KR20170131604A

KR20170131604A - 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체

Info

Publication number: KR20170131604A
Application number: KR1020177030759A
Authority: KR
Inventors: 유지 미시마; 신사쿠 시미즈; 다쿠야 오바; 히로유키 모리타
Original assignee: 히다치 조센 가부시키가이샤
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-11-29
Also published as: CN107532398B; JP6021993B1; JP2016211215A; PH12017501821B1; CN107532398A; WO2016181669A1; KR102079692B1; PH12017501821A1

Abstract

교각 하단부(4)와 RC말뚝(6)의 강성연결 구조체(10)는, 교각 하단부(4)부터 하방으로 연장시켜서 RC말뚝(6)에 재치되는 연장부(12)와, 연장부(12)의 하부인 하연장부(23)의 외면에 설치되어서 다수의 어긋남 방지구멍(8)이 형성된 외측 세로리브군(40)과, 하연장부의 외주부에 타설된 외부 콘크리트(16)를 구비한다. 외부 콘크리트(16)가, RC말뚝(6)의 내부로부터 상방으로 신장되는 주철근(60)과, 외측 세로리브군(40)을 매설한다.

Description

지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체{RIGID CONNECTION STRUCTURE FOR BOTTOM END OF PILLAR AND CONCRETE PILE}

본 발명은, 주로 입체교차교(立體交差橋), 고가교(高架橋), 고가구조체(高架構造體), 일반교량(一般橋梁) 또는 철도교(鐵道橋) 등의 지주 하단부(支柱下端部)와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체(剛性連結構造體)에 관한 것이다.

도1에 나타나 있는 바와 같이 도로교(道路橋)(1) 등의 중량이 있는 건조물은, 그 하중을 지주인 교각(橋脚)(3)에 의해 지반(地盤)(5)으로 전달시키는 구성이다. 이 지반(5)에서는, 교각(3)의 하단부인 교각 하단부(橋脚下端部)(4)와, 연직(鉛直)으로 배치된 RC말뚝(6)(철근으로 보강된 콘크리트 말뚝)이 강성연결 구조체(10, 100)에 의해 강성연결되어 있다.

건조물에 작용하는 하중은, 주로 자체 중량에 의한 연직방향인 것과, 지진 등에 의한 수평방향인 것이 있다. 특히 일본과 같이 지진이 많이 발생하는 나라에서는, 건조물에 수평방향의 하중이 빈번하게 작용하기 때문에 이 하중에 의해 커다란 굽힘 모멘트가 발생하는 강성연결 구조체의 중요성이 높아진다.

종래의 강성연결 구조체로서는, 교각 하단부에서 하방(下方)으로 연장시킨 연장부(延長部)에 다수의 어긋남 방지구멍(displacement preventing hole)(다공강판 다월(多孔鋼板 dowel) : PBL)을 형성한 것이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌1 참조). 이 특허문헌1에 기재되어 있는 강성연결 구조체는, 교각 하단부에서의 수평방향의 하중을 연장부 자신이 강도부재(强度部材)로서 RC말뚝에 전달하는 구성이다.

: 일본국 특허 제4691690호 공보

그런데 상기 특허문헌1에 기재되어 있는 강성연결 구조체에서는, 다공강판 다월이 형성되는 것은 연장부, 즉 교각 하단부로부터 하방으로 연장시킨 대형의 강구조물(鋼構造物)이 된다. 이 때문에 연장부에 다공강판 다월을 형성하는 것이 용이하지 않고, 결과로서 제조의 시간 및 비용이 불어나게 된다. 한편 교각 하단부의 횡단면이 작은 경우에는, 콘크리트 말뚝으로부터의 주철근(主鐵筋)과 강도부재인 연장부의 간격(콘크리트로 이루어지는 부분)이 커지게 된다. 상기 간격이 크면, 인장력이 주철근으로 원활하게 전달되지 않을 가능성이 있고, 또한 콘파괴(cone破壞)가 발생할 우려가 있으므로, 신뢰성을 향상시키기 위해서 어떠한 보강이 필요하게 된다.

그래서 본 발명은, 제조의 시간 및 비용을 감소할 수 있음과 아울러, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 제1발명에 관한 강성연결 구조체는, 지주 하단부와 콘크리트 말뚝과의 강성연결 구조체로서,

지주 하단부에서 하방으로 연장시켜서 상기 콘크리트 말뚝에 재치되는 연장부와,

상기 연장부의 외면에 설치되고 다수의 어긋남 방지구멍이 형성된 외측 세로리브군과,

상기 연장부의 외주부에 타설된 외부 콘크리트를

구비하고,

상기 외부 콘크리트가, 상기 콘크리트 말뚝의 내부로부터 상방으로 신장되는 철근군과, 상기 외측 세로리브군을 매설하는 것이다.

또한 제2발명에 관한 강성연결 구조체는, 제1발명에 관한 강성연결 구조체에 있어서, 연장부의 내면에 설치되고 다수의 어긋남 방지구멍이 형성된 내측 세로리브군과,

상기 연장부의 내부에 타설된 내부 콘크리트를

구비하고,

상기 내부 콘크리트가, 상기 내측 세로리브군을 매설하는 것이다.

또한 제3발명에 관한 강성연결 구조체는, 제1 또는 제2발명에 관한 강성연결 구조체에 있어서, 외측 세로리브군에 접속되고 연장부의 외측을 둘러싸는 세로통부를 구비하고,

상기 세로통부가, 외부 콘크리트를 타설할 때의 형틀프레임이 되는 것이다.

게다가 제4발명에 관한 강성연결 구조체는, 제1 또는 제2발명에 관한 강성연결 구조체에 있어서의 연장부가 원통형상이고,

외측 세로리브군이, 상기 연장부의 외면으로부터 방사상으로 배치된 다수의 외측 세로리브로 이루어지는 것이다.

또한 제5발명에 관한 강성연결 구조체는, 제1 또는 제2발명에 관한 강성연결 구조체에 있어서의 외부 콘크리트에 매설되는 철근군이, 콘크리트 말뚝을 보강하는 주철근인 외주 철근군과, 콘크리트 말뚝의 내부에서 외주 철근군에 정착된 보강철근인 내주 철근군으로 이루어지는 것이다.

상기 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체에 의하면, 외부 콘크리트에 매설된 외측 세로리브군(外側縱rib群)에 의하여 지주 하단부에서의 하중을 전달할 때에 발생하는 응력이 충분히 작아지므로, 연장부에 어긋남 방지구멍을 형성할 필요가 없고, 결과로서 제조의 시간 및 비용을 감소할 수 있다. 또한 콘크리트 말뚝으로부터의 철근군(鐵筋群)과 외측 세로리브군의 간격이 작아지므로, 외측 세로리브군으로부터 주철근에 인장력(引張力)이 원활하게 전달된다. 이에 따라 인장력에 의해 기인하는 콘파괴를 억제할 수 있고, 결과로서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도1은, 본 발명의 실시형태에 관한 강성연결 구조체를 사용하는 도로교의 일반적인 측면도이다.
도2는, 본 발명의 실시예1에 관한 강성연결 구조체의 종단면도이다.
도3은, 동일한 강성연결 구조체의 외부 콘크리트를 생략한 사시도다.
도4는, 도3의 A-A의 단면도이다.
도5는, 도3의 B-B의 단면도이다.
도6은, 외측 세로리브군의 단면 2차모멘트를 설명하기 위한 횡단면도이다.
도7은, 내측 세로리브군이 없는 경우에 발생하는 응력을 설명하기 위한 도면 및 그래프이다.
도8은, 내측 세로리브군이 있는 경우에 발생하는 응력을 설명하기 위한 도면 및 그래프이다.
도9는, 동일한 강성연결 구조체의 시공 순서에 있어서 RC말뚝의 철근을 배치하는 상태의 종단면도이다.
도10은, 동일한 강성연결 구조체의 시공 순서에 있어서 RC말뚝의 콘크리트를 타설하는 상태의 종단면도이다.
도11은, 동일한 강성연결 구조체의 시공 순서에 있어서 RC말뚝을 완성시키는 상태의 종단면도이다.
도12는, 동일한 강성연결 구조체의 시공 순서에 있어서 RC말뚝에 강성연결 구조체에 있어서의 강제의 부분을 재치하는 상태의 종단면도이다.
도13은, 동일한 강성연결 구조체의 시공 순서에 있어서 동일한 강제의 부분에 콘크리트를 타설하는 상태의 종단면도이다.
도14는, 동일한 강성연결 구조체의 시공 순서에 있어서 교각 하단부를 접합하는 상태의 종단면도이다.
도15는, 본 발명의 실시예2에 관한 강성연결 구조체의 횡단면도이며, 도5에 대응하는 도면이다.
도16은, 동일한 강성연결 구조체의 횡단면도이며, 도2에 대응하는 도면이다.

이하에서, 본 발명의 실시형태에 관한 지주 하단부(支柱下端部)와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체(剛性連結構造體)에 대해서 도면에 의거하여 설명한다.

우선, 상기 강성연결 구조체를 사용하는 건조물의 일례인 도로교(道路橋)에 대해서 간단하게 설명한다.

도1에 나타나 있는 바와 같이 이 도로교(1)는, 사람 또는 차량 등을 통행시키는 브릿지 거더(bridge girder)(2)와, 이 브릿지 거더(2)를 지지하는 복수의 교각(橋脚)(3)(지주(支柱)의 일례이다)을 구비한다. 이들 교각(3)의 하단부, 즉 교각 하단부(橋脚下端部)(4)(지주 하단부의 일례이다)는, 각각 지반(地盤)(5)에 연직으로 배치된 원기둥형상의 RC말뚝(6)(철근으로 보강된 콘크리트 말뚝)에 강성연결되어 있다. 이 교각 하단부(4)와 RC말뚝(6)을 강성연결하는 것이 상기 강성연결 구조체(10, 100)이다.

실시예1

이하에서, 본 발명의 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)에 대해서 도2 ∼ 도8에 의거하여 설명한다.

도2 및 도3에 나타나 있는 바와 같이 이 강성연결 구조체(10)는, 강제(鋼製)의 부분(12∼15)으로서 교각 하단부(4)로부터 하방으로 연장시킨 연장부(延長部)(12)와, 이 연장부(12)의 하부인 하연장부(下延長部)(23)(상세하게는 후술한다)의 외측을 둘러싸는 세로통부(13)(縱筒部)와, 상기 하연장부(23)의 외면 및 내면에 각각 설치된 강도부재(强度部材)인 외측 세로리브군(外側縱rib群)(14) 및 내측 세로리브군(內側縱rib群)(15)(도2를 참조)을 구비한다. 또한 도2에 나타나 있는 바와 같이(도3에서는 생략한다) 상기 강성연결 구조체(10)는, 콘크리트제의 부분(16∼18)으로서 상기 하연장부(23)와 세로통부(13)의 사이(즉, 하연장부(23)의 외주부)에 타설된 외부 콘크리트(外部 concrete)(16)와, 상기 하연장부(23)의 내부에 타설된 내부 콘크리트(內部 concrete)(17)와, 상기 하연장부(23) 및 세로통부(13)와 RC말뚝(6)의 사이에 타설된 단면 천이부(斷面遷移部)인 하부 콘크리트(下部 concrete)(18)를 구비한다.

상기 연장부(12)는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 상기 RC말뚝(6)의 말뚝머리(7)에 설치가대(設置架臺, installation frame)(68)(H형강 등)를 통하여 재치(載置)된다. 또한 상기 연장부(12)는, 도2 및 도3에 나타나 있는 바와 같이 외측 세로리브군(14) 및 내측 세로리브군(15)의 상단높이에서 수평으로 배치된 다이어프램(diaphragm)(20)과, 이 다이어프램(20)보다 상방(上方)의 상연장부(上延長部)(22)와, 상기 다이어프램(20)보다 하방(下方)의 하연장부(23)로 이루어진다. 상기 다이어프램(20)은, 내부 콘크리트(17)를 위한 생콘크리트(生concrete)가 상방으로부터 유입되는 개구부(21)를 갖는다. 상기 상연장부(22) 및 하연장부(23)는, 도3에 나타나 있는 바와 같이 상기 RC말뚝(6)과 동심(同心)의 원통형상으로서, 상기 RC말뚝(6)보다 지름이 작다. 상기 하연장부(23)는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 상기 내부 콘크리트(17)를 타설할 때의 작업성을 위하여, 그 내부에 상기 내부 콘크리트(17) 및 내측 세로리브군(15) 이외의 것을 갖지 않는다. 또 상기 교각 하단부(4)로부터의 하중을 외부 콘크리트(16)에 전달하는 것은, 주로 외측 세로리브군(14)이지 연장부(12) 자신이 아니므로, 상기 연장부(12)에 어긋남 방지구멍(displacement preventing hole)(다공강판 다월(多孔鋼板 dowel) : PBL)을 형성할 필요가 없다.

상기 세로통부(13)는, 도3에 나타나 있는 바와 같이 상기 RC말뚝(6) 및 연장부(12)와 동심의 원통형상으로서, 상기 RC말뚝(6)보다 약간 지름이 크다. 상기 세로통부(13)의 하단(下端)은 RC말뚝(6)의 말뚝머리(7)보다 약간 낮고, 상기 세로통부(13)의 상단(上端)은 외측 세로리브군(14)과 같은 높이(또는 그 이상)이다. 또한 상기 세로통부(13)는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 그 외면에서 지반(5)의 땅과 접촉한다. 또 상기 세로통부(13)는, 외부 콘크리트(16)를 타설하기 위한 형틀프레임, 및 당해 타설의 후에 띠철근으로서의 기능을 하는 2차부재(부식여유(腐蝕餘裕, corrosion allowance)를 포함한다)이다.

상기 외측 세로리브군(14)은, 도3 ∼ 도5에 나타나 있는 바와 같이 하연장부(23)의 외주면으로부터 방사상으로 동일한 피치로 배치된 다수의 외측 세로리브(外側縱rib)(40)로 이루어진다. 각각의 외측 세로리브(40)에는, 교각 하단부(4)로부터의 하중을 외부 콘크리트(16)로 전달하기 위해서, 도3 및 도5에 나타나 있는 바와 같이 수평방향으로 관통하는 다수의 어긋남 방지구멍(8)(다공강판 다월 : PBL)이 규칙적으로 형성되어 있다. 상기 외측 세로리브군(14)을 구성하는 다수의 외측 세로리브(40)에는, 세로통부(13)까지 도달해서 당해 세로통부(13)에 접속되어 있는 폭이 넓은 외측 세로리브(40)와, 세로통부(13)까지 도달하지 않는 폭이 좁은 외측 세로리브(40)가 있다. 상기 폭이 넓은 외측 세로리브(40)의 배치는, 세로통부(13)를 적절하게 지지하기 위해서 동일한 피치(예를 들면 90° 피치)로 된다.

상기 내측 세로리브군(15)은, 도2에 나타나 있는 바와 같이 그 상단이 상기 다이어프램(20)의 하면(下面)에 있어서의 외연부(外緣部)에 접속되어 있다. 또한 상기 내측 세로리브군(15)은, 도4 및 도5에 나타나 있는 바와 같이 하연장부(23)의 내주면으로부터 상기 축중심을 향해서 동일한 피치로 배치된 다수의 내측 세로리브(內縱rib)(50)로 이루어진다. 각각의 내측 세로리브(50)에는, 교각 하단부(4)로부터의 하중을 내부 콘크리트(17)로 전달하기 위해서, 도5에 나타나 있는 바와 같이 상기 외측 세로리브(40)와 동일한 수평방향으로 관통하는 다수의 어긋남 방지구멍(8)(다공강판 다월 : PBL)이 규칙적으로 형성되어 있다.

상세하게는 후술하지만, 외측 세로리브(40)가 내측 세로리브(50)보다 단면 2차모멘트의 증대에 기여하기 때문에 도4 및 도5에 나타나 있는 바와 같이 외측 세로리브(40)가 내측 세로리브(50)보다 많게 되도록 설계된다. 또한 외측 세로리브(40) 및 내측 세로리브(50)가 강도부재로서 협동하기 위해서, 모든 내측 세로리브(50)는 하연장부(23)를 통하여 외측 세로리브(40)와 대향하도록 배치된다.

상기 외부 콘크리트(16)는, 도4 및 도5에 나타나 있는 바와 같이 상기 외측 세로리브군(14)과, RC말뚝(6)으로부터의 주철근(主鐵筋)(60)을 매설한다. 이 주철근(60)은, 상기 RC말뚝(6)의 인장강도(引張强度)를 높이기 위해서 당해 RC말뚝(6)의 외연부에 동일한 피치로 배치된 다수의 철근이다. 또한 상기 주철근(60)은, 도2에 나타나 있는 바와 같이 RC말뚝(6)의 내부에만 배치될 뿐만 아니라, RC말뚝(6)의 말뚝머리(7)로부터 외측 세로리브군(14)의 상단 가까이에까지 돌출한다. 즉 상기 외부 콘크리트(16)는, 상기 외측 세로리브군(14)으로부터 인장하중이 전달되어, 이 하중을 주철근(60)으로부터 RC말뚝(6)으로 전달하는 것이다. 또 상기 RC말뚝(6)의 내부에는, 상기 주철근(60)의 이외에, 이 주철근(60)과 직교해서 결속되는 띠철근(61)도 배치된다.

상기 내부 콘크리트(17)는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 상기 내측 세로리브군(15)을 매설한다. 즉 상기 내부 콘크리트(17)는, 상기 내측 세로리브군(15)으로부터 하중이 전달된다. 한편, 상기 하부 콘크리트(18)는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 상기 주철근(60)과 설치가대(68)를 매설한다. 또한 상기 하부 콘크리트(18)는, 신뢰성 설계(信賴性設計)로서 상기 강성연결 구조체(10)의 다른 부분보다 먼저 손상되도록 설계된다.

다음에는, 상기 외측 세로리브군(14)의 기능에 대해서 도6에 의거하여 설명한다.

지진 등에 의해 상기 브릿지 거더(2)에 수평방향의 하중(F)이 작용하면, 외팔보가 되는 교각(3) 및 강성연결 구조체(10)에는, 그 외팔보의 지지부가 되는 강성연결 구조체(10)에 큰 굽힘 모멘트(M)가 발생한다. 도6에 나타나 있는 바와 같이 이 큰 굽힘 모멘트(M)에 의하여 상기 강성연결 구조체(10)의 강도부재인 외측 세로리브군(14)에는, 중립축(A)을 경계로 한 인장응력(引張應力) 및 압축응력(壓縮應力)이 발생한다. 이 인장응력 및 압축응력은, 재료역학의 공식으로부터 상기 굽힘 모멘트(M)를 외측 세로리브군(14)의 단면 2차모멘트로 나눈 값에 비례하는 것으로 알려져 있다. 즉 상기 굽힘 모멘트(M)가 일정한 경우, 상기 단면 2차모멘트가 큰 만큼, 발생하는 인장응력 및 압축응력이 작아진다. 일반적으로 단면 2차모멘트는, 중립축(A)으로부터 떨어진 위치에 단면을 갖는 만큼, 크게 되는 것으로 알려져 있다. 여기에서 상기 외측 세로리브(40)는, 상기 하연장부(23)의 외면, 즉 중립축(A)로부터 떨어진 위치에 설치된다. 이 때문에 본 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)는, 선행기술문헌인 상기특허문헌1에 기재된 것 같은 하연장부를 강도부재로 하는 종래의 것에 비하여, 더 큰 단면 2차모멘트를 갖기 때문에, 상기 교각 하단부(4)로부터의 하중을 전달할 때에 발생하는 응력이 작아진다. 또한 상기 강성연결 구조체(10)는, 상기 외측 세로리브군(14)을 구비함으로써 도4 및 도5에 나타나 있는 바와 같이 상기 RC말뚝(6)으로부터의 주철근(60)과 강도부재(외측 세로리브군(14))의 간격이 작고 또한 대략 일정하게 되므로, 외측 세로리브군(14)으로부터 주철근(60)으로 인장력이 원활하게 전달된다. 이에 따라 인장력에 의해 기인하는 콘파괴(cone破壞)가 억제된다.

다음에 상기 내측 세로리브군(15)의 기능에 대해서 도7 및 도8에 의거하여 설명한다.

여기에서 상기 특허문헌1이라면, 연장부에 어긋남 방지구멍(다공강판 다월 : PBL)을 형성하기 때문에 교각과 그 내부의 콘크리트가 일체(一體)로서 협동한다. 그러나 본 발명이라면, 연장부(12)에 어긋남 방지구멍(다공강판 다월 : PBL)을 형성하지 않으므로, 상기 특허문헌1과 같이 일체로서 협동하지 않고, 교각(3)과 내부 콘크리트(17)가 분리된 상태가 된다. 그 때문에 단면의 일체화, 하연장부(23)와 세로통부(13) 사이의 단면급변(斷面急變)에 의해 발생하는 강판과 콘크리트의 박리·응력집중(압축력)의 억제를 도모하기 위해서, 하연장부(23)의 내주부에 내측 세로리브군(15)을 설치한다. 이 내측 세로리브군(15)의 기능에 관한 실험결과를 도7 및 도8에 나타낸다. 도7은 하연장부(23)의 내주부에 내측 세로리브군(15)이 없는 경우를 나타내고, 도8은 하연장부(23)의 내주부에 내측 세로리브군(15)이 있는 경우를 나타낸다. 도7 및 도8에는, 상기 교각(3)에 수평방향의 하중(F)과 연직방향의 하중(축력)을 작용시켰을 경우의, 상기 강성연결 구조체(10)에 발생하는 응력의 계산치 및 시뮬레이션(유한요소법:ＦＥＭ)값을 나타낸다. 또한 도8에서는, 계산치와 시뮬레이션값이 일치하기 때문에 계산치가 시뮬레이션값에 가려서 표시된다. 도7 및 도8의 우측에 나타내는 그래프에서는, 횡축이 인장응력을 정(正)(압축응력을 부(負))으로 한 응력(σ)의 축이며, 종축이 강성연결 구조체(10)의 횡단면의 위치에 대응하는 축이다. 또한 도7 및 도8의 좌측에 나타내는 강성연결 구조체(10)의 횡단면(좌측의 반분)은, 그 세로방향의 위치가 상기 그래프의 종축에 대응한다. 도7 및 도8에 나타나 있는 바와 같이 계산치, 즉 강성연결 구조체(10)에 있어서의 강제의 부분과 내부 콘크리트(17)가 일체로서 협동하는 경우의 이론값이라면, 상기 그래프에 나타나 있는 바와 같이 직선이 된다. 이에 대하여 시뮬레이션(유한요소법:ＦＥＭ)값이라면, 도7에 나타나 있는 바와 같이 내측 세로리브군(15)이 없는 경우에는 하연장부(23)와 내부 콘크리트(17)의 경계에서 불연속이 되고, 도8에 나타나 있는 바와 같이 내측 세로리브군(15)이 있는 경우에는 상기 계산치와 일치한다. 이 때문에 도7 및 도8로부터, 상기 강성연결 구조체(10)에 있어서의 강제의 부분과 내부 콘크리트(17)는, 내측 세로리브군(15)이 없는 경우이면 일체로서 협동하지 않고, 내측 세로리브군(15)이 있는 경우이면 일체로서 협동하는 것을 알 수 있다. 이 때문에 상기 강성연결 구조체(10)는, 내부 콘크리트(17)에 매설된 내측 세로리브군(15)을 구비함으로서 교각 하단부(4)로부터의 하중을 전달할 때에 발생하는 응력이 작아진다.

이하에서, 본 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)의 제조방법, 즉 현지시공의 순서에 대해서 설명한다.

우선, 도9에 나타나 있는 바와 같이 지반(5)에 스탠드 파이프(stand pipe)(91)를 빽빽히 박아 세우고, 그 스탠드 파이프(91) 안으로부터 소정의 깊이까지 굴삭해서 이루어진 굴삭구멍(92)에 RC말뚝(6)의 철근(60, 61)을 배치한다. 그리고 도10에 나타나 있는 바와 같이 굴삭구멍(92)에 RC말뚝(6)의 콘크리트를 타설한 후에, 도11에 나타나 있는 바와 같이 스탠드 파이프(91) 안의 콘크리트를 치핑(chipping)에 의해 성형하여 RC말뚝(6)을 완성시킨다. 그 후에 RC말뚝(6)의 말뚝머리(7)에 설치가대(68)를 배치하고, 도12에 나타나 있는 바와 같이 강성연결 구조체(10)에 있어서의 강제의 부분(연장부(12), 세로통부(13), 외측 세로리브군(14) 및 내측 세로리브군(15)으로 이루어지는 부분)을 설치가대(68)에 재치한다. 다음에 도13에 나타나 있는 바와 같이 하부 콘크리트(18), 외부 콘크리트(16) 및 내부 콘크리트(17)를 타설한 후에, 도14에 나타나 있는 바와 같이 상기 스탠드 파이프(91)를 제거하고 나서, 파낸 땅을 다시 메우고 상연장부(22)의 상단에 교각 하단부(4)의 하단을 접합함으로써 교각 하단부(4)와 RC말뚝(6)의 강성연결 구조체(10)가 제조된다.

이와 같이 본 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)에 의하면, 외부 콘크리트(16)에 매설된 외측 세로리브군(14)에 의하여 교각 하단부(4)로부터의 하중을 전달할 때에 발생하는 응력이 충분히 작아지므로, 연장부(12)에 어긋남 방지구멍(8)을 형성할 필요가 없고, 결과로서 제조의 시간 및 비용을 감소할 수 있다. 또한 RC말뚝(6)으로부터의 주철근(60)과 강도부재(외측 세로리브군(14))의 간격이 작고 또한 대략 일정하게 되므로, 외측 세로리브군(14)으로부터 주철근(60)에 인장력이 원활하게 전달된다. 이에 따라 인장력에 의해 기인하는 콘파괴를 억제할 수 있고, 결과로서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 내부 콘크리트(17)에 매설된 내측 세로리브군(15)에 의하여 강성연결 구조체(10)에 있어서의 강제의 부분과 내부 콘크리트(17)가 일체로서 협동하기 때문에, 교각 하단부(4)로부터의 하중을 전달할 때에 발생하는 응력이 또한 작아지고, 결과로서 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 단면의 일체화, 하연장부(23)와 세로통부(13) 사이의 단면급변에 의해 발생하는 강판과 콘크리트의 박리·응력집중(압축력)의 억제를 도모할 수 있다.

게다가 외부 콘크리트(16)를 타설할 때의 형틀프레임이 되는 세로통부(13)가 현지시공에서 메워버려짐으로써, 별도의 형틀프레임의 설치 및 제거가 생략되므로, 제조의 시간 및 비용을 감소할 수 있다.

또한 하연장부(23)가 원통형상임과 아울러, 외측 세로리브군(14)이 하연장부(23)의 외면으로부터 방사상으로 배치된 다수의 외측 세로리브(40)로 이루어짐으로써 응력집중이 발생하지 않으므로, 외측 세로리브(40)의 사이에 응력분산용의 완충부재 등을 배치할 필요가 없어지고, 결과로서 제조의 시간 및 비용을 감소할 수 있다.

또한 연장부(12)에 어긋남 방지구멍(8)을 형성할 필요가 없으므로, 하연장부(23)의 외주면으로부터 방사상으로 동일한 피치로 배치된 외측 세로리브(40)를 더 다수로(조밀하게) 할 수 있다. 이에 따라 하연장부(23)와 세로통부(13) 사이의 단면급변에 의해 발생하는 강판과 콘크리트의 박리·응력집중(압축력)의 억제를 도모할 수 있다.

실시예2

본 발명의 실시예2에 관한 강성연결 구조체(100)는, 상기 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)의 외부 콘크리트(16)가 매설하는 철근을 증가시킨 것이다.

이하에서, 상기 실시예1와 다른 부분인 철근에 착안해서 설명함과 아울러 상기 실시예1와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

상기 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)에서는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 상기 RC말뚝(6)으로부터의 주철근(60)과 외측 세로리브군(14)의 간격이 작으므로, 상기한 바와 같이 이 간격에 발생하기 쉬운 콘파괴를 억제할 수 있다. 이 콘파괴를 한층더 억제하기 위해서, 상기 실시예1의 도5에 대응하는 본 실시예2의 도15에 나타나 있는 바와 같이 상기 주철근(60)의 내주측에 보강철근(補强鐵筋)(62)을 설치한 것이 본 실시예2에 관한 강성연결 구조체(100)이다. 즉 본 실시예2에 관한 강성연결 구조체(100)의 외부 콘크리트(16)는, 상기 외측 세로리브(40)와 RC말뚝(6)으로부터의 주철근(60)(외주 철근군(外周鐵筋群)이다) 이외에, 보강철근(62)(내주 철근군(內周鐵筋群)이다)도 매설하는 것이다.

상기 보강철근(62)은, 도15에 나타나 있는 바와 같이 주철근(60)과 동수(同數)의 철근으로 이루어지고, 주철근(60)보다 상기 축심에 가까운 위치에 배치된다. 또한 상기 실시예1의 도2에 대응하는 본 실시예2의 도16에 나타나 있는 바와 같이 상기 보강철근(62)의 하부가 RC말뚝(6)의 내부에서 주철근(60)에 정착하고, 상기 보강철근(62)의 중간부가 주철근(60)으로부터 상기 축심의 방향으로 경사하고, 상기 보강철근(62)의 상부가 RC말뚝(6)의 말뚝머리(7)로부터 연직으로 돌출한다. 상기 보강철근(62)의 하부, 즉 주철근(60)에 정착하는 부분은, 외부 콘크리트(16)로부터의 하중을 RC말뚝(6)에 전달하는데 필요한 길이가 된다. 상기 보강철근(62)의 중간부는, 상기 하중을 전달하는 것에 지장이 없을 정도의 경사가 된다. 상기 보강철근(62)의 상부는, 그 상단이 주철근(60)의 상단과 같은 높이가 된다.

이하에서, 본 실시예2에 관한 강성연결 구조체(100)의 제조방법, 즉 현지시공의 순서에 대해서 설명한다.

본 실시예2에 관한 강성연결 구조체(100)의 제조방법에서는, 상기 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)의 제조방법에 있어서 도9에 나타낸 굴삭구멍(92)에 배치하는 RC말뚝(6)의 철근을, 상기 실시예1의 것(주철근(60) 및 띠철근(61))이 아니라, 본 실시예2의 철근(주철근(60), 보강철근(62) 및 띠철근(61))으로 한다. 이외의 본 실시예2의 시공순서는, 상기 실시예1의 시공순서와 동일하다.

이와 같이 본 실시예2에 관한 강성연결 구조체(100)에 의하면, 상기 실시예1에 관한 강성연결 구조체(10)와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 보강철근(62)에 의하여 콘파괴를 한층더 억제할 수 있고, 결과로서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그런데 상기 실시형태, 실시예1 및 2에서는, 지주(지주 하단부)의 일례로서 교각(3)(교각 하단부(4))에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 건조물을 지지하는 것이라면 좋다.

또한 상기 실시형태, 실시예1 및 2에서는, 외측 세로리브(40) 및 내측 세로리브(50)의 어긋남 방지구멍(8)(다공강판 다월 : PBL)에 대해서 상세하게 설명하지 않았지만, 어긋남 방지구멍(8)에 관통시키는 어긋남 방지부재로서 관통철근을 설치하여도 좋다.

또한 상기 실시예1 및 2에서는, 연장부(12)가 RC말뚝(6)의 말뚝머리(7)에 설치가대(68)(H형강 등)를 통하여 재치된다고 설명했지만, 직접 재치되더라도 좋다.

게다가 상기 실시예1 및 2에서는, 연장부(12)가 원통형상이라고 설명했지만, 각기둥형상이더라도 좋다. 또 각기둥형상으로 한다면, 응력집중이 발생하기 쉬우므로 응력분산용의 완충부재가 필요하게 되지만, 교각 하단부(4)가 각기둥형상인 경우에 제조의 시간 및 비용을 감소할 수 있다.

또한 상기 실시예2에서는, 도15에 나타나 있는 바와 같이 보강철근(62)이 주철근(60)과 동일한 개수의 철근으로 이루어진다고 설명했지만, 반드시 동일한 개수일 필요는 없다. 보강철근(62)의 개수 및 철근지름은, 콘파괴를 억제하기 위해서 필요한 철근량을 충족하도록 설정된다.

Claims

지주 하단부(支柱下端部)와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체(剛性連結構造體)로서,
지주 하단부에서 하방(下方)으로 연장시켜서 상기 콘크리트 말뚝에 재치(載置)되는 연장부(延長部)와,
상기 연장부의 외면에 설치되고 다수의 어긋남 방지구멍(displacement preventing hole)이 형성된 외측 세로리브군(外側縱rib群)과,
상기 연장부의 외주부에 타설(打設)된 외부 콘크리트(外部 concrete)를
구비하고,
상기 외부 콘크리트가, 상기 콘크리트 말뚝의 내부로부터 상방(上方)으로 신장되는 철근군(鐵筋群)과, 상기 외측 세로리브군을 매설하는 것을
특징으로 하는 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체.
제1항에 있어서,
연장부의 내면에 설치되고 다수의 어긋남 방지구멍이 형성된 내측 세로리브군(內側縱rib群)과,
상기 연장부의 내부에 타설(打設)된 내부 콘크리트(內部 concrete)를
구비하고,
상기 내부 콘크리트가, 상기 내측 세로리브군을 매설하는 것을
특징으로 하는 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
외측 세로리브군에 접속되고 연장부의 외측을 둘러싸는 세로통부(縱筒部)를 구비하고,
상기 세로통부가, 외부 콘크리트를 타설할 때의 형틀프레임이 되는 것을
특징으로 하는 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
연장부가 원통형상이고,
외측 세로리브군이, 상기 연장부의 외면으로부터 방사상으로 배치된 다수의 외측 세로리브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
외부 콘크리트에 매설되는 철근군이, 콘크리트 말뚝을 보강하는 주철근(主鐵筋)인 외주 철근군(外周鐵筋群)과, 콘크리트 말뚝의 내부에서 외주 철근군에 정착된 보강철근(補强鐵筋)인 내주 철근군(內周鐵筋群)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지주 하단부와 콘크리트 말뚝의 강성연결 구조체.