KR101371538B1 - 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역타공법에 있어서 기존의 대구경 현장 타설말뚝(PRD, RCD 등)을 고강도 대구경 PHC 파일로 대체함으로써, 더욱 우수한 품질관리가 가능하면서도 공사비 및 재료비가 절감되고, 나아가 공사기간의 단축이 가능한 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법은, 지하층 구조물의 역타시공시에 PRD파일, RCD파일, Barrette 파일 등과 같은 종래의 현장타설기초말뚝을 사용하지 않고 고강도의 대구경 PHC 파일을 사용하기 때문에 공사비가 절감되고 시공기간이 단축된다는 장점이 있다. 나아가, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 고강도 대구경 피에이치씨 파일의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법은 공장에서 미리 제작된 기성 콘크리트 말뚝을 사용하기 때문에 현장 조건에 관계없이 우수한 시공품질이 균일하게 유지되는 장점이 있으며, 보다 간단하고 용이하게 PHC 파일과 철골기둥을 연결할 수 있다는 효과가 있다.

Description

고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법{THE CONNECTION STRUCTURE BETWEEN HIGH-STRENGTH AND LARGE SIZE PHC PILE AND STEEL BEAM AND TOP DOWN METHOD USING IT}

본 발명은 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역타공법에 있어서 기존의 대구경 현장 타설말뚝(PRD, RCD 등)을 고강도 대구경 PHC 파일로 대체함으로써, 더욱 우수한 품질관리가 가능하면서도 공사비 및 재료비가 절감되고, 나아가 공사기간의 단축이 가능한 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법에 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, a) 기초파일(PRD 또는 RCD)을 현장에서 타설하여 시공한 후, b) 가설용 철골기둥을 상기 기초파일에 매입하고, c) 상부층의 보 및 슬래브를 설치하여 하부층으로 하향 시공하며, d) 최하층 기초를 시공한 후, e) 상기 가설용 철골기둥에 콘크리트를 타설하여 SCR 기둥으로 시공한다.

이러한 종래의 역타공법의 문제점을 해결하기 위하여, 2007년 3월 26일자로 공고된 특허등록 제10-0698912호는 PHC 말뚝을 건물의 기초 겸 기둥으로 활용하는 공법을 개시하고 있고, 2009년 9월 8일자로 공개된 특허출원 제10-2008-0019569호는 기성 콘크리트 기둥부재를 이용한 탑다운 시공방법에 대해서 개시하고 있다.

그러나, 상기와 같은 통상적인 역타공법의 단점을 해결하고자 하는 종래의 기술 또한 여전히 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

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 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 지하층 구조물의 역타시공시 기존의 대구경 현장타설말뚝(PRD파일, RCD파일, Barrette 파일 등)을 고강도의 대구경 PHC 파일로 대체하여 적용함으로써, 우수한 시공품질이 균일하게 유지되면서도 시공비 및 재료비가 획기적으로 감소하고, 공사기간이 단축될 수 있는 새로운 형태의 고강도 대구경 피에이치씨 파일의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적으로 달성하고 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일(10)과 그 상부에 설치되어지는 철골부재(20)를 서로 접합하는 연결구조는, 상기 고강도 대구경 PHC파일(10)과 철골부재(20)는 중간 연결부재(30)를 매개체로 하여 서로 결속되어지는데, 상기 중간 연결부재(30)는 고강도 대구경 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)와 상기 하단부재(31)의 상부에 일체로 형성되어져서 철골부재(20)가 결속되어지는 상단부재(32)를 포함하며, 상기 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)는 그 외경이 상기 PHC파일(10)의 내경과 대응되도록 형성되고, 속이 빈 중공형 파이프로 형성되어지며, 상기 상단부재(32)는 하단부재(31)와 일체형으로 형성되어지며 상부에는 철골부재(20)가 결속되어지고, 그 외경은 상기 PHC파일(10)의 외경에 대응되는 크기로 이루어지고, 상기 상단부재(32)에 결속되어지는 철골부재(20)의 하단부에는 상기 상단부재(32)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지는 베이스플레이트가 구비되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 하단부재(31)는 그 내부면을 따라서 일정한 간격으로 복수개의 돌기부(33)가 추가적으로 형성되어지며, 상기 돌기부는 하단부재의 전체 높이에 걸쳐서 형성되어지며 하부에서 상부로 갈수록 더 폭이 넓어지도록 형성되어지는 것을 특징으로 하며, 상기 하단부재(31)의 외부면은 마찰력을 높일 수 있는 재질이 도포되어지는 것을 특징으로 하고, 상기 하단부재(31)의 외부면에 도포되어지는 재질은 열경화 아크릴수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지 또는 고무 아스팔트 중에서 선택되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 철골부재(20)의 하단부에는 단부 연결부재(21)가 일체로 형성되어지며, 상기 단부 연결부재(21)는 PHC파일(10)과 연결되어지는 제 1 베이스플레이트(22)와 철골부재(20)와 일체로 형성되어지는 제 2 베이스플레이트(23)를 포함하고, 상기 철골부재(20)와 제 2 베이스플레이트(23) 사이에는 축하중의 효과적인 전달을 위해서 리브플레이트(24)가 형성되어지며, 상기 제 1 베이스플레이트(22)와 제 2 베이스플레이트(23)는 PHC파일(10)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지며, 상기 제 1 베이스플레이트(22) 상에는 PHC파일에 미리 형성된 너트부의 위치와 대응되는 위치에 볼트체결용 관통홀이 형성되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 철골부재(20)와 일체로 형성되어지는 단부 연결부재(21)는 결속부재(25)를 이용하여 서로 연결되어지며, 상기 결속부재(25)는 양쪽 단부에 볼트장치를 포함하고 있는 플레이트로 이루어지며, PHC파일 및 단부연결부재(21)에는 너트장치가 미리 매립되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 철골부재(20)의 하단부에는 PHC파일(10)과 연결되어지는 제 1 베이스플레이트(22)가 미리 일체로 형성되어지며, 상기 철골부재(20)와 제 1 베이스플레이트(22) 사이에는 축하중의 효과적인 전달을 위해서 리브플레이트(24)가 형성되어지고, 상기 제 1 베이스플레이트(22)는 PHC파일(10)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지며, PHC파일에 미리 형성된 너트부의 위치와 대응되는 위치에 볼트체결용 관통홀에 형성되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, PHC파일(10)과 철골부재(20)는 현장 조건에 따라서 용접방식으로 결속되어지거나 또는 볼트체결로서 결속되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조를 이용하여 건축물의 지하층 구조물을 역타시공하는 방법에 있어서, 지반이 양호한 경우, 고강도 대구경 PHC파일(10) 및 중간 연결부재를 공장에서 미리 제작하고 현장에서 설치한 이후에, 기둥용 철골부재(20)를 상기중간 연결부재를 통해서 고강도 대구경 PHC파일(10)과 결속하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조를 이용하여 건축물의 지하층 구조물을 역타시공하는 방법에 있어서, 연약 지반인 경우, 고강도 대구경 PHC파일(10) 및 중간 연결부재를 공장에서 미리 제작하고 현장에서 설치한 이후에, 기둥용 철골부재(20)를 상기중간 연결부재를 통해서 고강도 대구경 PHC파일(10)과 결속하여 시공하중을 부담하도록 하며, 상기 고강도 대구경 PHC파일(10)의 주변에는 일반 PHC파일 또는 통상적인 대구경 PHC파일을 설치하여 영구하중을 부담하는 파일기초로 형성하는 것을 특징으로 한다.

한편 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 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법은, 지하층 구조물의 역타시공시에 PRD파일, RCD파일, Barrette 파일 등과 같은 종래의 현장타설기초말뚝을 사용하지 않고 고강도의 대구경 PHC 파일을 사용하기 때문에 공사비가 절감되고 시공기간이 단축된다는 장점이 있다. 나아가, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 고강도 대구경 피에이치씨 파일의 연결구조 및 이를 이용한 역타공법은 공장에서 미리 제작된 기성 콘크리트 말뚝을 사용하기 때문에 현장 조건에 관계없이 우수한 시공품질이 균일하게 유지되는 장점이 있으며, 보다 간단하고 용이하게 PHC 파일과 철골기둥을 연결할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 가설용 철골기둥부재와의 연결 구조를 도시한 모습
도 2는 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 상단부와 철골부재와의 연결구조를 도시한 모습
도 4는 도 3에 따른 실시예에서 사용되는 중간 연결부재의 상세 모습
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 상단부와 철골부재와의 연결구조를 도시한 모습
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 상단부와 철골부재와의 연결구조를 도시한 모습
도 7a 및 도 7b는 각각 양호한 지반인 경우 종래의 통상적인 PRD파일과 철골부재를 결합한 모습과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥부재를 결합한 모습
도 8a 및 도 8b는 각각 연약 지반인 경우 종래의 통상적인 PRD파일과 철골부재를 결합한 모습과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥부재를 결합한 모습
도 9는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일이 서로 다른 높이에 있는 선단지점에 따라서 매입되어지는 상태를 도시한 모습
도 10은 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일이 적용되는 경우 발생하는 시공오차에 대하여 파일상단을 보강하는 모습
도 11은 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일이 적용되는 경우 발생하는 시공오차에 대하여 파일하단을 보강하는 모습

이하에서는 본 발명의 선호적인 실시예와 첨부된 도면을 참고로 하여, 더욱 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 가설용 철골기둥부재와의 연결 구조 및 PHC파일의 상단부와 철골부재와의 연결구조를 살펴본 후, 이를 이용한 역타공법에 대해서 설명한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥과의 연결 구조를 도시한 모습 및 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조도를 도시하고 있다.

상기 도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥과의 연결 구조는 역타공법에 있어서 사용되는 종래의 현장타설말뚝(PRD파일, RCD파일, Barrette 파일 등)과 같은 기존 대구경 현장타설말뚝이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 기술로서, 고강도의 대구경 PHC 파일(10)과 가설용 철골기둥부재(20)와의 접합이 간단하면서도 모멘트 하중을 원활하게 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 공사비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 연결구조 및 이를 이용한 역타공법을 제공하는 것이다(도 1 참조).

한편 도 2는 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도의 대구경 PHC 파일의 일반적인 구조를 도시하고 있다. 상기 도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PHC파일의 외경(D)은 700mm 내지 1,000mm, 길이(L)는 5m 내지 15m, 두께는 140mm ~ 160mm로 이루어지며, 내부는 속이 빈 중공파이프 형상으로 미리 공장에서 제작되어지며, 허용축하중은 666tonf 내지 1,144tonf, 허용 지지력은 533tonf 내지 915tonf로 이루어지는 것이 선호되지만, 이는 단지 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며 현장조건에 따라서 다양한 외경과 다양한 두께로 이루어질 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 상단부와 철골부재와의 연결구조에 대해서 설명한다. 도 3 내지 도 6은 각각 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 상단부와 철골기둥과의 다양한 연결 구조 상세를 도시하고 있다.

먼저 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일(10)은 중간 연결부재(30)를 매개체로 하여 상부에 장착되어지는 가설용 철골부재(20)와 결속되어질 수 있다. 이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 중간 연결부재(30)는 고강도 대구경 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)와 상부에 철골부재(20)가 결속되어지는 상단부재(32)로 이루어진다.

여기서, 상기 하단부재(31)는 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지며, 그 외경이 상기 PHC파일(10)의 내경과 대응되도록 형성되어진다. 이때 상기 하단부재(31)의 외부면은 마찰력을 높일 수 있는 재질이 도포되어질 수 있는데, 열경화 아크릴수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지 또는 고무 아스팔트 등의 재료가 사용되어지는 것이 선호되지만, 동일한 목적 및 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 재료의 사용을 배제하는 것은 아니다. 한편 상기 중간 연결부재(30)의 하단부재(31)는 속이 빈 중공형 파이프로 형성되어지며, 그 내부면을 따라서 일정한 간격으로 복수개의 돌기부(33)가 추가적으로 형성되어질 수도 있다. 또한 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 돌기부(33)는 하단부재(31)의 전체 높이에 걸쳐서 형성되어지며 하부에서 상부로 갈수록 더 폭이 넓어지도록 형성되어지며, 상기 중간 연결부재(30)의 하단부재(31) 내부면에 설치되어지는 돌기부(33)는 본 발명에 따라서 철골부재와 결속된 PHC파일에 편심 지압응력으로 인한 전달되어지는 휨모멘트(M)를 효과적으로 분산시키는 역할을 한다.

또한 본 발명에 따른 중간 연결부재(30)의 상단부재(32)는 상기 하단부재(31)와 일체형으로 형성되어지며, 그 상부에 철골부재(20)가 결속되어지며, 그 외경은 상기 PHC파일(10)의 외경에 대응되는 크기로 이루어진다. 한편 본 발명에 따른 중간 연결부재(30)는 해머 등으로 타격하는 방식으로 PHC파일(10)에 근입되어지는 것이 선호되고, 중간 연결부재(30)가 PHC파일(10)에 근입되고 나면 상단부재(32) 상에는 철골부재(20)가 용접등의 방식으로 결속되어지는 것이 선호되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 근입방식 및 결속방식의 사용을 배제하는 것은 아니다. 또한 상기 상단부재(32)에 결속되어지는 철골부재(20)의 하단부에는 상기 상단부재(32)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지는 베이스플레이트가 구비되어질 수도 있다. 본 실시예에 따른 연결구조는 철골부재와 결속되어지는 PHC파일에 축력 뿐만 아니라 편심 지압응력에 의한 모멘트가 전달되어지는 경우에 특히 적합한 구성이다.

다음으로 도 5 및 도 6은 철골부재와 결속된 PHC파일이 주로 축력만을 부담하는 경우에 적용되는 연결구조를 도시하고 있다. 먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대구경 고강도 PHC파일(10)은 주두부에 단부 보강부재(11)를 포함하고 있는데, 상기 단부 보강부재는 측면부에 미리 장착되어지는 보강밴드(11a)와 주두부에 미리 장착되어지는 엔드플레이트(11b)로 이루어진다.

상기한 구성으로 이루어지는 대구경 고강도 PHC파일(10)의 상단부에는 철골부재(20)가 결속되어지는데, 상기 철골부재(20)의 하단부에는 단부연결부재(21)가 일체로 형성되어지는데, 상기 단부 연결부재(21)는 상기 PHC파일(10)과 연결되어지는 제 1 베이스플레이트(22)와 상기 철골부재(20)와 일체로 형성되어지는 제 2 베이스플레이트(23)로 이루어지며, 상기 철골부재(20)와 제 2 베이스플레이트(23) 사이에는 축하중의 효과적인 전달을 위해서 리브플레이트(24)가 형성되어진다. 상기 제 1 베이스플레이트(22)와 제 2 베이스플레이트(23)는 PHC파일(10)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지며, 기 제 1 베이스플레이트(22) 상에는 PHC파일에 미리 형성된 너트부의 위치와 대응되는 위치에 볼트체결용 관통홀에 형성되어지는 것이 선호된다.

한편 상기 철골부재(20)와 일체로 형성되어지는 단부 연결부재(21)는 결속부재(25)를 이용하여 서로 연결되어지는데, 상기 결속부재(25)는 양쪽 단부에 볼트장치를 포함하고 있는 플레이트로 이루어지는 것이 선호되며, PHC파일 및 단부연결부재(21)에는 너트장치가 미리 매립되어지는 것이 선호되지만, 역시 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 결속수단의 사용을 배제하는 것은 아니다.

다음으로 도 6을 참고로 하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 상단부와 철골부재와의 연결구조를 설명한다. 상기 도면 및 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 대구경 고강도 PHC파일(10)은 주두부에 단부 보강부재(11)를 포함하고 있는데, 상기 단부 보강부재는 측면부에 미리 장착되어지는 보강밴드(11a)와 주두부에 미리 장착되어지는 엔드플레이트(11b)로 이루어진다.

상기한 구성으로 이루어지는 대구경 고강도 PHC파일(10)의 상단부에는 철골부재(20)가 결속되어지는데, 본 실시예에 따르면 상기 철골부재(20)의 하단부에는 PHC파일(10)과 연결되어지는 제 1 베이스플레이트(22)가 미리 일체로 형성되어지며, 상기 철골부재(20)와 제 1 베이스플레이트(22) 사이에는 축하중의 효과적인 전달을 위해서 리브플레이트(24)가 형성되어진다. 상기 제 1 베이스플레이트(22)는 PHC파일(10)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지며, PHC파일에 미리 형성된 너트부의 위치와 대응되는 위치에 볼트체결용 관통홀에 형성되어지는 것이 선호된다. 상기한 구성으로 이루어진 PHC파일(10)과 철골부재(20)는 현장 조건에 따라서, 도 6의 좌측에 표현된 바와 같이 용접방식으로 결속되어지거나 또는 도 6의 우측에 표현된 바와 같이 볼트체결로서 결속되어지는 것이 선호되지만, 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 다른 결속방식의 사용을 배제하는 것은 아니다.

다음으로 상기와 같은 구성으로 이루어진 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조를 이용하여 건축물의 지하층 구조물을 역타시공하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저 도 7a 및 도 7b는 각각 양호한 지반인 경우 종래의 통상적인 PRD파일과 철골부재를 결합한 모습과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥부재를 결합한 모습을 도시하고 있다.

상기 도면에서 도시된 바와 같이, 역타공법 적용시 지반이 양호한 경우에 종래의 통상적인 PRD 및 이와 연결된 철골기둥부재는 시공하중을 부담하며, 영구하중은 지내력기초가 부담하도록 설계되어진다. 그러나 이러한 PRD(Percussion Rotary Drill) 또는 RCD(Reverse Circulation Drill)은 앞서 설명한 바와 같이 대구경 현장타설말뚝이기 때문에, 시공이 어려워 공사기간이 길어지고 나아가 재료비 및 공사비용이 증가하며, 현장의 타설조건 및 타설정도에 따라 시공되는 기초파일의 품질을 일정하게 유지되지 못한다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 역타공법에 사용되어지는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥부재는 앞서 설명한 구조로 이루어지는 고강도 대구경 PHC파일(10) 및 중간 연결부재를 공장에서 미리 제작한 후 현장에서 설치하고, 추후 기둥용 철골부재를 연결하도록 구성되어진다. 따라서, 공사현장의 조건에 관계없이 시공되는 기초파일의 품질을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 시공이 간단하고 공사비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다.

다음으로 도 8a 및 도 8b는 각각 연약 지반인 경우 종래의 통상적인 PRD파일과 철골부재를 결합한 모습과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥부재를 결합한 모습을 도시하고 있다. 종래의 통상적인 PRD(또는 RCD) 및 이와 연결된 철골기둥부재가 모든 시공하중과 영구하중을 부담하도록 설계되어지나, 앞서 설명한 바와 같이 시공이 어렵고 시공되는 기초파일의 품질을 일정하게 유지되지 못한다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 역타공법 적용시 연약지반인 경우 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일의 구조 및 철골기둥부재는 앞서 설명한 구조로 이루어지는 고강도 대구경 PHC파일(10) 및 중간 연결부재를 공장에서 미리 제작한 후 현장에서 설치하여 시공하중을 부담하도록 하며, 그 주변에는 일반 PHC파일 또는 통상적인 대구경 PHC파일을 설치하여 영구하중을 부담하는 파일기초로 형성할 수 있다. 이때 상기 영구하중을 부담하는 통상적인 PHC파일은 경타용 말뚝 또는 경타용 철골기둥을 이용하여 매입되어진 이후에 경타되어 설치되어질 수도 있다.

한편 도 9는 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일이 서로 다른 높이에 있는 선단지점에 따라서 매입되어지는 상태를 도시한 모습으로서, 지반의 상태에 따라서 파일 선단의 지점 레벨이 다르게 형성될 수 있으며, 그에 따라서 설치되는 파일의 높이가 달라질 수 있는 상태를 설명하고 있다.

다음으로 도 10 및 도 11은 각각 역타공법에 있어서 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일이 적용되는 경우 발생하는 시공오차에 대하여 파일상단을 보강하는 방법과 파일하단를 보강하는 방법에 대해서 설명하고 있다.

먼저 도 10a는 기초 계획 레벨과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일 상단 레벨간에 시공오차가 없는 경우를 나타내고 있으며, 도 10b 및 도 10c는 각각 시공오차가 발생한 경우 파일 상단을 보강하는 방법을 나타내고 있다.

상기 도 10a에서 도시된 바와 같이, 기초 계획레벨(A)과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일 상단 레벨(B) 사이에 간에 시공오차가 없이 정확하게 시공되는 경우, 상기 고강도 대구경 PHC파일(10)의 상부에 설치되어지는 철골부재(20)의 하부에는 영구하중 분담을 위한 전단연결재(41)가 장착되어진다.

그러나, 도 10b에 도시된 바와 같이 시공오차가 발생하여 기초 계획레벨(A)이 고강도 대구경 PHC 파일 상단 레벨(B)보다 높게 위치하는 경우에는, 상기 기초 계획레벨(A)과 PHC 파일 상단레벨(B) 사이의 공간에 콘크리트 등을 타설하여 기초단면(42)을 증대시키고, 최초에 계획된 기초부분에 위치하는 철골부재 상에는 전단연결재(43)를 추가로 보강한다. 또한 도 10c에 도시된 바와 같이 시공오차가 발생하여 기초 계획레벨(A)이 고강도 대구경 PHC 파일 상단 레벨(B)보다 낮게 위치하는 경우에는, 상기 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 상단부에 전단연결재(44)를 추가로 보강한다.

한편 도 11을 참고로 하여 기초 계획 레벨과 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC파일 상단 레벨간에 시공오차가 발생한 경우 파일 하단을 보강하는 방법을 설명한다.

먼저 도 11(좌측)는 설계시 예상한 파일 선단레벨이 시공시 실제로 발생한 파일 선단레벨과 동일한 경우를 도시하고 있으며, 도11(중간) 및 도 11(우측)은 시공시 발생한 파일 선단의 레벨이 설계시 예상한 레벨과 상이한 경우 파일 하단을 보강하는 방법을 도시하고 있다.

도 11(중간)에 도시된 바와 같이, 시공시 실제로 발생한 파일 선단의 레벨(D)이 설계시 예상한 파일 선단레벨(C)보다 낮게 위치하는 경우, 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일(10)을 설계시 예상한 파일선단 레벨지점(C)까지만 설치하고, 상기 PHC 파일(10)의 하부와 선단지점 레벨(C) 사이를 고강도 콘크리트로 채운 후 매입시공함으로써 하부를 보강할 수 있다. 또는 도 11(우측)에 도시된 바와 같이, 시공시 실제로 발생한 파일 선단의 레벨(D)이 설계시 예상한 파일 선단레벨(C)보다 낮게 위치하는 경우, 본 발명에 따른 고강도 대구경 PHC 파일(10)을 시공시 실제로 발생한 파일 선단의 레벨지점(D)까지 매입하여 시공한 후, 철골기둥의 철골보 연결 가셋플레이트(52)를 후시공함으로써 보강할 수도 있다.

상기에서 기술된 구성과 효과를 가진 본 발명은 다양한 방법으로 변형이 가능하며, 상기에서 기술된 내용은 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형과 수정이 가능하며, 본 발명이 속한 분야의 당업자에게 자명한 변형은 다음의 특허청구범위 범위 내에 포함되어진다.

10 : 고강도 대구경 PHC파일 11 : 단부 보강부재
20 : 철골부재 21 : 단부 연결부재
22 : 제 1 베이스플레이트 23 : 제 2 베이스플레이트
24 : 리브플레이트 25 : 결속부재
30 : 중간 연결부재 31 : 하단부재
32 : 상단부재 33 : 돌기부

Claims (14)

1. 고강도 대구경 PHC파일(10)과 그 상부에 설치되어지는 철골부재(20)는 중간 연결부재(30)를 매개체로 하여 서로 결속되어지며, 상기 중간 연결부재(30)는 고강도 대구경 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)와 상기 하단부재(31)의 상부에 일체로 형성되어져서 철골부재(20)가 결속되어지는 상단부재(32)를 포함하며, 상기 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)는 그 외경이 상기 PHC파일(10)의 내경과 대응되도록 형성되며 속이 빈 중공형 파이프로 형성되어지고, 상기 상단부재(32)는 하단부재(31)와 일체형으로 형성되어지며 상부에는 철골부재(20)가 결속되어지며 그 외경은 상기 PHC파일(10)의 외경에 대응되는 크기로 이루어지고, 상기 상단부재(32)에 결속되어지는 철골부재(20)의 하단부에는 상기 상단부재(32)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지는 베이스플레이트가 구비되어지며, 상기 하단부재(31)는 그 내부면을 따라서 일정한 간격으로 복수개의 돌기부(33)가 추가적으로 형성되어지고, 상기 돌기부(33)는 하단부재(31)의 전체높이에 걸쳐서 형성되어지며 하부에서 상부로 갈수록 더 폭이 넓어지도록 형성되어지고, 상기 하단부재(31)의 외부면에는 마찰력을 높일 수 있도록 열경화 아크릴수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지 또는 고무 아스팔트 중에서 선택된 재질로 도포되어지는 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조에 있어서,
   상기 연결구조는 기초 계획레벨(A)이 고강도 대구경 PHC 파일 상단 레벨(B)보다 높게 위치하는 경우에, 상기 기초 계획레벨(A)과 PHC 파일 상단레벨(B) 사이의 공간에 콘크리트를 타설하여 기초단면(42)을 증대시키고, 최초에 계획된 기초부분 내에 위치하는 철골부재(20) 상에는 전단연결재(43)를 추가로 보강하는 것을 특징으로 하는 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조
2. 고강도 대구경 PHC파일(10)과 그 상부에 설치되어지는 철골부재(20)는 중간 연결부재(30)를 매개체로 하여 서로 결속되어지며, 상기 중간 연결부재(30)는 고강도 대구경 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)와 상기 하단부재(31)의 상부에 일체로 형성되어져서 철골부재(20)가 결속되어지는 상단부재(32)를 포함하며, 상기 PHC파일(10)의 내부로 삽입되어지는 하단부재(31)는 그 외경이 상기 PHC파일(10)의 내경과 대응되도록 형성되며 속이 빈 중공형 파이프로 형성되어지고, 상기 상단부재(32)는 하단부재(31)와 일체형으로 형성되어지며 상부에는 철골부재(20)가 결속되어지며 그 외경은 상기 PHC파일(10)의 외경에 대응되는 크기로 이루어지고, 상기 상단부재(32)에 결속되어지는 철골부재(20)의 하단부에는 상기 상단부재(32)의 외경과 대응되는 크기로 이루어지는 베이스플레이트가 구비되어지며, 상기 하단부재(31)는 그 내부면을 따라서 일정한 간격으로 복수개의 돌기부(33)가 추가적으로 형성되어지고, 상기 돌기부(33)는 하단부재(31)의 전체높이에 걸쳐서 형성되어지며 하부에서 상부로 갈수록 더 폭이 넓어지도록 형성되어지고, 상기 하단부재(31)의 외부면에는 마찰력을 높일 수 있도록 열경화 아크릴수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지 또는 고무 아스팔트 중에서 선택된 재질로 도포되어지는 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조에 있어서,
   상기 연결구조는 기초 계획레벨(A)이 고강도 대구경 PHC 파일 상단 레벨(B)보다 낮게 위치하는 경우에, 상기 고강도 대구경 PHC 파일(10)의 상단부에 전단연결재(44)를 추가로 보강하는 것을 특징으로 하는 고강도 대구경 피에이치씨 파일과 철골부재의 연결구조
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