KR20200044740A - Phc말뚝의 두부보강 결합구, 이를 이용한 phc말뚝과 기초의 두부보강 결합구조, 및 두부보강 결합시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PHC말뚝(2)의 중공 내부에 삽입되어 콘크리트에 매립됨으로써 PHC말뚝(2)의 두부를 보강하는 본체(10)와, 본체(10)의 하단에 구비되는 바닥판(11)과, 본체(10)의 상단에서 복수개가 외측으로 연장된 형태로 구비되는 고정지지체(12)를 포함하여 구성되며; 고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 걸쳐지며; 연직보강재(31)가 이루는 통형상의 단면은 PHC말뚝(2)의 내경 단면 보다 크게 되도록 고정지지체(12)에는 보강철근망(3)의 연직보강재(31)가 결합되는 구성의 PHC말뚝의 두부보강 결합구와, 이를 이용하여 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4)를 결합하는 구조 및 시공방법에 관한 것이다.

Description

PHC말뚝의 두부보강 결합구, 이를 이용한 PHC말뚝과 기초의 두부보강 결합구조, 및 두부보강 결합시공방법{Connecting and Reinforcing Apparatus, Structure and Method for PHC Pile}

본 발명은 PHC말뚝(Pretensioned spun high strength concrete pile/중공형 프리스트레스트 콘크리트 말뚝)의 두부(頭部)를 보강함과 동시에 PHC말뚝과 그 위에 시공되는 콘크리트 기초를 견고하게 일체 결합하기 위한 결합구에 관한 것이며, 더 나아가 본 발명은 이러한 결합구를 이용하여 PHC말뚝의 두부를 보강하고 PHC말뚝과 콘크리트 기초를 견고하게 일체 결합하는 결합구조 및 결합시공방법에 관한 것이다.

구조물을 구축하기 위하여 기초공사를 수행함에 있어서는, 지반에 PHC말뚝을 설치한 후 PHC말뚝의 두부에서 지면 위로 돌출된 부분이 매립되도록 콘크리트 기초를 형성하게 된다. 이 때, 종래에는 콘크리트 기초와 PHC말뚝의 두부를 결합하기 위하여, 상부가 PHC말뚝 위로 솟아 있도록 보강철근망을 PHC말뚝의 중공(中空) 내에 배치하고 보강철근망이 매립되도록 기초용 콘크리트를 타설하였다. 이러한 종래기술은 대한민국 공개특허 제10-2011-0022109호에 개시되어 있다.

그런데 PHC말뚝은 콘크리트 부분이 상당히 두껍기 때문에 PHC말뚝의 중공 내경이 작다. 따라서 PHC말뚝의 중공 내부에 설치할 수 있는 보강철근망의 직경도 작다. 보강철근망의 직경이 작을 경우에는 휨강성도 작아지므로, PHC말뚝과 콘크리트 기초 사이, 또는 PHC말뚝의 두부에 큰 휨모멘트가 작용할 경우에는 PHC말뚝의 중공에 설치된 작은 직경의 보강철근망으로는 구조적 안정성을 확보할 수 없게 된다. 이러한 이유에서 많은 현장에서는 PHC말뚝 대신에 상대적으로 중공의 내경이 큰 고가의 강관말뚝을 사용하고 있다.

또한 단순히 보강철근망을 PHC말뚝의 중공 내에 배치하고 콘크리트를 타설하여 PHC말뚝의 두부를 보강하고 콘크리트 기초와 결합하는 종래 기술의 경우 콘크리트 기초에 철근을 배근하는 작업이 매우 어렵다는 단점이 있다. 콘크리트 기초의 보강을 위한 수평철근을 배근하게 되는데, 종래 기술에서는 PHC말뚝의 중공 내에 보강철근망이 배치되어 있는 상태이므로 연직하게 세워져 있는 보강철근망 사이로 수평철근을 수평방향 삽입하여 배치하여야 하는 어려움이 있으며, 수평철근의 위치를 조정하는 것도 매우 어렵게 되는 단점이 있는 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0022109호(2011. 03. 07. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 PHC말뚝의 두부를 보강하고, PHC말뚝과 그 위에 설치되는 콘크리트 기초를 견고하게 결합하기 위하여 보강철근망을 PHC말뚝의 중공과 콘크리트 기초에 매립되도록 PHC말뚝의 두부에 설치하되 보강철근망의 직경이 더욱 커지도록 함으로써, 보강철근망의 설치로 인한 휨강성의 증대 효과를 극대화시킴과 동시에 PHC말뚝과 콘크리트 기초 사이, 그리고 PHC말뚝의 두부에 작용하는 큰 휨모멘트에 대해서도 우수한 구조적 안정성을 확보할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 콘크리트 기초의 보강을 위한 수평철근이 배근된 상태에서도 보강철근망을 설치할 수 있도록 함으로써, 수평철근의 배근작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하여 시공효율성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, PHC말뚝의 두부에 설치되어, PHC말뚝과 그 상부에 타설되는 콘크리트에 의해 형성되는 콘크리트 기초를 서로 일체화시키는 결합구로서, PHC말뚝의 중공 내부에 삽입되어 콘크리트에 매립됨으로써 PHC말뚝의 두부를 보강하게 되는 통형상의 본체와, PHC말뚝의 두부에 삽입되어 PHC말뚝의 내부 중공을 가로막아 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하도록 본체의 하단에 구비되는 바닥판과, 본체의 상단에서 복수개가 원주를 따라 간격을 두고 배치되고 외측으로 연장되어 돌출된 형태로 구비되는 고정지지체를 포함하여 구성되며; 바닥판과 본체의 하부가 PHC말뚝의 중공 내에 위치하고 고정지지체가 PHC말뚝의 상면에 놓여서 걸쳐지도록 설치되며; 각각의 고정지지체에는 콘크리트 기초에 매립되는 보강철근망의 연직보강재의 하단이 결합되는데, 연직보강재의 하단이 고정지지체에 결합되는 위치는 PHC말뚝의 내경보다 더 외측에 존재하여 연직보강재가 연직하게 세워져 설치되었을 때, 연직보강재가 이루는 통형상의 단면은 PHC말뚝의 내경에 의한 단면 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 PHC말뚝의 두부보강 결합구가 제공된다.

또한 본 발명에서는 지면 위로 돌출된 PHC말뚝의 두부가 콘크리트 기초에 매립되는 PHC말뚝과 콘크리트 기초의 결합구조로서, PHC말뚝의 두부에는, 콘크리트 기초와의 일체화 및 PHC말뚝의 두부보강을 위하여 상기한 본 발명의 PHC말뚝의 두부보강 결합구가 설치되는 것을 특징으로 하는 결합구조가 제공된다.

또한 본 발명에서는 지반에 관입 설치된 PHC말뚝에서 지면 위로 돌출된 두부에 결합구를 설치하는 단계; 및 콘크리트를 타설하여 PHC말뚝의 두부를 콘크리트 기초에 매립시켜 일체화시키는 단계를 포함하는 PHC말뚝과 콘크리트 기초의 결합시공방법으로서, 상기한 본 발명의 PHC말뚝의 두부보강 결합구를 설치함으로써 콘크리트 기초를 PHC말뚝과 일체화시켜 구축하게 되는 것을 특징으로 하는 PHC말뚝과 콘크리트 기초의 결합시공방법이 제공된다.

위와 같은 본 발명의 결합구, 이를 이용한 결합구조 및 결합시공방법에 있어서, 연직한 봉부재로 이루어져서 그 하부가 본체에 일체로 결합된 상태로 상단이 길게 상향 연장되도록 연직하게 설치되어, 콘크리트 기초에 매립되는 보조매립부재가 추가로 구비될 수 있으며, 더 나아가, PHC말뚝에 배치된 긴장재의 위치에 맞추어서 고정지지체에는 관통공 형태의 웨지홀이 형성되어 있으며; 고정지지체가 PHC말뚝의 상면에 놓일 때, PHC말뚝의 상단에 노출된 긴장재가 웨지홀에 아래에서 위쪽으로 관통 삽입된 후 긴장재의 상단에 웨지가 물려진 상태로 웨지홀에 끼워져 정착되어 PHC말뚝에 일체로 결합되는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에서는 PHC말뚝과 결합되어 콘크리트 기초에 매립되는 연직보강재에 의해 만들어진 보강철근망의 단면 크기가 PHC말뚝의 내경 단면보다 더 크게 된다. 따라서 보강철근망의 휨강성이 더욱 증가하게 되고, PHC말뚝과 콘크리트 기초의 접합부분에서 발휘되는 휨모멘트 하중에 대한 저항모멘트가 커지게 되어 PHC말뚝과 콘크리트 기초 사이, 그리고 PHC말뚝의 두부에 작용하는 큰 휨모멘트에 대해서도 매우 우수한 구조적 안정성을 확보할 수 있게 됨과 동시에 콘크리트 기초에 매립해야 할 보강철근망의 양을 줄일 수 있게 되어 자재비의 절감, 시공성 향상, 및 그에 따른 시공 경제성 향상의 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에서는 PHC말뚝의 두부 상단 위쪽에서 콘크리트 기초를 위한 수평철근을 배근한 후 보강철근망을 연직 하향으로 배치하여 고정 설치할 수 있으므로, 보강철근망에 구애받지 않고 콘크리트 기초를 위한 수평철근의 배근작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 되는 장점이 있다.

더 나아가, 본 발명에 의하면, 결합구가 PHC말뚝의 두부에 설치된 상태에서, 결합구와 PHC말뚝의 두부가 콘크리트 내에 매립되도록 콘크리트가 타설되어 콘크리트 기초가 시공되므로, 콘크리트 기초와 PHC말뚝 간의 견고한 결합을 이룰 수 있으며 그에 따라 큰 인발저항력을 발현되는 효과가 발휘되며, PHC말뚝의 두부와 체결되어 콘크리트 기초에 매립되는 보강철근망의 연직보강재가 결합구에 의하여 연직 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 되어 연직보강재의 인발저항력의 발휘가 효과적으로 이루어질 수 있게 될 뿐만 아니라, PHC말뚝과 콘크리트 기초 사이의 결합에서 발휘되는 휨내력이 더욱 증가하게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 결합구와 보강철근망이 PHC말뚝에 설치되고 조립되는 구성을 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 후속하여 결합구와 보강철근망이 PHC말뚝에 설치된 상태를 보여주는 개략적인 반단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향 단면도이다.
도 4는 결합공을 이용한 연직보강재의 결합구조를 가지는 고정지지체의 일예를 상세히 보여주는 도 1의 원 B부분에 대한 개략적인 확대 사시도이다.
도 5는 고정지지체의 형상을 달리한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 결합구를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 원 C부분을 아래에서 위로 올려다 본 형태로 보여주는 개략적인 확대 사시도이다.
도 7은 보조매립부재가 더 구비된 본 발명의 또다른 실시예에 따른 결합구를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 PHC말뚝에 배치된 긴장재를 긴장하여 결합구를 설치하는 것을 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 상태에 후속하여 결합구의 설치가 완료된 상태를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 10은 결합구가 설치된 후 PHC말뚝과 콘크리트 기초가 결합 시공된 상태를 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 결합구조는, 지면 위로 돌출된 PHC말뚝의 두부(頭部)에 본 발명의 결합구를 설치하여 콘크리트 기초에 매립시키는 구성을 가지는 것이며, 본 발명에 따른 결합 시공방법은 PHC말뚝을 지반에 관입 설치하고, 지면 위로 돌출된 PHC말뚝의 두부를 정리한 후 본 발명의 결합구를 설치하고 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기초에 매립시키는 과정을 포함하는 것이므로, 아래에서는 본 발명의 결합구를 중심으로 본 발명을 설명한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 결합구(1)가 PHC말뚝(2)의 상단 또는 두부(頭部)에 배치되고 보강철근망(3)이 설치되는 구성을 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 후속하여 결합구(1)와 보강철근망(3)이 PHC말뚝(2)에 설치된 상태를 보여주는 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2에 도시된 상태를 횡방향의 단면도로 보여주는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있다. 도 2에서는 편의상 PHC말뚝(2)은 반단면 사시도의 형태로 도시되어 있다.

본 발명의 결합구(1)는, PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4)의 견고한 결합과 휨강성 보강을 위하여, 그리고 PHC말뚝(2)의 두부 보강을 위하여 설치되는 것으로서, 도면에 예시된 것처럼 PHC말뚝(2)의 두부에서 PHC말뚝(2)의 중공 내부에 삽입되는 통형상의 본체(10)와, PHC말뚝(2)의 중공 내부부에 삽입되어 PHC말뚝(2)의 중공을 가로막도록 본체(10)의 하단에 구비되는 바닥판(11)과, 본체(10)의 상단에서 외측으로 연장되어 돌출된 형태로 복수개가 원주를 따라 간격을 두고 배치되어 구비되는 고정지지체(12)를 포함하여 구성된다.

본체(10)는 도면에 예시된 것처럼 원기둥 형태의 부재로 이루어질 수 있는데, 본체(10)가 PHC말뚝(2)의 중공 내에 삽입 배치되었을 때 본체(10)의 외면과 PHC말뚝(2)의 중공 내면 사이에는 간격이 존재하도록 본체(10)의 직경은 PHC말뚝(2)의 중공 내경보다 작은 것이 바람직하다. 본체(10)는 강관(鋼管) 등과 같이 높은 강성을 가지는 부재로 제작되는 것이 바람직하다. 그러나 본체(10)는 강관에 한정되는 것은 아니다. 또한 본체(10)는 반드시 관부재로 이루어질 필요는 없고 철근망 등으로 이루어져도 무방하다. 후술하는 것처럼 본체(10)는 PHC말뚝(2)의 중공에 채워지는 콘크리트에 매립되는데, 콘크리트와의 마찰 및 접합 강화를 통한 견고한 일체화를 위하여 본체(10)의 내면과 외면 모두 또는 둘 중 어느 곳은 거친 면으로 형성되거나, 전단키 또는 스터드 볼트 등과 같은 매립돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본체(10)의 하단에는 바닥판(11)이 일체로 구비되어 있다. 바닥판(11)은 콘크리트 기초(4)의 시공을 위하여 콘크리트를 타설할 때 타설된 콘크리트가 PHC말뚝(2)의 중공부 내부로 유입되도록 하면서도 그 유입 깊이를 제한하기 위하여 PHC말뚝(2)의 내부 중공을 가로막도록 판재로 이루어진 부재이다.

본체(10)의 상단에는 복수개의 고정지지체(12)가 본체(10)의 원주를 따라 간격을 두고 고정된 상태로 구비된다. 고정지지체(12)는 막대형태의 부재로 이루어져 본체(10)의 원주에서 외측으로 연장되어 있는데, 고정지지체(12)의 외측단은 PHC말뚝(2)의 상면 위에 위치하거나 또는 PHC말뚝(2)의 외경보다 더 외측에 위치한다. 고정지지체(12)에는 보강철근망(3)을 이루는 연직보강재(31)의 하단이 일체로 결합되는데, 연직보강재(31)의 하단을 고정지지체(12)에 결합함에 있어서 용접이나 기타 다양한 방식을 이용할 수도 있지만, 후술하는 것처럼 결합공(120)을 이용한 나사결합이나 너트를 이용한 체결을 이용할 수도 있다.

도 4에는 결합공(120)을 이용한 연직보강재(31)의 결합구조를 가지는 고정지지체(12)의 일예를 상세히 보여주는 도 1의 원 B부분에 대한 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있다. 본 발명에서는 연직보강재(31)의 하단이 결합공(120)에 결합되었을 때 연직보강재(31)가 PHC말뚝(2)의 상면 위에서 연직하게 위치하거나 또는 PHC말뚝(2)의 외경보다 더 외측에서 연직하게 위치하게 되는데, 이러한 구성이 만들어지도록 결합공(120)은 고정지지체(12)의 외측 단부에 위치하여 형성된다. 결합공(120)은 도 4에 예시된 것처럼 내면에 나사가 형성되어 있는 나사구멍으로 형성될 수 있는데, 이 경우 연직보강재(31)의 하단이 결합공(120)에 나사결합되면서 끼워져서 일체로 결합 설치될 수 있다. 물론 결합공(120)은 나사가 형성되지 않은 단순한 연직 관통공으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 결합공(120)을 관통하여 고정지지체(12)의 하면으로 돌출된 연직보강재(31)의 하단에 너트를 결합함으로써 연직보강재(31)를 결합 설치할 수 있다.

더 나아가 고정지지체(12)는 사각 단면을 가지는 막대형태의 부재 이외에도 절곡 강판 등 다양한 형태로 이루어질 수도 있다. 도 5에는 고정지지체(12)의 형상을 달리한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 결합구(1)를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 실시예에 구비된 고정지지체(12)를 상세히 보여주는 도 5의 원 C부분을 아래에서 위로 올려다 본 형태로 보여주는 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 고정지지체(12)는 사각 단면을 가지는 막대형태의 부재 이외에도 절곡 강재 등 다양한 형태로 이루어질 수도 있고, 결합공(120) 역시 단순한 연직 관통공으로 형성될 수도 있다. 도 6에 도시된 것처럼 결합공(120)을 관통공의 형태로 만들어두고 미리 결합공(120)의 하면에 너트부재(125)를 부착 설치해두어서, 결합공(120)을 관통한 연직보강재(31)의 하단이 너트부재(125)에 체결되어 연직하게 세워져 설치되도록 할 수 있는 것이다. 물론 너트부재(125)는 미리 부착해두어야만 하는 것은 아니고 연직보강재(31)를 결합공(120)에 관통시키면서 연직보강재(31)의 하단에 결합시켜도 무방하다. 이와 같은 관통공 형태의 결합공(120)은 도 4에 도시된 다각 단면의 막대형태의 부재로 이루어진 고정지지체(12)에도 적용될 수 있음은 당연하다.

한편, 도면에 예시된 것처럼 고정지지체(12)에는 관통공의 형태로 이루어진 웨지홀(wedge hole)(121)이 더 형성될 수 있다. 웨지홀(121)은 PHC말뚝(2)에 배치된 긴장재(20)의 단부를 정착하기 위하여 필요에 따라 형성되는 것으로서 이에 대해서는 후술한다.

본 발명의 결합구(1)를 형성함에 있어서, 추가적으로 보조매립부재(13)를 더 설치할 수도 있다. 도 7에는 보조매립부재(13)가 더 구비된 본 발명의 또다른 실시예에 따른 결합구(1)를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 보조매립부재(13)는 연직한 봉부재(예를 들면 철근, 강봉 등)로 이루어져서 그 하부가 본체(10)에 일체로 결합된 상태로 상단이 길게 상향 연장되도록 연직하게 구비된다. 도 7에 도시된 실시예는 보조매립부재(13)의 하부가 본체(10)의 내면에 용접 등의 방법에 의해 밀착되어 일체로 구비된 구성을 가지고 있지만, 보조매립부재(13)는 본체(10)의 외면에 밀착되어 일체 구비될 수도 있다. 물론 보조매립부재(13)를 본체(10)에 일체 설치하는 방법은 용접에 한정되지 않으며 다양한 방식을 이용할 수 있다. 이와 같이 본체(10)의 위쪽으로 연직하게 소정 길이로 연장되도록 배치된 보조매립부재(13)가 일체로 구비된 경우, 보조매립부재(13)는 콘크리트 기초(4)에 매립되며, 이를 통해서 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4)의 일체화의 향상은 물론이고 PHC말뚝(2)의 지지력 향상과 콘크리트 기초(4)의 보강, 그리고 휨내력 증가에 의한 PHC말뚝(2)의 추가적인 두부 보강의 효과가 발휘된다.

위에서 설명한 바와 같이 본체(10)의 상단과 하단에 각각 고정지지체(12)와 바닥판(11)이 일체 결합되어 있도록, 그리고 필요한 경우에는 보조매립부재(13)가 더 구비되어 있도록 사전 제작된 결합구(1)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼 바닥판(11)과 본체(10)의 하부가 PHC말뚝(2)의 중공 내에 위치하고 고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 놓여서 걸쳐지도록 설치된다. 결합구(1)가 설치된 상태에서 복수개의 연직보강재(31)가 각각 고정지지체(12)의 결합공(120)에 결합되어 연직하게 세워져 설치된다.

본 발명에 있어서 고정지지체(12)에서 연직보강재(31)의 하단이 결합되는 위치는 PHC말뚝(2)의 상면 바로 위가 되거나 또는 PHC말뚝(2)의 외경보다 더 외측이 된다. 결합공(120)을 이용하여 연직보강재(31)를 고정지지체(12)에 결합하였을 때 연직보강재(31)를 연직방향 아래로 내려다보면 결합공(120)에 설치된 연직보강재(31)가 PHC말뚝(2)의 내경보다 더 외측에 위치하는 것이다. 따라서 고정지지체(12)에 하단이 결합되어 연직보강재(31)가 연직하게 세워져 설치되었을 때, 복수개의 연직보강재(31)가 이루는 통형상의 단면은 PHC말뚝(2)의 내경에 의한 단면보다 더 크다. 연직보강재(31)를 포함한 보강철근망(3)은 콘크리트 기초(4)에 매립되어 콘크리트 기초(4)를 통해서 상부 구조물로부터 전해져 오는 휨모멘트 하중을 PHC말뚝(2)으로 전달하는 기능을 수행하는데, 본 발명에서는 위와 같이 연직보강재(31)에 의해 만들어지는 통형상의 단면 크기가 PHC말뚝(2)의 내경에 의한 단면보다 더 크므로 휨모멘트 하중에 대한 저항력이 더욱 커진다. 즉, 휨모멘트에 대한 저항력(휨내력)이 크게 증대되는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4) 사이, 그리고 PHC말뚝(2)의 두부에 작용하는 큰 휨모멘트에 대해서도 매우 우수한 구조적 안정성을 확보할 수 있게 되며, 그만큼 콘크리트 기초(4)에 매립해야 할 연직보강재(31)의 양을 줄일 수 있게 되어 자재비의 절감, 시공성 향상, 및 그에 따른 시공 경제성 향상의 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에서는 결합구(1)가 설치된 상태에서 연직보강재(31)가 위에서 아래로 연직방향으로 접근하여 고정지지체(12)와 결합되므로, 결합구(1)를 설치한 후 콘크리트 기초(4)의 보강을 위한 수평철근(도시를 생략함)을 PHC말뚝(2)의 상단 위쪽에 배근한 상태일지라도 용이하게 연직보강재(31)를 설치할 수 있게 되는 장점이 있다. 즉, 본 발명에서는 PHC말뚝(2)의 상단 위쪽에서 콘크리트 기초(4)를 위한 수평철근을 배근한 후 고정지지체(12)에 연직보강재(31)를 연직 하향으로 결합하여 보강철근망(3)을 형성할 수 있으므로, 연직보강재(31) 및 보강철근망(3)에 구애받지 않고 콘크리트 기초(4)를 위한 수평철근의 배근작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 연직보강재(31)가 결합구(1)에 고정된 상태에서 콘크리트 기초(4)에 매립되기 전까지 연직보강재(31)의 연직설치 상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 그에 따라 연직보강재(31)의 인발저항력의 발휘가 효과적으로 이루어질 수 있게 되고 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4) 사이의 결합에서 발휘되는 휨내력이 더욱 증가하게 될 뿐만 아니라, 시공성도 크게 개선시키게 되는 효과가 발휘된다.

연직보강재(31)를 설치한 후에는 복수개의 횡보강재(32)를 이용하여 연직보강재(31)를 횡방향으로 감싸서 설치함으로써 보강철근망(3)을 완성할 수 있다. 특히, 이 경우에는 미리 콘크리트 기초(4)를 위하여 격자형태의 수평철근 망을 제작해두고 연직보강재(31)를 설치한 후 수평철근 망을 연직하향으로 내려서 설치한 다음에 횡보강재(32)를 설치하여 보강철근망(3)을 완성할 수도 있다. 즉, 필요한 경우에는 횡보강재(32)를 설치하기 전에 수평철근 망을 연직하게 배치할 수 있는 것이다. 이러한 구성에 의하면 횡보강재(32)의 존재로 인하여 야기될 수 있는 콘크리트 기초(4) 내에 수평철근 배근시의 번거로움을 예방하여 수평철근 배근 작업을 더욱 효율적으로 수행할 수 있게 되는 장점이 있다.

앞서 언급한 것처럼 고정지지체(12)에는 웨지홀(121)이 형성될 수 있는데, 웨지홀(121)이 형성되어 있는 경우에는 PHC말뚝(2)에 배치된 긴장재(20)를 긴장하여 결합구(1)에 정착하는 형태로 결합구(1)를 설치할 수도 있다. 도 8에는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 PHC말뚝(2)에 배치된 긴장재(20)를 긴장하여 결합구(1)에 정착하는 형태로 결합구(1)를 PHC말뚝(2)의 두부에 설치하는 것을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 상태에 후속하여 결합구(1)의 설치가 완료된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 편의상 도 8 및 도 9에서는 연직보강재(31)를 포함한 보강철근망(3)의 도시를 생략하였다.

PHC말뚝(2)을 설치하고 콘크리트 기초(4)를 시공하기에 앞서, PHC말뚝(2)이 지면 위로 돌출된 높이를 필요에 맞게 조절하기 위한 두부 정리작업을 수행하게 되는데, 이 때 PHC말뚝(2)의 길이 방향으로 배치된 긴장재(20)를 PHC말뚝(2)의 상단에서 소정 길이로 노출시켜둘 수 있다. 긴장재(20)가 배치된 위치에 맞추어서 고정지지체(12)에 관통공 형태의 웨지홀(121)을 형성해두고, 앞서 설명한 것처럼 바닥판(11)과 본체(10)의 하부가 PHC말뚝(2)의 중공 내에 위치하고 고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 놓이도록 결합구(1)를 설치할 때, 노출되어 있던 긴장재(20)를 웨지홀(121)에 아래에서 위쪽으로 관통시킨다. 웨지홀(121)을 관통한 긴장재(20)의 상단에 웨지(122)를 물린 상태에서 웨지(122)가 웨지홀(121)에 끼워지도록 함으로써 긴장재(20)의 단부를 웨지홀(121)에 정착시킨다. 이 때 긴장재(20)를 추가적으로 긴장하여 웨지(122)를 이용하여 웨지홀(121)에 긴장 정착할 수도 있다.

이와 같이 긴장재(20)의 단부를 웨지홀(121)에 정착시키는 구성에 의하면 결합구(1)가 매우 견고하게 PHC말뚝(2)와 결합된 상태로 PHC말뚝(2)의 상단에 설치된다. 상부 구조물에 가해지는 연직 인발력은 콘크리트 기초(4)와 연직보강재(31)를 거쳐서 결합구(1)에 가해지고 결합구(1)와 PHC말뚝(2) 간의 결합을 통해서 PHC말뚝(2)으로 전달되는데, 긴장재가 정착되는 형태로 결합구(1)가 PHC말뚝(2)에 결합 설치되는 구성에서는 위와 같은 연직 인발력의 전달이 더욱 안정적으로 이루어지게 되며, 따라서 연직보강재(31)를 포함하는 보강철근망(3)에 의한 인발저항력의 발휘가 효과적으로 이루어질 수 있게 될 뿐만 아니라 PHC말뚝과 콘크리트 기초 사이의 결합에서 발휘되는 휨내력이 더욱 증가하게 되는 장점이 있다.

PHC말뚝(2)의 두부에 결합구(1)를 설치하고, 결합구(1)에 연직보강재(31)를 결합하고, 필요한 경우에는 횡보강재(32)를 더 설치하여 보강철근망(3)을 완성한 다음에는 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기초(4)를 구축한다. 도 10에는 결합구(1)가 PHC말뚝(2)의 두부에 설치된 후 콘크리트가 타설되어 PHC말뚝과 콘크리트 기초가 결합 시공된 상태를 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 결합구(1)는 보조매립부재(13)가 구비되어 있고 긴장재(20)에 의해 PHC말뚝(2)의 두부에 더욱 견고하게 결합 설치되어 있는 구성을 가지고 있다.

도 10에 도시된 것처럼 결합구(1)의 설치 및 보강철근망(3)의 설치가 완료된 후에는, 지면 위로 돌출되어 있는 PHC말뚝(2)의 두부, 그에 설치된 결합구(1), 그리고 이에 결합된 연직보강재(31)를 포함하는 보강철근망(3)이 매립되도록 콘크리트를 현장 타설함으로써 PHC말뚝(2)와 일체를 이루도록 콘크리트 기초(4)를 구축하게 된다. 이 때, 타설된 콘크리트는 PHC말뚝(2)의 중공 내부로 유입되어 바닥판(11)의 위쪽으로 본체(1)의 내부 및 PHC말뚝(2)의 내경과 본체(10) 사이의 간격을 포함하는 PHC말뚝(2)의 중공 내부 전체에 채워진다.

이와 같이, PHC말뚝(2)의 두부에 결합구(1) 및 보강철근망(3)이 설치되고 콘크리트 기초(4)에 매립됨으로써 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4)가 일체를 이루게 되며, 따라서 콘크리트 기초(4)와 PHC말뚝(2) 간의 견고한 결합을 이룰 수 있고 그에 따라 큰 인발저항력 및 휨모멘트 저항력을 발휘하게 된다. 상부 구조물에 작용하는 휨모멘트는 콘크리트 기초(4)를 통해서 보강철근망(3)으로 전달되는데, 콘크리트 기초(4)에 매립된 보강철근망(3)은 고정지지체(12)와 결합되어 있고 고정지지체(12)는 본체(10)와 일체화되어 있으며 본체(10)는 PHC말뚝(2)의 중공 내에서 콘크리트에 매립되어 PHC말뚝(2)과 일체화되어 있으므로, 상부 구조물에 작용하는 휨모멘트와 인발력은 콘크리트 기초(4), 보강철근망(3), 결합구(1) 및 PHC말뚝(2) 사이의 위와 같은 본 발명의 결합구조를 거쳐서 PHC말뚝(2)으로 전달된다.

위와 같은 하중 전달 구조에 있어서, 특히 본 발명에서는 PHC말뚝(2)의 내경에 의한 연직 단면적보다 더 큰 연직 단면적을 가지도록 보강철근망(3)이 설치됨으로써 더욱 큰 휨모멘트 저항력이 발휘되므로 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4) 사이에, 그리고 PHC말뚝(2)의 두부에 작용하는 큰 휨모멘트에 대해서도 더욱 향상된 우수한 구조적 안정성을 확보할 수 있게 된다.

1: 결합구
2: PHC말뚝
3: 보강철근망
4: 콘크리트 기초
10: 본체
11: 바닥판
12: 고정지지체
13: 보조매립부재
20: 긴장재
31: 연직보강재
120: 결합공
121: 웨지홀
122: 웨지

Claims (5)

1. PHC말뚝(2)의 두부에 설치되어, PHC말뚝(2)과 그 상부에 타설되는 콘크리트에 의해 형성되는 콘크리트 기초(4)를 서로 일체화시키는 결합구(1)로서,
   PHC말뚝(2)의 중공에 삽입되어 콘크리트에 매립됨으로써 PHC말뚝(2)의 두부를 보강하게 되는 통형상의 본체(10)와, PHC말뚝(2)의 중공에 삽입되어 PHC말뚝(2)의 중공을 가로막아 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하도록 본체(10)의 하단에 구비되는 바닥판(11)과, 본체(10)의 상단에서 외측으로 연장되어 돌출된 형태로 복수개가 원주를 따라 간격을 두고 배치되어 구비되는 고정지지체(12)를 포함하여 구성되며;
   바닥판(11)과 본체(10)의 하부가 PHC말뚝(2)의 중공 내에 위치하고 고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 놓여서 걸쳐지도록 설치되며;
   각각의 고정지지체(12)에는 콘크리트 기초(4)에 매립되는 보강철근망(3)을 이루는 연직보강재(31)의 하단이 결합되는데, 연직보강재(31)의 하단이 고정지지체(12)에 결합되는 위치는 PHC말뚝(2)의 중공 내경보다 더 외측에 존재하여 연직보강재(31)가 연직하게 세워져 설치되었을 때 연직보강재(31)가 이루는 통형상의 단면은 PHC말뚝(2)의 중공 내경에 의한 단면보다 더 큰 것을 특징으로 하는 PHC말뚝의 두부보강 결합구.
   
2. 제1항에 있어서,
   연직한 봉부재로 이루어져서 그 하부가 본체(10)에 일체로 결합된 상태로 상단이 길게 상향 연장되도록 연직하게 설치되어, 콘크리트 기초(4)에 매립되는 보조매립부재(13)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 PHC말뚝의 두부보강 결합구.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   PHC말뚝(2)에 배치된 긴장재(20)의 위치에 맞추어서 고정지지체(12)에는 관통공 형태의 웨지홀(121)이 형성되어 있으며;
   고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 놓일 때, PHC말뚝(2)의 상단에 노출된 긴장재(20)가 웨지홀(121)에 아래에서 위쪽으로 관통 삽입된 후 긴장재(20)의 상단에 웨지(122)가 물려진 상태로 웨지홀(121)에 끼워져 정착되어 PHC말뚝(2)에 일체로 결합되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 PHC말뚝의 두부보강 결합구.
   
4. 지면 위로 돌출된 PHC말뚝(2)의 두부가 콘크리트 기초(4)에 매립되는 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4)의 결합구조로서,
   PHC말뚝(2)의 두부에는, 콘크리트 기초(4)와의 일체화 및 PHC말뚝(2)의 두부보강을 위한 결합구(1)가 설치되는데;
   결합구(1)는, PHC말뚝(2)의 중공에 삽입되어 콘크리트에 매립됨으로써 PHC말뚝(2)의 두부를 보강하게 되는 통형상의 본체(10)와, PHC말뚝(2)의 중공에 삽입되어 PHC말뚝(2)의 중공을 가로막아 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하도록 본체(10)의 하단에 구비되는 바닥판(11)과, 본체(10)의 상단에서 외측으로 연장되어 돌출된 형태로 복수개가 원주를 따라 간격을 두고 배치되어 구비되는 고정지지체(12)를 포함하여 구성되며;
   결합구(1)는, 바닥판(11)과 본체(10)의 하부가 PHC말뚝(2)의 중공 내에 위치하고 고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 놓여서 걸쳐지도록 설치되며;
   각각의 고정지지체(12)에는 콘크리트 기초(4)에 매립되는 보강철근망(3)을 이루는 연직보강재(31)의 하단이 결합되는데, 연직보강재(31)의 하단이 고정지지체(12)에 결합되는 위치는 PHC말뚝(2)의 중공 내경보다 더 외측에 존재하여 연직보강재(31)가 연직하게 세워져 설치되었을 때, 연직보강재(31)가 이루는 통형상의 단면은 PHC말뚝(2)의 중공 내경에 의한 단면보다 더 크며;
   결합구(1)에 연직보강재(31)가 결합 설치되어 보강철근망(3)이 형성된 상태에서 콘크리트가 타설됨으로써, 바닥판(11)의 위쪽으로 본체(1)의 내부 및 PHC말뚝(2)의 내경과 본체(10) 사이의 간격을 포함하는 PHC말뚝(2)의 중공 내부에 콘크리트가 채워져서, PHC말뚝(2)의 두부, 결합구(1) 및 연직보강재(31)를 포함하는 보강철근망(3)이 매립되어 있는 형태로 콘크리트 기초(4)가 PHC말뚝(2)과 일체화되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 PHC말뚝과 콘크리트 기초의 결합구조.
   
5. 지반에 관입 설치된 PHC말뚝(2)에서 지면 위로 돌출된 두부에 결합구(1)를 설치하는 단계; 및 콘크리트를 타설하여 PHC말뚝(2)의 두부를 콘크리트 기초(4)에 매립시켜 일체화시키는 단계를 포함하는 PHC말뚝(2)과 콘크리트 기초(4)의 결합시공방법으로서,
   결합구(1)는, PHC말뚝(2)의 중공에 삽입되어 콘크리트에 매립됨으로써 PHC말뚝(2)의 두부를 보강하게 되는 통형상의 본체(10)와, PHC말뚝(2)의 중공에 삽입되어 PHC말뚝(2)의 중공을 가로막아 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하도록 본체(10)의 하단에 구비되는 바닥판(11)과, 본체(10)의 상단에서 복수개가 원주를 따라 간격을 두고 배치되고 외측으로 연장되어 돌출된 형태로 구비되는 고정지지체(12)를 포함하여 구성되며;
   결합구(1)를 설치하는 단계에서는, 바닥판(11)과 본체(10)의 하부가 PHC말뚝(2)의 중공 내에 위치하고 고정지지체(12)가 PHC말뚝(2)의 상면에 놓여서 걸쳐지도록 결합구(1)를 설치하며;
   콘크리트를 타설하기 전에, 각각의 고정지지체(12)에는 콘크리트 기초(4)에 매립되는 보강철근망(3)의 연직보강재(31)의 하단을 결합하는데, 연직보강재(31)의 하단이 고정지지체(12)에 결합되는 위치는 PHC말뚝(2)의 중공 내경보다 더 외측에 존재하여 연직보강재(31)가 연직하게 세워져 설치되었을 때, 연직보강재(31)가 이루는 통형상의 단면은 PHC말뚝(2)의 중공 내경에 의한 단면보다 더 크며;
   결합구(1)에 연직보강재(31)가 결합 설치되어 보강철근망(3)이 형성된 상태에서 콘크리트를 타설함으로써, 바닥판(11)의 위쪽으로 본체(1)의 내부 및 PHC말뚝(2)의 내경과 본체(10) 사이의 간격을 포함하는 PHC말뚝(2)의 중공 내부에 콘크리트를 채워서, PHC말뚝(2)의 두부, 결합구(1) 및 연직보강재(31)를 포함하는 보강철근망(3)이 매립되어 있는 형태로 콘크리트 기초(4)를 PHC말뚝(2)과 일체화시켜 구축하게 되는 것을 특징으로 하는 PHC말뚝과 콘크리트 기초의 결합시공방법.
   
   

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