 사용되어진다.
상기 중간연결부재는 도 10 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 베이스부(110), 플랜지부(120), 결합부(130) 및 지지부(140)를 포함한다. 상기 베이스부(110)는 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 내경에 대응되는 직경으로 형성되는 반구(半球)형의 부재로서, 강도가 높은 스틸 재질 등으로 형성되는 것이 선호된다.
상기 베이스부(110)는 하부 면에서 내부로 함몰되도록 형성되는 반구형의 중공부(111)를 포함하여 구성된다. 즉, 베이스부(110)는 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 내경에 대응되는 직경을 갖는 캡 형상의 부재이다. 상기와 같이 구성되는 베이스부(110)는 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 상단 면상에 배치된다. 또한 본 발명에 따른 베이스부(110)는 고강도 대구경 PHC 파일의 내부직경에 대응되도록 800mm, 1000mm, 1200mm의 직경을 가지는 것이 선호된다.
한편 본 발명에 따른 플랜지부(120)는 소정 두께를 갖는 플레이트로서, 베이스부(110)의 하단 외주를 따라 방사상으로 연장 형성된다. 상기 플랜지부(120)는 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 외부직경에 대응되는 직경으로 형성되어 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 상단 면과 결합된다. 이때, 플랜지부(120)에는 복수 개의 결합공(121)이 형성되어 상기 결합공(121)에 볼트 등의 결합수단(미도시)이 삽입되고, 삽입된 결합수단이 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 상단 면을 관통하여 결합됨에 의해 플랜지부(120)와 고강도 대구경 PHC 파일(10)이 상호 결합된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 결합공(121)은 PHC 파일(10)에 형성된 관통공의 개수 및 위치와 동일하게 형성되어지는 것이 선호된다.
또한 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 플랜지부(120)와 고강도 대구경 PHC 파일(10)이 상호 결합됨에 의해 베이스부(110)가 고강도 대구경 PHC 파일(10)에 결합되는 것이다. 상기한 플랜지부(120)는 베이스부(110)와 일체로 형성되며, 플랜지부(120) 또한 강도가 높은 스틸 재질 등으로 형성되는 것이 선호된다.
한편 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 결합부(130)는 철골기둥(20)의 단면에 대응되는 단면을 갖도록 형성되는 플레이트로서, 하부 면 중심부가 베이스부(110)의 상단 중심부와 결합된다. 이때, 결합부(130)의 하부 면 중심부는 베이스부(110)의 상단 중심부에 대응되도록 내부로 함몰 형성되어 상기 함몰 형성된 영역에 베이스부(110)의 상단 중심부가 삽입된 형태로 결합된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 결합부(130)는 철골기둥(20)의 형상에 따라 그 형상을 다양하게 변형시킬 수 있는데, 고강도 대구경 PHC 파일(10)과 결합되는 철골기둥(20)은 일반적으로 H 형강을 많이 사용하므로 본 실시예 및 도면은 결합부(130)가 H 형상인 것으로 설명한다. 그러나, 결합부(120)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, H형 또는 원형 또는 각형 또는
Figure pat00004
자형등 과 같은 다양한 철골기둥의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 결합부(130) 또한 높은 강도를 갖는 스틸 재질 등으로 형성된다.
한편 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 지지부(140)는 베이스부(110)의 상부 면에서 결합부(130)의 하부 면 전 영역으로 연장 형성되는 기둥 형태의 부재로서, 결합부(130)와 베이스부(110)의 사이에 형성되어 결합부(130)를 지지하는 역할을 한다. 상기한 지지부(140) 또한 강도가 높은 스틸 재질 등으로 형성되는 것이 선호된다.
상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 중간연결부재(100)는 도 10에 도시된 바와 같이, 플랜지부(120)가 고강도 대구경 PHC 파일(10)가 연결되고, 결합부(130) 상부 면이 철골기둥(20)과 결합됨에 의해 고강도 대구경 PHC 파일(10)과 철골기둥(20)을 상호 결합시키게 된다. 상기와 같이 고강도 대구경 PHC 파일(10)과 철골기둥(20)이 결합되면, 철골기둥(20)의 하중에 의해 중간연결부재(100)에 응력이 작용하게 된다.
또한 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 중간연결부재(100)는 그 상부면에 결합되는 철골기둥과 용접, 볼팅 등의 방식으로 공장에서 결합한 후 공사현장으로 이동되어 PHC 파일과 결속될 수도 있으며, 나아가 본 발명에 따른 중간연결부재(100)이 공사현장으로 이동되어 현장에서 철골기둥과 PHC 파일에 연결되어질 수도 있다
한편, 일반적으로 철골기둥(20)이 H형상으로 마련되기 때문에, 베이스부(110)의 중간부 하중을 보상해 주기 위해 복수 개의 보강 리브(150)가 추가로 형성되어질 수 있다. 상기 보강 리브(150)는 플랜지부(120)의 상부 면에서 베이스부(110)의 중간부로 연장 형성되는 소정 두께를 갖는 플레이트로서, 플랜지부(120)의 원주를 따라 상호 이격되도록 배치된다. 상기와 같이 형성되는 보강 리브(150)에 의해 베이스부(110)의 중간부에 작용하는 하중을 보상하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스부(110)의 두께는 서로 균일하게 형성되어질 수도 있지만, 다양한 형태의 변단면으로 형성되어질 수도 있다. 한편, 지지부(140)는 철골기둥(20)의 거의 전 하중을 지지하고 있으므로, 지지부(140)에 작용하는 응력 또한 보상해 주기 위하여, 보조 보강 리브(151)가 추가적으로 형성되어질 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일과 철골기둥의 결합부재는 고강도 대구경 PHC 파일(10)과 철골기둥(20)을 하나의 중간연결부재(100)에 의해 상호 결합시킴으로써, 고강도 대구경 PHC 파일(10)과 철골기둥(20)의 결합 구성을 간소화하여 하중이 효과적으로 전달되도록 함과 동시에 시공의 편의성을 증대시킬 수 있고, 낭비되는 폐기물의 발생을 감소시킴으로써 친환경적으로 공사가 진행될 수 있는 효과가 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하다. 따라서, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적인 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
10 : PHC 파일 20 : 철골기둥
100 : 중간연결부재 110 : 베이스부
111 : 중공부 120 : 플랜지부
121 : 결합공 130 : 결합부
140 : 지지부 150 : 보강 리브
151 : 보조 보강 리브

Claims (12)

  1. 기초부에 근입되어지며 돌출되는 높이가 일정하게 되도록 두부가 절단되어지는 PHC 파일의 선단부에 씌워지며, 그 상부에는 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재가 결속되어지도록 하는 PHC 파일길이 조정용 스마트 선단캡에 있어서,
    상기 스마트 선단캡은 원형의 상판부와 상기 원형의 상판부의 외측으로부터 아랫방향으로 하향 구성되어지는 측판부로 이루어지며, 상기 상판부의 테두리부는 소정의 폭을 가지도록 형성되어지며 중앙부는 관통되도록 통공부가 형성되어지고,
    상기 상판부의 소정의 폭을 가진 테두리부 상에는 PHC 파일의 선단부와 상호결속되기 위한 복수개의 제 1 관통홀과, 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재가 상호 결속되기 위한 복수개의 제 2 관통홀이 일정한 간격으로 배치되어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일길이 조정용 스마트 선단캡
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재는 고강도 대구경 PHC 파일의 내경에 대응되는 직경을 갖는 반구형의 베이스부와; 상기 베이스부의 하단 외주를 따라 방사상으로 연장 형성되어 상기 고강도 대구경 PHC 파일의 상단 면과 결합되는 플랜지부와; 상기 철골기둥에 대응되는 단면을 갖도록 형성되어 상부 면이 철골기둥과 결합되되, 하부 면 중심부가 상기 베이스부의 상단 중심부와 결합되는 결합부와; 상기 베이스부의 상부 면에서 결합부의 하부 면 전 영역으로 연장 형성되어 결합부를 지지하는 지지부를 포함하는 반구형 HAT 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일길이 조정용 스마트 선단캡
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합부의 형상은 H형 또는 원형 또는 각형 또는
    Figure pat00005
    자형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일길이 조정용 스마트 선단캡
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 관통홀은 제 2 관통홀보다 상판부의 중앙 통공부로부터 더 외측방향에 형성되어지며, 상기 제 1 관통홀은 PHC 파일의 내부강선(tendon)의 위치와는 서로 어긋나게 배치되어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 관통홀은 납작머리 볼트가 사용되어질 수 있도록 PHC 파일에 직접 천공되어지며 소정의 직경을 가진 제 1 구멍과, 상기 제 1 구멍의 직경보다 더 큰 직경으로 이루어지는 제 2 직경으로 이루어지는 그 단면이
    Figure pat00006
    자 형상의 이중직경의 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 관통홀은 제 1 관통홀의 제 2 구멍의 직경보다는 더 작은 직경으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 따른 스마트 선단캡을 이용하여 PHC 파일과 철골기둥부재를 서로 연결하는 시공 방법에 있어서, 상기 방법은
    (a) 지하층을 굴토한 후 고강도 대구경 PHC 파일을 근입하고, 서로 다른 위상차이를 가지는 PHC 파일의 선단부를 일정한 높이로 PHC파일의 강선(tendon)까지 모두 절단하는 단계와,
    (b) 상기 절단된 PHC 파일의 선단부에 스마트 선단캡을 장착시키는 단계와,
    (c) 상기 스마트 선단캡이 PHC 파일의 선단부에 끼워진 이후에, PHC 파일의 고르지 못한 절단면을 보완하도록 스마트 선단탭의 중앙 통공부를 통해서 무수축 모르타르를 주입하는 단계와,
    (d) 스마트 선단캡의 상판부 테두리부에 형성된 제 1 관통홀의 제 1 구멍을 드릴로 천공한 후, 상기 천공된 제 1 구멍을 통해서 PHC파일과 스마트 선단캡을 상호 볼트 결합하는 단계와,
    (e) 스마트 선단캡 상부에 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재를 설치한 후, 상기 스마트 선단캡 상판부 테두리부에 형성된 제 2 관통홀과 중간연결부재의 플랜지부에 형성된 결합공을 서로 일치시킨 후 볼트결합하는 단계를 포함하며,
    상기 철골기둥부재가 안착되어지도록 하는 중간연결부재는 고강도 대구경 PHC 파일의 내경에 대응되는 직경을 갖는 반구형의 베이스부와; 상기 베이스부의 하단 외주를 따라 방사상으로 연장 형성되어 상기 고강도 대구경 PHC 파일의 상단 면과 결합되는 플랜지부와; 상기 철골기둥에 대응되는 단면을 갖도록 형성되어 상부 면이 철골기둥과 결합되되, 하부 면 중심부가 상기 베이스부의 상단 중심부와 결합되는 결합부와; 상기 베이스부의 상부 면에서 결합부의 하부 면 전 영역으로 연장 형성되어 결합부를 지지하는 지지부를 포함하는 반구형 HAT 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 이용한 파일길이 조정방법
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (b)단계는 소정의 굴곡을 가지는 PHC 파일의 절단된 선단부에 장착된 스마트 선단캡이 수평이 유지되어지도록 수평맞춤을 하는 단계가 추가적으로 포함되어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 이용한 파일길이 조정방법
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스마트 선단캡의 상판부 테두리부에 형성된 제 2 관통홀에 볼트부재를 3군데에 걸쳐 삼각형으로 배치한 후, 상기 스마트 선단캡이 상하로 소정의 거리만큼 이동되어지도록 상기 볼트부재를 조정함으로써 수평맞춤 작업이 수행되어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 이용한 파일길이 조정방법
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 PHC 파일 자체에 형성된 중공부 내부로 모르타르가 누설되지 않도록, 상기 스마트 선단캡의 중앙 통공부 상에는 소정의 강성을 가진 수단으로써 마감을 한 후 모르타르가 타설되어지며, 상기 스마트 선단캡의 상판부 테두리보에 형성된 관통홀을 통해서 모르타르가 충진상태를 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 이용한 파일길이 조정방법
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 (d)단계는 PHC 파일과 스마트 선단캡의 볼트 결합이 용이하게 수행되어지도록, 상기 제 1 구멍의 천공크기는 PHC 파일과 스마트 선단캡 결속용 볼트 직경보다 더 작은 직경으로 이루어지도록 미리 천공되어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 이용한 파일길이 조정방법
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 결합부의 형상은 H형 또는 원형 또는 각형 또는
    Figure pat00007
    자형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 파일 길이 조정용 스마트 선단캡을 이용한 파일길이 조정방법
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