KR100999020B1 - 합성 피에이취씨 말뚝 및 합성 피에이취씨 말뚝 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PHC 말뚝의 장점을 살리면서도 말뚝의 구조적 성능을 효과적으로 개선시킬 수 있으며, 종래 PHC 말뚝의 제작설비를 그대로 이용하여 제작할 수 있고, 시공도 간단할 뿐만 아니라, 휨 보강재도 함께 구비할 수 있어 매우 경제적인 합성 PHC말뚝 제작 및 시공이 가능하게 된다.

상기 합성 PHC 말뚝은 PHC 말뚝에 있어서, 상기 PHC 말뚝의 중공부(S)로 연장되어 노출되도록 설치된 횡방향 철근을 포함하는 전단연결재; 및 상기 노출된 전단연결재가 매입되어 합성되도록 PHC 말뚝의 중공부(S)에 중공부 콘크리트를 충전시켜 형성시킨 중공 콘크리트부; 및 상기 중공 콘크리트부 내부에 상하방향으로 철근을 포함하는 휨 보강재를 포함한다.

합성말뚝, 전단연결재, 두부보강

Description

합성 피에이취씨 말뚝 및 합성 피에이취씨 말뚝 시공방법{COMPOSITE PHC PILE AND CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 합성 PHC 말뚝 및 이를 이용한 합성 PHC 말뚝 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 PHC 말뚝(Pretensioned Spun High Strength Concrete Pile)의 장점인 경제성을 그대로 확보하면서 PHC 말뚝의 구조적인 성능(휨, 압축 및 전단 저항능력)을 효과적으로 개선시킬 수 있도록 한 합성 피에이취씨 말뚝 및 시공방법에 관한 것이다.

종래, 깊은 기초로서 사용되는 구조물용 말뚝기초는 크게 강관 말뚝과 PHC 말뚝(프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝)으로 구분할 수 있는데,

이러한 말뚝들의 경우 동일한 직경을 기준으로 할 때, 선단지지력 측면에서는 큰 차이가 없으나,

특히 휨 또는 전단에 대한 저항능력은 말뚝들에 있어 큰 차이가 있어 말뚝기초로서 어떠한 저항능력이 우선시 되어야 하는 가에 따라 그 적용여부가 결정될 수밖에 없었다.

즉, PHC 말뚝은 강관 말뚝과 비교하여 수직력의 영향이 큰 구조물에 있어서는 경제성이 뛰어날 뿐만 아니라 그 시공성 측면에서도 비교우위를 가지고 있기 때문에 PHC 말뚝을 적용함에 아무런 문제가 없으나,

토압 및 지진하중과 같은 수평력(전단력) 및 휨 모멘트의 영향이 큰 구조물에 있어서는 PHC 말뚝이 이에 대한 저항능력이 작기 때문에 어쩔 수 없이 비교적 고가인 강관말뚝을 사용할 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

이에 PHC 말뚝(10)의 구조적 성능을 개선시키기 위하여 도 1a와 같이, 중공 콘크리트 말뚝부(11)의 중공부(S)에 철근(20)을 일정 깊이 삽입하고, 상기 중공부(S)에 중공부 콘크리트(30)를 충전시킨 합성 PHC말뚝이 소개된 바 있다.

즉, 중공부(S)에 콘크리트를 충전시켜 PHC 말뚝의 지지단면을 더 확대시키고 이러한 확대된 지지단면은 철근(20)에 의하여 철근콘크리트체(20,30)로 형성시켜 전체 PHC 말뚝의 구조적 성능을 개선시킨 것이다.

하지만, 이러한 합성 PHC말뚝의 경우 휨 강성은 충분히 확보할 수 있으나, 이러한 휨 강성을 기준으로 PHC 말뚝을 설계하다 보면 토압 및 지진하중과 같은 수평하중 등에 의한 전단능력의 개선은 미미하여 허용치를 초과하는 문제점이 있었다.

즉, 종래 PHC 말뚝 보다는 휨, 압축 및 전단력에 저항하는 능력이 커지기는 하지만 철근콘크리트체(20,30)로 형성된 지지단면은 개선된 휨 강성을 기준으로 한다면 전단력에 대한 저항능력이 상대적으로 작아져 이러한 전단력에 대한 저항능력이 상기 합성 PHC말뚝의 활용여부를 판단하는 요소로 작용하게 되었다.

이에 상기 전단력에 대한 저항능력을 개선시키기 위하여 중공부에 철근(20)을 추가 설치하는 방법을 생각해볼 수 있으나 상기 철근(20)의 설치량을 증가시킴에 있어서도 실질적으로 상기 철근(20)은 충전된 중공부 콘크리트를 보강하는 것에 지나지 않고, 중공 콘크리트 말뚝부(11)와 일체화되도록 하는 것은 아니므로 전단 저항능력 개선에 한계가 있을 수 밖에 없었다.

또한 시공된 PHC 말뚝(10)과 구조물의 기초구조물 콘크리트(40)와의 일체 결합을 위한 종래 두부보강수단을 도시한 것이 도 1b인데 이는 결국 PHC 말뚝(10)의 중공부에 기초구조물 콘크리트와의 결합을 위한 보강철근(50)을 배치하고, 이러한 보강철근(50)이 고정될 수 있도록 채움콘크리트(60)를 상기 중공에 충진 시키는 방법을 이용하고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 PHC 말뚝과 같이 경제적이면서도, 제작이 용이하고 작용하중에 대한 구조적 성능이 우수한 합성 PHC말뚝으로서 특히 전단력에 대한 저항능력을 효율적으로 개선시킬 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 합성 PHC말뚝으로서 기사용중인 기초구조물 콘크리트와 결합(도 1b)시키는 두부보강수단 및 휨 보강재를 동시에 제공함으로서 보다 효과적인 합성 PHC말뚝 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 합성 PHC말뚝과 단순 PHC 말뚝을 용이하게 연결할 수 있도록 하여 그 연장길이를 쉽게 조정할 수 있어 지진하중과 같은 수평력이 크게 작용하는 깊이에서는 상기 합성 PHC말뚝이 시공될 수 있도록 하고, 그 이하의 깊이에 있어서는 단순 PHC 말뚝으로 연결할 수 있도록 하여 보다 경제적인 PHC 말뚝 시공이 가능하도록 하는 것이다.

상기 기술적과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 종래 PHC 말뚝이 기본적으로 가지고 있는 말뚝의 구조적 성능은 그대로 이용하도록 하되, 시공이 간단하면서도 경제적으로 그 말뚝의 구조적 성능을 개선시키기 위하여 상기 PHC 말뚝 제작에 사용되는 강봉 및 나선철근과 같은 내부보강재에 있어 중공부(S)로 돌출되어 노출되는 전단연결재를 추가로 형성시키되, 이 러한 전단연결재는 추후 현장에서 상기 중공부(S)에 충전되는 중공부 콘크리트와 일체화되도록 하여, PHC 말뚝의 중공 콘크리트 말뚝부와 상기 중공부 콘크리트에 의한 중공콘크리트부가 일체화된 단면으로 외력에 저항하도록 한 것이다.

이는 종래 PHC 말뚝의 중공부(S)에 별도로 철근콘크리트체(20,30)를 형성시켜 단순히 PHC 말뚝의 지지단면만을 더 확대시키는 것과는 달리 확대된 지지단면이PHC 말뚝의 중공 콘크리트 말뚝부와 본 발명의 전단연결재에 의하여 완전히 일체화되도록 하여, 확대된 지지단면에 의한 휨, 압축 및 전단력에 대한 저항성능이 함께 개선될 수 있도록 한 것이다.

나아가, 상기 전단연결재는 종래 PHC 말뚝 제작 시, 내부보강재의 배치와 함께 간단하게 추가할 수 있도록 하여 그 경제성 및 작업성이 증진될 수 있도록 하였다.

둘째, 본 발명의 합성 PHC말뚝도 기초구조물 콘크리트와 일체로 결합되도록 하는 두부보강재의 필요성은 당연히 가지게 되므로 이를 위하여 상기 중공콘크리트부에는 휨 보강재 역할을 하는 철근 등을 설치하되, 상기 휨 보강재의 상단이 합성 PHC말뚝의 상방으로 돌출되도록 하고, 상기 돌출된 휨 보강재가 기초구조물 콘크리트의 내부철근과 서로 결속되도록 함으로서 두부보강수단이 동시에 제공될 수 있도록 하였다.

셋째, 통상 PHC 말뚝은 제작 및 운반의 제한성 때문에 일정한 길이를 가지도록 제작되는데, 개략 10-15M 정도의 길이를 가지게 된다. 하지만 말뚝으로서 더 연장된 길이를 가진 PHC 말뚝이 필요로 하는 경우에는 PHC 말뚝을 서로 연결시켜 시 공하게 된다. 이를 위해 통상 PHC 말뚝의 하단에는 용접에 의한 연결이 가능하도록 연결강재가 형성되도록 하게 된다.

이에 본 발명에서도 이러한 PHC 말뚝을 합성 PHC말뚝의 하단에 그대로 연결시킬 수 있도록 함으로서 길이의 연장에 대한 필요성이 충족되도록 하였다. 즉 본 발명의 합성 PHC말뚝은 외력이 크게 작용하여 합성이 필요한 부위는 합성 PHC말뚝을 사용하고 기타 부위는 단순 PHC 말뚝으로서 형성되도록 할 수 있기 때문에 그 활용성이 증진되도록 하였다.

본 발명에 의한 합성 PHC말뚝은 단순 PHC 말뚝의 경제성을 그대로 확보할 수 있으면서도 간단하게 필요한 부위에 전단연결재를 형성시키고, 이러한 전단연결재에 의하여 중공부에 충전되는 중공부 콘크리트가 단순 PHC 말뚝의 중공 콘크리트 말뚝부와 일체화되도록 하여 작용하중에 의한 휨 모멘트 및 압축력에 대한 저항능력이 개선되도록 하면서 전단력에 대한 저항능력도 함께 개선되도록 함으로서 구조적으로 매우 효율적인 말뚝의 구조적 성능을 확보할 수 있도록 하였다.

또한, 종래 PHC 말뚝의 제작 설비를 그대로 이용하여 합성 PHC말뚝을 제작할 수 있도록 함으로서 제작비용을 절감할 수 있으며, 제작도 간편하고 품질관리가 매우 용이할 수 있게 된다.

나아가, 휨 보강재와 같이 휨 보강을 추가로 확보할 수 있도록 하면서 이러한 휨 보강재를 두부보강재로 사용할 수 있도록 하여 기초구조물 콘크리트와의 연결도 충분히 확보할 수 있고, 상기 두부보강재는 합성 PHC말뚝에 일체로 강결 상태 로 고정될 수 있으면서도 인발에 효과적으로 저항할 수 있게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

먼저 본 발명은 강봉(121) 및 나선철근(122)을 포함하는 내부보강재(120)가 형성된 중공 콘크리트 말뚝부(110)를 포함하여 이루어지는 프리텐션에 의한 고강도 중공 말뚝(이하 PHC 말뚝)을 기준으로 제작된 합성 PHC말뚝(100)이다.

이에 본 발명의 합성 PHC말뚝(100)은 기본적으로 프리텐션에 의한 고강도 중공 말뚝(PHC 말뚝, 중공 콘크리트 말뚝)의 생산설비를 그대로 이용하여 제작되도록 함으로서 후술되는 전단연결재(130) 설치를 위하여 별도의 설비를 구비하지 않도록 한다.

즉, 별도의 시설 등을 이용하여 본 발명의 합성 PHC말뚝(100)을 제작할 수도 있겠지만, 이는 말뚝 제작비용의 증가를 초래할 수 있으므로 종래 중공 콘크리트 말뚝 제작 설비를 그대로 이용하도록 한 것이다.

이에 본 발명에서도 상기 PHC 말뚝 제작 설비를 기준으로 설명한다.

이에 도 2a와 같이, 먼저 PHC 말뚝용 형틀(200)을 미 도시된 제작대에 배치하여 놓고,

상기 형틀(200) 내 측면에 내부보강재(120)를 배치하게 된다. 상기 내부보강재(120)는 종래 PHC 말뚝에 사용되는 강봉(121) 및 나선철근(122)이다.

상기 강봉(121)은 긴장력(길이방향)이 도입되도록 하기 때문에 강봉(121)을 사용하며 형틀(200)을 따라 서로 다수가 이격되어 설치된다.

상기 나선철근(122)은 다수가 이격되어 설치된 강봉(121)을 서로 결속시켜주는 철근으로서 나선형으로 강봉(121)을 감싸면서 설치되는 철근이다.

이러한 강봉(121) 및 나선철근(122)은 후술되는 중공 콘크리트 말뚝부(110) 내부에 매입되기 때문에 이들을 내부보강재(120)라고하며, 중공 콘크리트 말뚝부를 PC 콘크리트로 형성시키기 위한 것이므로 콘크리트를 보강한다는 기능에 의하여 보강재라는 명칭을 가지게 된다.

다음으로는 본 발명의 전단연결재(130)를 상기 내부보강재(120)를 감싸면서 PHC 말뚝의 중공부(S)쪽으로 연장 돌출되어 노출되도록 도 3a와 같이 설치하게 된다. 예컨대 사각링 형태의 폐합철근의 형태로서 강봉(121) 및 나선철근(122)을 감싸면서 서로 교차하도록 하여 십자형 형태로 내부보강재(120)에 횡방향으로 설치되도록 하게 된다.

이러한 전단연결재(130)는 내부보강재(120)에 소정의 이격거리를 두고 다수 를 설치하게 되는데, 이러한 설치구간은 추후 합성 PHC말뚝의 보강구간을 고려하여 정하면 된다.

예컨대, 합성 PHC말뚝의 지반에 설치된 상태에서, 지반 표면으로부터 개략 3-7M이내가 토압 및 지진하중등에 의한 수평력에 가장 취약한 구간이므로 이러한 구간에 맞추어 상기 전단연결재(130)를 설치하면 된다.

이때, 전단연결재(130)는 PHC말뚝부와 중공 콘크리트 말뚝부를 합성시키기 위한 것이라는 점에서 지칭되는 것으로서 PHC 말뚝의 중공부(S)쪽으로 연장 돌출되어 노출되도록 형성되는 것 이외의 그 재질, 설치형태 등은 달리 제한이 없으며 본 발명의 기술적 범위에 해당된다.

위와 같이 내부보강재(120) 및 전단연결재(130)를 형틀(200)에 배치한 후에는 중공 콘크리트 말뚝부용 콘크리트(111)를 형틀(200)에 투입하게 되며, 이러한 중공 콘크리트 말뚝부용 콘크리트(111)는 중공 콘크리트 말뚝부(110) 자체를 구성하게 된다.

다음으로는 도 2b와 같이 형틀(200)을 회전시켜 원심력에 의하여 투입된 중공 콘크리트 말뚝부용 콘크리트(111)가 형틀(200)의 내측면으로부터 소정의 두께를 가지면서 형성될 수 있도록 하여, 투입된 중공 콘크리트 말뚝부용 콘크리트(111)가 경화될 경우 중공 콘크리트 말뚝부(110)가 자연스럽게 중공관 형태로 제작될 수 있게 된다.

다음으로는 투입된 중공 콘크리트 말뚝부용 콘크리트(111)가 경화되어 중공 콘크리트 말뚝부(110)가 형성된 이후, 도 2c와 같이 상기 형틀(200)을 탈형 함으로 서 본 발명에 의한 합성 PHC말뚝(100) 제작이 공장에서 완성될 수 있도록 하게 된다.

이와 같은 합성 PHC말뚝(100)은 이에 도 3b와 같이 외부에서 본다면 종래 PHC 말뚝과 동일한 직경 등을 가지지만, 중공부(S)에 있어 전단연결재(130)의 일부가 노출되고 있음을 알 수 있다.

따라서, 종래 PHC 말뚝과 같이 그 제작 및 운반에 있어 하등의 부가적인 설비 및 도구가 필요없이 본 발명의 합성 PHC말뚝을 제작, 운반 및 시공할 수 있게 됨을 알 수 있다.

나아가, 종래 PHC 말뚝은 그 연장길이를 증가시키기 위하여 하부에 강재링과 같은 연결수단(160)을 더 포함하고 있는데, 이러한 연결수단(160)을 본 발명의 합성 PHC말뚝도 그대로 가지고 있으며, 이는 다른 합성 PHC말뚝 뿐만 아니라 다른 PHC 말뚝을 그대로 연결시킬 수 있도록 한다.

이는 결국, 소정의 연장길이를 맞추기 위하여 본 발명의 합성 PHC말뚝 하단에 연결수단(160)을 이용하여 다른 PHC 말뚝(100a)을 연결시킬 수 있게 됨을 알 수 있어 종래 PHC 말뚝의 장점을 그대로 활용함을 알 수 있다.

이에 본 발명의 합성 PHC말뚝(100)의 구성의 결합관계를 도 4를 기준으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저,

일정한 길이(H)를 가진 강봉 및 나선철근을 포함하는 내부보강재가 형성된 중공 콘크리트 말뚝부(110)를 포함하여 이루어지는 PHC 말뚝에 있어서,

상기 중공 콘크리트 말뚝부(110) 내부로부터 PHC 말뚝의 중공부(S)로 연장되 어 노출되도록 설치된 횡방향 철근을 포함하는 전단연결재(130)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

이러한 전단연결재(130)는 소정의 간격을 가지되, 보강이 필요한 구간에 다수가 설치되도록 하고 있음을 알 수 있으며, 이는 통상의 PHC 파일에서 지반표면으로부터 개략 3-7M 이내로 형성시키게 된다.

하지만 상기 전단연결재(130)를 PHC 파일 전체 연장길이에 걸쳐 형성시켜도 상관은 없다.

이와 같이 전단연결재(130)가 추가된 PHC 말뚝은 공장 등에서 PHC 말뚝 제작 설비를 이용하여 제작한 상태이고, 최종 현장에 반입되어 합성 PHC말뚝으로서 시공되는데,

상기 노출된 전단연결재(130)가 매입되어 합성되도록 PHC 말뚝의 중공부(S)에 중공부 콘크리트(141)를 충전시켜 형성시킨 중공 콘크리트부(140)를 형성시키게 된다.

이러한 중공 콘크리트부(140)는 다른 제한조건이 없다면 중공부(S) 전체에 형성시키게 된다.

결국, 본 발명의 합성 PHC말뚝은 전단연결재(130)에 의하여 중공 콘크리트 말뚝부(110)와 중공 콘크리트부(140)가 구조적으로 서로 완전히 일체화되도록 함을 알 수 있으며, 이로서 본 발명의 합성 PHC말뚝은 지지단면이 중공 콘크리트부(140)가 차지하는 만큼의 단면적만큼 커지게 되고, 일체화된 중공 콘크리트 말뚝부(110)와 중공 콘크리트부(140)에 의하여 전단력에 대한 저항능력이 커진 지지단면으로 개선된 전단 저항능력에 의한 말뚝성능의 확보가 가능하게 된다.

이에 전단연결재(130)없이 종래 PHC 말뚝의 중공부에 채워진 중공 콘크리트부는 중공 콘크리트 말뚝부(110)와 분리되어 독립적으로 거동하므로 구조적으로 단순히 하중을 강성에 따라 분담시켜 각각의 전단력에 대한 저항능력을 확보할 수 있는 반면, 본 발명의 합성 PHC말뚝은 상기 중공 콘크리트부와 중공 콘크리트 말뚝부가 전단연결재(130)에 의하여 완전히 일체화됨으로서 각 부재가 외력에 동시에 거동하고 저항하게 되어 보다 개선된 전단력에 대한 저항능력을 확보할 수 있도록 함을 알 수 있다.

이러한 차이는 기존 콘크리트와 접하여 타설되는 새로운 콘크리트가 단순히 접하도록 만 형성시키는 것과, 기존 콘크리트의 내부보강재와 고정된 전단연결재(130)에 의하여 서로 일체화된 새로운 합성 콘크리트와의 차이라고 할 수 있다.

나아가, 상기 중공부 콘크리트(141)를 중공부(S)에 충전하기 이전에 미리 중공부(S)에 휨 보강재(150)를 더 설치할 수 있는데, 이러한 휨 보강재(150)은 도 1a에 있어 철근(20)과 유사한 구성이다.

이러한 휨 보강재(150)는 중공부 콘크리트(141)가 충전되는 깊이에 따라 다양한 연장길이를 가지도록 하되, 바람직하게는 전단연결재(130)가 설치되는 구간에 추가로 설치되도록 하되, 그 상단부가 합성 PHC말뚝 상부면으로부터 상방으로 돌출되도록 한다.

이렇게 상방으로 돌출된 휨 보강재(150)의 상단부는 기초부 콘크리트(500)에 미리 세팅된 내부철근(510)들과 서로 결속되도록 함으로서 일종의 두부보강수단으 로도 기능함을 알 수 있다.

이에 본 발명은 합성 PHC말뚝의 시공시 자연스럽게 두부보강수단의 설치도 가능하게 되어 매우 효율적인 합성 PHC말뚝 시공이 가능하게 됨을 알 수 있다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 천공에 의한 합성 PHC말뚝의 시공순서를 도시한 것이다. 물론 항타에 의한 시공도 가능하다.

도 5a에 의하면, 먼저 지반(400)에 천공기를 이용하여 천공홀(410)을 형성시키게 된다.

이러한 천공홀은 1개가 도시되어 있지만 합성 PHC말뚝 설계에 따라 다수가 인접되어 형성될 수 있다.

이에 본 발명의 합성 PHC말뚝에 의한 시공은 필요에 따라 상부는 본 발명에 의한 합성 PHC말뚝으로 형성시키고, 그 나머지 부위는 PHC 말뚝으로 서로 연결된 것을 이용할 수 있으며, 단지 도 5a에서는 합성 PHC말뚝만 이용되는 경우를 기준으로 살펴본다.

위와 같이 천공홀(410)의 형성이 완료되면, 도 5b와 같이 합성 PHC말뚝(100)을 천공홀(410)에 삽입시키게 된다.

천공 또는 항타에 의한 합성 PHC말뚝 삽입이 완료되면, 앞에서 살펴본 바와 같이 중공부 콘크리트(141)를 합성 PHC말뚝(100)의 중공부(S)에 충전시키게 된다.

이러한 중공부 콘크리트(141) 충전 이전에 도 5c와 같이 휨 보강재(150)를 천공홀 (S) 내부에 설치할 수 있는데, 역시 상기 휨 보강재(150)는 천공홀(S) 전체 깊이 또는 전단연결재(130)가 형성된 구간에 설치되도록 하되, 그 상단부가 합성 PHC말뚝 상부면으로부터 일정 높이 상방으로 돌출되도록 세팅하게 된다.

상기 중공부 콘크리트(141)가 중공부(S)에 충전되어 경화되면 최종 본 발명의 합성 PHC말뚝 시공이 완성된다.

이에 지반(400)을 기준으로 하면 합성 PHC말뚝의 전단연결재 설치위치는 지반의 상부표면으로부터 개략 3-7M 정도가 되며 이 구간에서 지진하중 등과 같은 수평하중 및 휨 하중이 가장 크게 발생하므로 이에 효과적으로 말뚝저항력을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이 최종 합성 PHC말뚝의 시공이 완료되면 기초부 콘크리트(500)를 타설하게 되는데 이러한 기초부 콘크리트(500) 타설 이전에 미리 상방으로 돌출된 합성 PHC말뚝의 휨 보강재(150)와 기초부의 내부철근(510)과 결속시키며, 이러한 상태에서 최종 기초부 콘크리트(500)를 타설하여 기초부를 완성시키면 된다.

도 6은 특히 본 발명의 전단보강재(130)의 다양한 실시예들을 도시한 것이다.

즉, 도 6a는 도 3a에 의한 사각링 형태의 폐합철근이 아닌 갈고리형(철근) 전단연결재(130)가 사용될 수 있음을 알 수 있으며,

도 6b 및 도 6c는 ㄷ자형(철근 또는 형강제품) 전단연결재(130)가 사용될 수 있음을 알 수 있으며,

도 6d는 볼트모양의 스터드형 전단연결재(130)가 사용될 수 있음을 알 수 있으며,

도 6e 및 도 6f는 삼각형 및 브이(v)형 전단연결재(130)가 사용될 수 있음을 알 수 있다.

즉 본 발명의 전단연결재는 그 기능 및 작용이 동일한 이상 다양한 모양 또는 형태를 가질 수 있음을 알 수 있고, 그 각각은 작용하중의 크기 등을 고려하여 정하면 된다.

도 1a 및 도 1b는 종래 내부 콘크리트 충전 PHC말뚝 및 그 두부보강수단을 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 따른 합성 PHC말뚝의 제작공종을 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b은 본 발명에 따른 합성 PHC말뚝의 내부보강재와 전단연결재의 결합사시도 및 그 연결사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 합성 PHC말뚝의 완성상태도이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 합성 PHC말뚝의 시공순서도를 도시한 것이다.

도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 도 6e 및 도 6f는 본 발명의 전단연결재의 실시예들에 대한 단면도들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:합성 PHC말뚝 110:중공 콘크리트 말뚝부

120:내부보강재 121:강봉

122:나선철근 130:전단연결재

141:중공부 콘크리트 140:중공 콘크리트부

150:휨 보강재 200:형틀

400:지반 410:천공홀

500:기초부 콘크리트

Claims (10)

1. 강봉 및 나선철근을 포함하는 내부보강재(120)가 형성된 중공 콘크리트 말뚝부(110)를 포함하여 이루어지는 프리텐션에 의한 고강도 중공 말뚝(PHC 말뚝)에 있어서,

   상기 중공 콘크리트 말뚝부(110) 내부로부터 PHC 말뚝의 중공부(S)로 연장되어 노출되도록 설치된 철근을 포함하는 전단연결재(130); 및

   상기 노출된 전단연결재(130)가 매입되어 합성되도록 PHC 말뚝의 중공부(S)에 중공부 콘크리트(141)를 충전시켜 형성시킨 중공 콘크리트부(140);를 포함하며,

   상기 전단연결재(130)는 PHC 말뚝의 상단으로부터 하단으로 일정한 깊이까지만 형성되도록 하고, 상기 중공 콘크리트부(140) 내부에 상하방향으로 철근을 포함하는 휨 보강재(150)가 상기 전단연결재(130) 형성 깊이까지 미리 매입 설치되도록 하되, 상기 휨 보강재의 상단은 PHC 말뚝의 상부표면으로부터 외부로 상방 돌출되도록 한 합성 PHC 말뚝.
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3. 제 1항에 있어서, 상기 전단연결재는 철근, 형강 또는 스터드중 어느 하나로서 상기 내부보강재를 횡방향으로 감싸도록 배치되어 내부보강재를 따라 다수가 이격되어 배치시킨 합성 PHC 말뚝.
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8. 강봉 및 나선철근을 포함하는 내부보강재가 형성된 중공 콘크리트 말뚝부를 포함하는 프리텐션에 의한 고강도 중공 말뚝(PHC 말뚝)에 있어서, 상기 중공 콘크리트 말뚝부 내부로부터 PHC 말뚝의 중공부(S)로 연장되어 노출되도록 설치된 횡방향 철근을 포함하는 전단연결재; 및 상기 중공부 내부에 상하방향으로 설치되도록 하되, 그 상단이 PHC 말뚝의 상부표면으로부터 외부로 상방 돌출되도록 설치된 휨 보강재;를 포함하는 합성 PHC 말뚝을 지반에 삽입되도록 설치하고,

   상기 노출된 전단연결재와 휨 보강재가 매입되어 합성되도록 PHC 말뚝의 전체 중공부(S)에 중공부 콘크리트를 충전시켜 합성 PHC 말뚝의 중공콘크리트부를 더 형성시키는 단계를 포함하며,

   상기 전단연결재는 PHC 말뚝의 상단으로부터 하단으로 일정한 깊이까지만 형성되도록 하고, 상기 휨 보강재(150)는 중공 콘크리트부(140) 내부에 상하방향으로 전단연결재(130) 형성 깊이까지 미리 매입 설치되도록 하되, 상기 휨 보강재의 상단은 PHC 말뚝의 상부표면으로부터 외부로 상방 돌출되도록 한 합성 PHC 말뚝 시공방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 휨 보강재 상단은 기초부의 내부철근과 결속시켜 PHC 말뚝의 두부보강재로 사용되도록 한 합성 PHC 말뚝 시공방법.
10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 합성 PHC 말뚝은 중공부(S)가 형성된 단순 PHC 말뚝을 하단에 연결시킨 후에 지반에 삽입되도록 설치하는 합성 PHC 말뚝 시공방법.

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