KR200370669Y1

KR200370669Y1 - 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부보강장치

Info

Publication number: KR200370669Y1
Application number: KR20-2004-0027289U
Authority: KR
Inventors: 홍석희; 민원
Original assignee: 홍석희; 민원
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2004-12-23

Abstract

본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치는, 말뚝 상단에서 소정 깊이까지 보강철근의 일부위가 삽입되도록 배열 설치되어 하나의 원기둥 구조체를 이루는 다수의 보강철근; 다수의 보강철근에 외접하도록 소정 간격 이격되어 다층으로 적층 설치되며, 보강철근과 함께 기둥구조체를 이루는 띠철근; 말뚝의 상단부 내벽면에 설치되며, 상기 말뚝의 상부에 삽입되는 보강철근이 말뚝의 내벽면으로부터 소정 거리 이격되어 정확히 배열 설치될 수 있도록 말뚝의 상부에 삽입되는 보강철근의 위치를 고정시켜주는 한편 미끄럼 방지턱으로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 일체화시키고 볼트 머리를 스터드로 이용하여전단연결재 역할도 하는 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치; 말뚝의 상단부 내면벽 하층에 설치되며, 미끄럼 방지턱으로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 일체화시키고, 볼트의 머리를 스터드로 이용하여 전단연결재 역할을 하는 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치; 속채움 콘크리트의 타설을 위한 것으로, 말뚝에 삽입된 보강철근의 하단부로부터 소정 깊이 더 하부의 위치에 설치되는 원판형 하부 받침판; 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치의 볼트부재나 보강철근의 하단에 그 일단이 연결되고, 타단은 상기 하부 받침판에 연결됨으로써 하부 받침판을 지지 및 고정하는 하부 받침판 고정부재를 포함하여 구성된다.

Description

소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치 {Multifunctional and multipurpose apparatus for reinforcing the head of pile composed of little members}

본 고안은 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 관한 것으로서, 특히 구성 및 구조를 단순하게 하고, 중량을 가볍게 하여 취급과 조립작업이 용이하며, 보강철근들을 원하는 위치에 정확히 배치할 수 있고, 도로교 설계기준에서 추구하는 기능 및 역할을 더욱 증진시킬 수 있는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강관말뚝의 두부보강구조는 철근이 고정되며 강관의 상부에 구비되는 상부원판과, 상기 상부원판과 소정 거리 이격되어 상기 강관내에 강관 내주면과 접하여 구비되는 하부원판과, 상기 상부원판과 하부원판을 상호 지지하는 다수의 보강부재들을 구비하여 상기 상부원판 및 강관, 하부원판에 의해 형성된 공간에 콘크리트를 채워 양생시킬 수 있도록 한 것이다.

도 1은 종래 강관말뚝 두부보강구조의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 강관말뚝 두부보강구조(대한민국 등록실용신안공보 제2000-0216366호 참조)는 하단이 부풀림된 나사부(110)를 형성한 철근(100)이 나사결합되는 체결공(130)을 둘레에 일정 간격으로 형성한 링형 상부원판(120)과, 상기 상부원판(120)의 저면에 상기 체결공(130)을 피하여 용접되는 보강부재(140)와, 그 보강부재(140)를 피하여 강관의 4등분된 내면에 용접되는 지지블록(150)과, 상기 지지블록(150)을 보강지지하기 위해 상기 강관내에 횡방향으로 용접되는 +자형 지지간(160)과, 상기 보강부재(140)의 하부위치에서 강관내주면과 접하여, 상기 지지블록(150)의 저면에 용접되어 고정되는 원판(170)으로 구성되어 있다.

그런데, 이상과 같은 종래 강관말뚝 두부보강구조는 강관말뚝의 상부에 링형상의 상부원판(120)을 구비하여 철근(100)을 고정하고, 강관의 내주면에 지지블록(150) 및 +자형 지지간(160)으로 인해 구성이 복잡하여 시공이 곤란하고 작업시간이 길어지며, 자제비의 부담이 많은 단점이 있다.

도 2는 종래 강관말뚝 두부보강구조의 다른 예를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래 강관말뚝 두부보강구조의 다른 예(대한민국 공개특허공보 제2001-0007930호 참조)의 경우는 강관(200)의 상부에 설치되는 것으로 철근(220)이 지지되는 상부원판(210)을 구비하되, 그 상부원판(210)은 상기 철근(220)이 끼워지는 구멍(220h)이 다수개 형성된 수평부(212)와, 상기 수평부(212) 하부의 강관말뚝 내부면 위치에서 하방수직으로 연장된 수직부(214)로 구성되며, 상기 수평부(212)와 수직부(214) 사이에는 압입력에 의한 수평부(212)의 변형에 저항하기 위해 수평부(212)를 지지하는 다수의 보강리브(216)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 강관(200)의 상부와 상기 상부원판(210)의 수직부(214)에는 상부원판(210)을 강관(200)에 볼트나 핀 등의 결속구(250)에 의해 결속할 수 있도록 구멍이 형성되어 있다.

또한, 상기 강관(200)의 내부에는 상기 상부원판(210)과 소정 거리 이격되어 설치되는 하부원판(230)을 구비하며, 그 하부원판(230)은 별도의 지지막대(240)에 의해 상기 상부원판(210)에 연결 고정된다.

그런데, 이상과 같은 종래 강관말뚝 두부보강구조는 상부원판(210) 및 하부원판(230)을 상호지지하는 지지막대(240)의 양단이 상기 상부원판(210) 및 하부원판(230)을 관통하여 너트 체결에 의해 고정하도록 되어 있고, 철근(220) 또한 상부원판(210)과 하부원판(230)을 관통시키고 하부원판(230)의 양면에서 너트로 고정한 후 강관내로 삽입하도록 되어 있는 등 작업이 번거로운 단점이 있다. 그리고, 상부원판(210)이 수평부(212), 수직부(214) 및 보강리브(216)로 구성되고, 거기에 또한 다수의 구멍(220h)을 형성해야 하는 등 제작하기가 복잡하다.

또한, 상기 상부원판(210)을 강관(200)에 삽입하여 고정할 시, 상부원판의수직부(214)에 형성되어 있는 구멍과 강관(200)에 상단부에 형성되어 있는 대응하는 구멍을 일치시킨 후, 볼트나 핀 등의 결속구(250)를 그 구멍에 끼워 고정해야 하는 시공상의 불편함이 있다.

본 고안은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 구성 및 구조를 단순하게 하고, 중량을 가볍게 하여 취급과 조립작업이 용이하며, 보강철근들을 원하는 위치에 정확히 배치할 수 있고, 말뚝과 속채움 콘크리트 사이의 슬립현상을 없애고, 보다 일체화하기 위하여 미끄럼턱과 전단연결재로 결합토록 하며, 모멘트 저항능력을 증가시키기 위하여 모멘트 팔길이가 늘어나고, 보강철근의 세팅이 용이하도록 보강철근을 경사형으로 절곡시키는 한편 보강철근 스페이서 받침판을 마련함으로써 말뚝에 삽입된 보강철근을 용이하게 정위치시킬 수 있는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 강관말뚝 두부보강구조의 일 예를 보여주는 도면.

도 2는 종래 강관말뚝 두부보강구조의 다른 예를 보여주는 도면.

도 3은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치의 구조를 보여주는 측단면도.

도 4는 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치의 구조를 보여주는 평면도.

도 5는 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치의 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치와, 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치의 구조 및 설치관계를 보여주는 부분 발췌 확대도.

도 6은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 있어서, 소직경 강관말뚝용의 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치의 구조 및 설치관계를 보여주는 도면.

도 7은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 있어서, 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치의 볼트를 잭을 이용하여 조이는 원리를 개요적으로 보여주는 도면.

도 8은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 있어서, 하부 받침판 고정부재의 구조 및 설치관계를 보여주는 도면.

도 9는 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치가 소직경의 강관말뚝에 적용된 경우를 보여주는 도면.

도 10은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치가 PHCㆍPSC 말뚝에 적용된 경우를 보여주는 도면.

도 11은 도 10의 "A" 부분의 부분 발췌 확대도.

도 12는 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 있어서, 보강철근이 절곡된 형태의 두부 보강장치가 강관말뚝에 적용된 경우를 보여주는 도면.

도 13은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치에 있어서, 보강철근이 절곡된 형태의 두부 보강장치가 PHCㆍPSC 말뚝에 적용된 경우를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분을 위한 부호의 설명>

300...강관말뚝 310...보강철근

320,320'...띠철근

330...보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치

335...미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치

340...미끄럼 방지턱부재 350...원판형 하부 받침판

360,360'...하부 받침판 고정부재 370...보강철근 스페이서 받침판

330b,330s,600,920b...볼트 330a,330n,920n...너트

330c,330r...클램프 330p...전단연결 스터드

360g...갈고리 360h...L형 절곡부

400...잭이 부착된 봉 500...쐐기

520...보강철근 절곡부 600s...암나사

900...PHCㆍPSC 말뚝 910...PC 강선

920p...클램프 와샤

920...보강철근 고정과 전단연결재를 겸용한 장치

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치는, 지반보강을 위한 말뚝(강관말뚝, PHC 말뚝, PSC 말뚝, RC 말뚝 등)의 두부를 보강하기 위한 것으로서,

상기 말뚝 상단에서 소정 깊이까지 보강철근의 일부위가 삽입되도록 상호 소정 간격 이격되어 원형으로 배열 설치되어 하나의 기둥 구조체를 이루는 다수의 보강철근;

상기 다수의 보강철근에 외접하는 원형 링 형태로 상호 소정 간격 이격되어 다층으로 적층 설치되며, 보강철근과 함께 기둥구조체를 이루는 띠철근;

상기 말뚝의 상단부 내벽면에 설치되며, 상기 말뚝의 상부에 삽입되는 보강철근이 말뚝의 내벽면으로부터 소정 거리 이격되어 정확히 배열 설치될 수 있도록 말뚝의 상부에 삽입되는 보강철근의 위치를 고정시켜주는 한편 미끄럼 방지턱으로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 일체화시키고 볼트 머리를 스터드로 이용하여 전단연결재 역할도 하는 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치;

상기 말뚝의 상단부 내면벽 하층에 설치되며, 미끄럼 방지턱으로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 일체화시키고, 볼트의 머리를 스터드로 이용하여 전단연결재 역할을 하는 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치;

상기 말뚝 상부에의 속채움 콘크리트의 타설을 위한 것으로, 말뚝의 상부에 삽입 설치되는 상기 보강철근의 하단부로부터 소정 깊이 더 하부의 위치에 수평으로 설치되는 원판형 하부 받침판;

상기 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치의 볼트부재나 보강철근의 하단에 그 일단이 연결되고, 타단은 상기 하부 받침판에 연결됨으로써 하부 받침판을 지지 및 고정하는 하부 받침판 고정부재를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 이는 본 고안에 따른 말뚝의 두부 보강장치에 있어서, 강관말뚝용 두부 보강장치의 구조 및 설치관계를 보여주는 것으로서, 강관말뚝의 두부 보강장치는 보강철근(310), 띠철근(320), 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330), 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335), 미끄럼 방지턱부재(340), 원판형 하부 받침판(350), 하부 받침판 고정부재(360), 보강철근 스페이서 받침판(370)을 포함하여 구성된다.

상기 보강철근(310)은 강관말뚝(300)의 상부에서 강관 직경에서 -10cm까지 몸체의 일부위가 삽입되도록(도로교 설계기준) 다수개가 상호 소정 간격 이격되어 원형으로 배열 설치되어 철근 콘크리트 기둥 구조체를 이룬다.

상기 띠철근(320)은 상기 다수의 보강철근(310)에 외접하는 원형 링 형태로 다수개가 상호 소정 간격 이격되어 다층으로 적층 설치되며, 보강철근(310)과 함께 기둥 구조체를 이룬다.

상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단열결재를 겸용한 장치(330)는 상기 강관말뚝(300)의 상단부 내벽면 상층에 설치되며, 상기 강관말뚝(300)의 상부에 삽입되는 보강철근(310)이 강관말뚝(300)의 내벽면으로부터 소정 거리 이격되어 정확히 배열 설치될 수 있도록 하면서 전단 연결재 역할이 되도록 강관말뚝(300)의 상부에 삽입되는 보강철근(330)의 위치를 고정시켜 준다. 또한, 미끄럼 방지턱부재(340)로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 강관과 일체화시키고, 볼트 머리를 스터드로 이용하여 전단연결재 역할을 하도록 한다.

상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)는 상기 강관말뚝(300)의 상단부 내면벽 하층에 설치되며, 미끄럼 방지턱부재(340)로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 강관말뚝과 일체화시키고, 볼트의 머리를 스터드로 이용하여 전단연결재 역할을 하도록 하였다.

이와 같은 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)와 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)는 도시된 바와 같이, 강관말뚝(300)의 상단부 내벽면상에 상하층으로 지그재그 형태로 90°간격으로 4개소에 걸쳐 설치된다. 물론, 강관말뚝 직경에 따라서는 상기 장치들은 그 수와 배치 및 배열을 다양하게 조정할 수도 있다.

또한, 이와 같은 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원형 평철편 부재가 1조를 이루는 미끄럼 방지턱부재(340)의 양 단부에 홀을 구성하고, 그 홀 위치에 강관 말뚝(300)에도 홀을 형성하여 그 홀 사이에 볼트(330s)를 삽입 후, 내면벽과 외벽면에 너트(330n)를 체결함으로써 미끄럼 방지턱부재(340)가 고정되고, 그 볼트(330s)의 내면단부에 볼트 머리를 전단연결 스터드(330p)로 이용함으로써 전단연결재 역할도 겸용하도록 한 것이다.

또한, 상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 보강철근 중 대칭을 갖는 보강철근(310)에 위치를 고정시키기 위한 채널형 클램프(330c)로 볼트(330b)와 상기 보강철근(310)을 결합시키고, 상기 도 4와 같이 상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)와 같이 미끄럼 방지턱부재(340)를 고정시키고, 그 미끄럼 방지턱부재(340)의 볼트(330b) 위치와 일치하는 곳에 너트(330a)를 용접한 다음, 상기 보강철근(310)에 연결된 볼트(330b)를 회전시켜 너트(330a)에 체결함으로써 말뚝과 소정 거리 이격하여 일체화가 되도록 한 장치이다.

한편, 이상과 같은 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)는 도 6과 같이, 상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)를 체결하고, 보강철근(310)에 암나사(600s)와 고리형 클램프(330r)로 구속한 다음, 볼트(600)를 암나사(600s)에 삽입 체결함으로써 말뚝과 보강철근(310)의 위치 이격과 상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용하도록 구성될 수도 있다.

이상과 같은 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)는 도 7과 같이 미끄럼 방지턱부재(340)에 볼트를 용접하고, 그 볼트 끝단에 채널형 클램프(330c)를 부착하여 보강철근(310)에 고정시키고, 이 장치와 대칭으로 된 장치 사이에 잭이 부착된 봉(400)을 일치시켜 잭으로 밀어내어 미끄럼 방지턱부재(340)가 강관말뚝(300) 내면부에 밀착되면, 그 미끄럼 방지턱부재(340)의 양단에 볼트와 너트로 체결하여 강관말뚝(300)과 소정의 위치 이격과 일체화가 되도록 한 장치이다. 상기 강관말뚝(300) 내면부 상하단에 설치되는 미끄럼 방지턱부재 및 전단연결재를 겸용한 장치(330,335,340)는 상기 강관말뚝(300)의 상단부 내벽면에 다수개소에 걸쳐 설치되며, 미끄럼 방지턱부재(340)는 강관말뚝(300) 상부의 보강을 위해 속채움되는 콘크리트의 활동을 방지하는 한편 상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)의 설치 위치를 제공한다. 이 미끄럼 방지턱부재(340)는 소정 크기의 원형 철편부재로 이루어진다.

상기 원판형 하부 받침판(350)은 상기 강관말뚝(300) 상부에의 속채움 콘크리트의 타설을 위한 것으로, 강관말뚝(300)의 상부에 삽입 설치되는 상기 보강철근(310)의 하단부로부터 소정 깊이(예컨대, 100mm) 더 하부의 위치(강관말뚝의 상단부로부터 이 하부 받침판까지의 거리가 강관말뚝의 직경과 같도록 한다)에 수평으로 설치된다. 이와 같은 원판형 하부 받침판(350)에는 후술되는 하부 받침판 고정부재(360)의 관통 삽입을 위한 구멍이 다수개소에 형성된다.

상기 하부 받침판 고정부재(360)는 상기 미끄럼 방지턱부재 체결용 볼트부재(330s)나 보강철근의 하단에 그 일단이 연결되고, 타단은 상기 하부 받침판(350)에 연결됨으로써 하부 받침판(350)을 지지 및 고정한다. 이와 같은 하부 받침판 고정부재(360)는 도 8에 도시된 바와 같이, 그 몸체의 일단에는 상기 보강철근 고정용 볼트부재(330s)에의 걸림식 연결을 위한 "∩"형의 갈고리(360g)가 형성되고, 몸체의 타단에는 상기 원판형 하부 받침판(350)에의 받침식 연결을 위한 L자형의 절곡부(360h)가 형성되며, 보강철근 기둥구조체의 말뚝에의 삽입시 보강철근(310) 하단이 위치하는 곳의 대응 부위에는 상기 보강철근 기둥구조체의 일부 보강철근의 하단이 얹혀지도록 함으로써 보강철근(310)의 세팅을 용이하게 하기 위한 보강철근 스페이서 받침판(370)이 마련된다.

도 9는 이상과 같은 하부 받침판 고정부재(360)와 관련하여 말뚝의 직경이 소직경인 경우에 채용되는 하부 받침판 고정부재(360')의 구조 및 설치관계를 보여주는 것으로서, 하부 받침판 고정부재(360')의 L자형의 절곡부(360h)에 의해 하부 받침판(350)을 지지하도록 연결되는 방식은 동일하나, 하부 받침판 고정부재(360')의 상단이 보강철근(310)의 하단에 용접에 의해 고정되는 점이 상기 도 8의 경우(대직경 강관말뚝의 경우)에 있어서의 하부 받침판 고정부재(360)의 구조 및 결속 방식과 조금 다르다.

한편, 도 10은 본 고안의 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치가 PHC 또는 PSC 말뚝에 적용된 경우를 보여주는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이 경우에 있어서는 상기 도 9의 소직경 강관말뚝의 경우에서와 같이, 하부 받침판 고정부재(360')의 L자형의 절곡부(360h)에 의해 하부 받침판(350)을 지지하도록 하고, 하부 받침판 고정부재(360')의 상단은 보강철근(310)의 하단에 용접에 의해 고정된다.

특히, PHC(prestressed high-strength concrete) 또는 PSC(prestressed concrete) 말뚝(900)의 PC 강선(910)을 본래의 보강철근(310)과 함께 보강철근화하여 별도의 띠철근(320')에 의해 연결 고정한다.

또한, 보강철근(310)을 말뚝(900)에 고정시키는 메커니즘에 있어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 말뚝(900)에 볼트 삽입용 관통공(900h)을 형성하고, 그 관통공(900h)에 볼트(920b)를 삽입하여 볼트의 단부가 띠철근(320) 부위에 교차되어 걸림턱이 되도록 한 후, 볼트(920b)의 단부에 클램프 와샤(920p)와 너트(920n)를 체결하여 고정시킴으로써 보강철근(310)이 말뚝(900)에 고정된다.

한편, 도 12와 도 13은 보강철근을 말뚝 상단을 중심으로 상하로 절곡시켜 말뚝 상단에 걸치도록 함으로써 이루어지는 말뚝 두부 보강장치이다. 도 12는 강관말뚝에 대한 도면이고, 도 13은 PHC 및 PSC 말뚝에 관한 것이다.

상기의 강관말뚝에 대한 두부 보강장치인 도 12를 참조하면, 보강철근(310)을 소정 위치에서 경사형으로 절곡(520)시켜 말뚝 상면의 윗쪽은 말뚝 직경과 같은 철근 기둥체로, 말뚝 상면의 아랫쪽은 말뚝 직경보다 작은 철근 기둥체로 구성하며, 하부 받침판 고정부재(360)에는 보강철근 스페이서 받침판(370)을 마련하여, 조립된 보강철근 기둥 구조체를 삽입할 시 보강철근 최하단이 보강철근 스페이서 받침판(370)에 위치되도록 함으로써 하부 받침판(350)으로부터 소정 거리가 확보되도록 한다. 또한, 상기 철근 기둥체의 절곡부(520) 중 말뚝 상면과 접촉하는 부분은 필요에 따라 임시로 쐐기(500)로 고정시켜 보강철근(310)의 위치 고정 및 간격을 유지하도록 한다. 이중 말뚝 내면부 상하단에 설치하는 미끄럼 방지턱 및 전단연결재 겸용 장치(335)나 하부 받침판 고정부재(360)는 상기 도 4 및 도 8과 같다.

여기서, 이상에서와 같이 보강철근(310)에 경사형 절곡부(520)를 두는 것은 그 절곡부(520)를 말뚝 상단에 위치시킴으로써 철근을 지지하면서 철근간의 팔길이를 증가시켜 저항 모멘트 능력을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기의 PHC 말뚝 및 PSC 말뚝에 대한 두부 보강장치를 나타내는 도 13을 참조하면, 보강철근(310)을 소정 위치에서 경사형으로 절곡(520)시켜, 말뚝 상면의 윗쪽은 PS 강봉과 같은 위치의 원형 철근 기둥체로, 말뚝 상면의 아랫쪽은 말뚝 직경보다 작은 원형 철근 기둥체로 구성하며, 보강철근(310)의 하단에는 하부 받침판(350)을 고정시키는 하부 받침판 고정부재(360')를 대칭으로 결속시킨, 이 일체의 기둥체를 말뚝 내면부에 삽입시키며, 말뚝 상면과 보강철근의 절곡부(520)와 만나는 곳에는 쐐기(500) 장치를 고정시켜, 조립된 보강철근 기둥구조체 및 하부 덮개판의 위치를 세팅시키는 것으로 구성한다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치를 이용하여 확대기초를 시공하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 8을 참조하면서 간략히 설명해 보기로 한다. 본 시공방법은 편의상 대직경의 강관말뚝에 시공되는 경우를 기준으로 설명한다.

먼저, 다수의 보강철근(310)을 상호 소정 간격 이격하여 원형 기둥 형태로 배열하고, 그 둘레에는 다수의 띠철근(320)을 상호 소정 간격 이격하여 다층으로 적층 고정(겹이음 또는 용접 등에 의해 고정)하여 하나의 기둥구조체를 공장제작한다.

이렇게 하여 기둥구조체의 제작이 완료되면, 지반보강용 강관말뚝(300)의 내부에 원판형 하부 받침판(350)과 하부 받침판 고정부재(360)의 조립체를 삽입한 상태에서 하부 받침판 고정부재(360)의 상단 갈고리(360g)를 이용하여 하부 받침판 고정부재(360)를 임시로 고정시켜 놓는다. 예컨대, 갈고리(360)들을 강관말뚝(300)의 상단에 걸쳐 놓든가, 아니면 갈고리(360)들을 끈 등을 이용하여 서로 대충 연결한 후 그 끈을 주변의 기자재 등에 고정시킴으로써 하부 받침판 고정부재(360)를 임시로 고정시켜 놓는 것이다.

하부 받침판 고정부재(360)의 임시 고정이 완료되면, 상기 강관말뚝(300)의 내벽면부에 상기 하부 받침판 고정부재(360)의 고정을 위해 상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)를 체결한다. 그런 후, 상기 임시로 고정시켜 놓았던 하부 받침판 고정부재(360)의 상단 갈고리(360g)를 위의 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)의 볼트(330s)에 거치함으로써 하부 받침판 고정부재(360)를 정상적으로 고정한다.

이렇게 하여 하부 받침판 고정부재(360)의 고정이 완료되면, 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)를 상기 강관말뚝(300)의 상단 내벽면부에 체결한다. 그런 후, 상기 공장제작한 원형 철근 기둥구조체를 강관말뚝(300)에 삽입하여, 철근 기둥구조체의 보강철근(310)의 하단이 상기 하부 받침판 고정부재(360)의 소정 부위에 마련되어 있는 보강철근 스페이서 받침판(370) 위에 얹히도록 위치시킨다.

이후, 상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)의 볼트(330b)와 너트를 조여 보강철근(310)을 견고하게 고정시킨다. 이 보강철근(310)의 고정과 관련하여 이미 앞에서 도 7과 관련하여 전술한 바 있으므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에 의해 원형 철근 기둥구조체의 강관말뚝(300)에의 삽입 및 보강철근(310)의 고정작업이 완료되면, 확대기초주철근을 강관말뚝(300)의 상부 원형 철근 기둥구조체 사이에 배근하는 한편 강관말뚝 상면부의 보강철근(310) 둘레에 띠철근(320)을 현장 조립한다. 그런 후, 상기 강관말뚝(300)의 내벽면 및 하부 받침판(350)으로 이루어지는 원통형 공간 내부에 속채움 콘크리트를 타설 및 양생하여 확대기초 시공을 완료한다.

이상은 대직경 강관말뚝의 경우를 예로 들어 확대기초 시공방법을 설명한 것으로서, 소직경 강관말뚝이나 PHC 혹은 PSC 등의 콘크리트 말뚝의 경우에도 위의 대직경 강관말뚝에서의 확대기초 시공방법과 대동소이하여 당업자라면 이를 바탕으로 충분히 응용할 수 있을 것으로 판단되므로, 이들에 대한 확대기초 시공방법에 대해서는 별도로 설명하지 않기로 한다.

도로교 설계기준에서는 상부구조에서 전달되는 하중을 말뚝에 원활하게 전달하기 위하여 말뚝의 일부 깊이에 확대기초구조와 일체화가 되도록 철근이 보강된 속채움 콘크리트를 실시하도록 하였으며, 강관 말뚝에서는 강관과 속채움 콘크리트 사이에 슬립이 발생하지 않도록 미끄럼 방지턱 철판을 용접하도록 하고 있다. 따라서, 이 시방서의 규정에 의해 시공할 시 강관내부에서 용접에 따른 시공성 및 품질문제, 소정 깊이까지 속채움 콘크리트의 타설에 따른 거푸집 설치 문제들이 있어 전술한 도 1, 도 2와 같이 기존의 강관 말뚝용 두부보강장치가 개발되고 있다. 이와 같은 기존 기술들은 말뚝 상부에 원형 덮개판이나 중공원형 덮개판을 사용함으로써 중량이 무거워 공사비 증가와 취급이 곤란하고, 속채움 콘크리트와 확대기초 콘크리트 등을 분리시키는 문제가 있으며, 속채움 콘크리트와 강관말뚝 사이의 슬립현상이 제거되지 못하고 있는 실정이다. 그외 기존 기술로는 철근을 강관 외경에서 관통하여 90°로 절곡하여 강관 내부로 철근을 매입하는 방식이 있는데, 이때 그 절곡부가 곡선 반경없이 구성되므로 그 부분에 구조적 취약점을 갖게 된다.

따라서, 본 고안의 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치는 상기에서 설명한 바와 같이, 상부하중을 말뚝에 원활하게 전달하기 위하여 도로교 설계기준 시방서의 규정대로 속채움 콘크리트 타설 및 보강철근의 위치가 원활하게 확보되도록 장치의 구성을 단순화시켰으며, 강관말뚝과 속채움 콘크리트 사이에 슬립이 발생하지 않도록 미끄럼 방지턱 장치를 설치하고, 강관말뚝과 속채움 콘크리트 사이에 일체화가 더 확실하게 되도록 전달연결재를 마련하여 안전성을 제고하였다. 이와 같은 본 고안의 장치는 철근과 소수의 구성부재로 이루어지므로 중량이 가벼워져 취급이 용이하며, 공기단축이 이루어질 뿐만이 아니라 공사비를 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 본 고안의 장치는 도로교 설계기준에서 추구하고자 하는 기능과 역할을 가지며, 보다 증진된 효과를 얻도록 전단연결재 장치의 설치 및 보강철근의 팔길이를 증가시켜 철근콘크리트 기능의 휨모멘트 저항능력을 시방서보다 약 10∼15% 이상 향상시키는 효과가 있다. 또한, 자재 사용이 절감되어 비용측면에서도 경제적인 장점이 있다.

또한, 본 고안의 시공방법은 강관말뚝은 물론 PHC 말뚝, PSC 말뚝, RC 말뚝 등에 두루 적용될 수 있어 어떠한 형태의 말뚝이건 실제 현장 시공에 있어서의 특별한 제한사항이 없이 시공할 수 있는 현장적용성이 우수한 장점이 있다. 또한, 본 고안의 시공방법은 공장에서는 보강철근의 말뚝 내면부만 띠철근으로 결속시키고, 말뚝상부의 보강철근은 현장 조립하도록 되어 있어, 보강철근의 위치 이동이 다소 가능함에 따라 확대기초 주철근의 배근시 보강철근과 중첩될 경우 조정이 용이하여 철근 배근이 용이한 장점이 있다.

Claims

지반보강을 위한 말뚝(강관말뚝, PHC 말뚝, PSC 말뚝, RC 말뚝 등)의 두부를 보강하기 위한 것으로서,

상기 말뚝 상단에서 소정 깊이까지 보강철근의 일부위가 삽입되도록 상호 소정 간격 이격되어 원형으로 배열 설치되어 하나의 기둥 구조체를 이루는 다수의 보강철근;

상기 다수의 보강철근에 외접하는 원형 링 형태로 상호 소정 간격 이격되어 다층으로 적층 설치되며, 보강철근과 함께 기둥구조체를 이루는 띠철근;

상기 말뚝의 상단부 내벽면에 설치되며, 상기 말뚝의 상부에 삽입되는 보강철근이 말뚝의 내벽면으로부터 소정 거리 이격되어 정확히 배열 설치될 수 있도록 말뚝의 상부에 삽입되는 보강철근의 위치를 고정시켜주는 한편 미끄럼 방지턱으로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 일체화시키고 볼트 머리를 스터드로 이용하여전단연결재 역할도 하는 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치;

상기 말뚝의 상단부 내면벽 하층에 설치되며, 미끄럼 방지턱으로 제작된 강판을 볼트와 너트로 조여서 일체화시키고, 볼트의 머리를 스터드로 이용하여 전단연결재 역할을 하는 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치;

상기 말뚝 상부에의 속채움 콘크리트의 타설을 위한 것으로, 말뚝의 상부에 삽입 설치되는 상기 보강철근의 하단부로부터 소정 깊이 더 하부의 위치에 수평으로 설치되는 원판형 하부 받침판;

상기 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치의 볼트부재나 보강철근의 하단에 그 일단이 연결되고, 타단은 상기 하부 받침판에 연결됨으로써 하부 받침판을 지지 및 고정하는 하부 받침판 고정부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.
제1항에 있어서,

상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)는 원형 평철편 부재가 1조를 이루는 미끄럼 방지턱부재(340)의 양 단부에 홀을 구성하고, 그 홀 위치에 강관 말뚝(300)에도 홀을 형성하여 그 홀 사이에 볼트(330s)를 삽입 후, 내면벽과 외벽면에 너트(330n)를 체결함으로써 미끄럼 방지턱부재(340)가 고정되고, 그 볼트(330s)의 내면단부에 볼트 머리를 전단연결 스터드(330p)로 이용함으로써 전단연결재 역할도 겸용하도록 한 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.
제1항에 있어서,

상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)는 다수의 보강철근 중 대칭을 갖는 보강철근(310)에 위치를 고정시키기 위한 채널형 클램프(330c)로 볼트(330b)와 보강철근(310)을 결합시키고, 상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)와 같이 미끄럼 방지턱부재(340)를 고정시키고, 그 미끄럼 방지턱부재(340)의 볼트(330b) 위치와 일치하는 곳에 너트(330a)를 용접한 다음, 상기 보강철근(310)에 연결된 볼트(330b)를 회전시켜 너트(330a)에 체결함으로써 말뚝과 소정 거리 이격하여 일체화가 되도록 한 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.
제1항에 있어서,

상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용한 장치(330)는 상기 미끄럼턱과 전단연결재를 겸용한 장치(335)를 체결하고, 보강철근(310)에 암나사(600s)와 고리형 클램프(330r)로 구속한 다음, 볼트(600)를 암나사(600s)에 삽입 체결함으로써 말뚝과 보강철근(310)의 위치 이격과 상기 보강철근 고정과 미끄럼턱 및 전단연결재를 겸용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.
제1항에 있어서,

상기 하부 받침판 고정부재는 그 몸체의 일단에는 상기 미끄럼턱 및 전단연결재 장치의 볼트부재에의 걸림식 연결을 위한 "∩"형의 갈고리가 형성되고, 몸체의 타단에는 상기 원판형 하부 받침판에의 받침식 연결을 위한 L자형의 절곡부가형성되며, 보강철근 기둥구조체의 말뚝에의 삽입시 보강철근 하단이 위치하는 곳의 대응 부위에는 상기 보강철근 기둥구조체의 일부 보강철근의 하단이 얹혀지도록 함으로써 보강철근의 세팅을 용이하게 하기 위한 보강철근 스페이서 받침판이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.
제1항에 있어서,

상기 하부 받침판 고정부재는 상기 하부 받침판의 고정 및 보강철근의 하단 위치를 세팅하기 위하여, 그 일단은 보강철근의 하단에 용접하고, 타단은 하부 받침판에 고정시키는 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.
제1항에 있어서,

상기 보강철근은 일체형으로 구성되되, 말뚝 상단을 기준으로 말뚝 상단의 상면부에 위치하는 부분과 말뚝 상단의 하면부(말뚝 내부에의 삽입부)에 위치하는 부분 사이에는 경사형의 절곡부가 형성되어 있으며, 이 경사형 절곡부의 상면부에 위치하는 보강철근 부분은 말뚝의 직경과 대략 동일한 직경으로 위치되고, 경사형 절곡부의 하면부에 위치하는 보강철근 부분은 강관의 내면벽으로부터 소정 거리 이격되도록 말뚝의 내부에 소정 깊이만큼 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 소수 부재요소로 구성된 다기능ㆍ다용도 말뚝두부 보강장치.