KR102540408B1

KR102540408B1 - 재긴장 phc 말뚝 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR102540408B1
Application number: KR1020220109324A
Authority: KR
Inventors: 안정생; 이승수
Original assignee: (주)하경엔지니어링
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2042-08-30

Abstract

본 발명은 말뚝의 두부정리 과정에서 긴장재 정착부의 제거로 인해 소실되는 콘크리트 프리스트레스를 복원할 수 있는 재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가장 큰 전단력과 휨모멘트가 작용하는 PHC 말뚝 상단부에 연속적인 나선철선 대신에 단속적인 원형보강철근을 내설하고 말뚝의 두부정리 후에 긴장재의 재긴장을 통해 소실된 콘크리트 프리스트레스를 복원함으로써 말뚝 상단부의 전단강도 및 휨강도를 증대시킨 재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은, PC 강봉과 상기 PC 강봉에 결합하는 전단철근, 상기 PC 강봉과 전단철근을 수용하는 콘크리트를 포함하는 PHC 말뚝에 있어서, 상기 전단철근은 상기 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는 나선철근과 상부 쪽에 정해진 간격으로 여러 개 설치되는 원형철근을 포함하고, 상기 PHC 말뚝이 지반에 근입된 이후에 지반의 상부에 위치한 콘크리트의 일부는 제거되어 상기 PC 강봉이 노출되며, 상기 콘크리트 일부가 제거되고 남은 콘크리트의 상단부에 도포되는 채움재; 상기 채움재의 상부에 결합하고 강재로 제작되며 상기 PC 강봉을 관통시키기 위한 관통공이 형성된 정착판; 상기 PC 강봉의 노출된 부분을 수용할 수 있도록 중공부가 형성되고 외주면에는 나사산이 형성된 파이프 형상의 쐐기 배럴; 내주면에 상기 쐐기 배럴의 나사산에 결합 가능한 나사홈이 형성되어 상기 쐐기 배럴의 외주면에 나사 결합하는 정착 배럴; 상기 쐐기 배럴과 상기 PC 강봉을 고정하기 위하여 상기 쐐기 배럴의 중공부와 PC 강봉 사이에 설치되는 쐐기;를 포함하며, 상기 쐐기에 의해 PC 강봉이 쐐기 배럴에 고정되고 쐐기 배럴과 정착 배럴이 나사 결합한 상태에서 인양수단을 이용하여 상기 PC 강봉, 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기 조립체를 상기 PC 강봉의 상부 쪽으로 인양하고 상기 정착 배럴을 정착판 방향으로 이동시켜 상기 PC 강봉에 인장력이 재하된 상태를 유지하되, 상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합했을 때 상기 쐐기 배럴의 상단부는 상기 정착 배럴의 상단부에 비하여 위쪽으로 노출되도록 설치되며 상기 인양수단은 상기 쐐기 배럴의 상단부와 나사결합하는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝을 제공한다.

Description

재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법{Retensioned PHC Pile and Construction Method for the same}

본 발명은 말뚝의 두부정리 과정에서 긴장재 정착부의 제거로 인해 소실되는 콘크리트 프리스트레스를 복원할 수 있는 재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가장 큰 전단력과 휨모멘트가 작용하는 PHC 말뚝 상단부에 연속적인 나선철선 대신에 단속적인 원형보강철근을 내설하고 말뚝의 두부정리 후에 긴장재의 재긴장을 통해 소실된 콘크리트 프리스트레스를 복원함으로써 말뚝 상단부의 전단강도 및 휨강도를 증대시킨 재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것이다.

PHC 말뚝(Prestressed Spun High Strength Concrete Pile)은 지지력이 크고 경제성이 뛰어나 국내에서 가장 널리 사용되고 있는 말뚝형식 중 하나이다.

도 1은 전형적인 PHC 말뚝의 구조도이다. 양단에 긴장 정착되는 이형 PC 강봉에 의해 콘크리트에 프리스트레스가 도입되며, PC 강봉에 용접되는 연속적인 나선철선으로 전단강도를 보강한다.

도 2a는 지반에 근입시킨 PHC 말뚝을 기초콘크리트와 연결하기 위해 말뚝 상단부의 콘크리트를 제거하여 PC 강봉을 외부로 노출시킨 시공단계를 도시한 것이다. 통상 노출하는 PC 강봉의 길이는 강봉직경(D)의 35배 정도이다. PC 강봉을 외부로 노출하는 과정에서 정착부가 제거되기 때문에 PC 강봉과 콘크리트 사이에 슬립(slip)이 발생하면서 말뚝 상단부에서 콘크리트 프리스트레스가 소실된다. 이러한 슬립 현상이 발생하는 구간의 길이를 전달길이(transfer length)라고 하는데 통상 50D 정도이다. 프리스트레스가 사라지면 프리스트레스트 콘크리트 구조에서 철근콘크리트 구조로 천이 되면서 전단강도와 휨강도가 현저히 저하된다. 일반적으로 말뚝의 상단부에 작용하는 전단력과 휨모멘트가 가장 크기 때문에 이러한 상단부의 성능저하는 PHC 말뚝의 보유 성능을 제대로 활용할 수 없게 만든다.

도 2b는 등록특허 10-0444555(프리스트레스트 콘크리트 말뚝의 두부보강 공법)의 도면으로서 말뚝의 두부정리 과정에서 소실된 콘크리트 프리스트레스를 복원하기 위한 PC 강봉의 긴장 방법에 관한 것이다. 노출된 PC 강봉을 긴장 정착시키기 위해서 정착 쐐기(wedge)를 사용하였는데, 쐐기는 정착과정에서 필연적으로 활동(slip)을 동반하기 때문에 PC 강봉을 반복하여 긴장하고 쐐기플레이트를 삽입하여 정착 활동(anchorage slip)에 의한 긴장력 손실을 상쇄하는 방법을 제시하였다. 그런데 쐐기의 정착 활동량은 보통 6mm 정도인데 PC 강봉(D=9.2mm)의 총신장량은 전달길이 내 신장량 1.0mm와 노출된 강봉(35D)의 신장량 1.5mm의 합인 2.5mm 정도이기 때문에 여러 번의 재긴장 및 쐐기플레이트 삽입을 통하여 쐐기 활동량을 점차 줄여나가야 하므로 긴장작업이 상당히 번거롭다. 이러한 과정에서 쐐기플레이트 두께 정도의 정착 오차는 피할 수 없는데, 총신장량이 매우 작아서 작은 정착 오차도 영향이 크므로 정밀한 긴장력 도입이 사실상 불가능하다.

또한, 도 2c의 사진에서 볼 수 있듯이 콘크리트를 파쇄하여 PC 강봉을 노출하는 작업은 상당히 거칠어서 일부 PC 강봉에 손상이 발생하기 쉽다. 손상된 PC 강봉을 긴장하면 파단될 수도 있는데 하나라도 파단되면 프리스트레스의 온전한 복원이 불가능해진다. 이밖에 두부보강재가 상부판, 하부판 및 지지대로 구성되어 있어서 제작비용이 비싸다는 단점도 있다.

따라서 상기의 문제점을 해결하기 위해서 PHC 말뚝의 두부정리 과정에서 소실되는 콘크리트 프리스트레스의 복원을 위한 PC 강봉의 재긴장 작업을 정밀하고 용이하게 수행할 수 있으며, 말뚝의 두부정리 작업도 용이하게 실시할 수 있는 PHC 말뚝 및 그 시공방법이 요구된다.

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 기초콘크리트와의 결합을 위해 노출시킨 PC 강봉을 정착 활동(anchorage slip)에 의한 긴장력 손실 없이 긴장할 수 있는 정착장치와 긴장시스템을 사용하여 재긴장함으로써 말뚝의 두부정리 과정에서 소실되는 콘크리트 프리스트레스를 온전히 복원하고, 말뚝의 두부정리 시에 PC 강봉의 노출작업도 용이하게 실시할 수 있으면서 말뚝 상단부의 전단강도를 증대시킬 수 있도록 구조를 개선한 재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,

PC 강봉과 상기 PC 강봉에 결합하는 전단철근, 상기 PC 강봉과 전단철근을 수용하는 콘크리트를 포함하는 PHC 말뚝에 있어서,

상기 전단철근은 상기 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는 나선철근과 상부 쪽에 정해진 간격으로 여러 개 설치되는 원형철근을 포함하고,

상기 PHC 말뚝이 지반에 근입된 이후에 지반의 상부에 위치한 콘크리트의 일부는 제거되어 상기 PC 강봉이 노출되며,

상기 콘크리트 일부가 제거되고 남은 콘크리트의 상단부에 도포되는 채움재;

상기 채움재의 상부에 결합하고 강재로 제작되며 상기 PC 강봉을 관통시키기 위한 관통공이 형성된 정착판;

상기 PC 강봉의 노출된 부분을 수용할 수 있도록 중공부가 형성되고 외주면에는 나사산이 형성된 파이프 형상의 쐐기 배럴;

내주면에 상기 쐐기 배럴의 나사산에 결합 가능한 나사홈이 형성되어 상기 쐐기 배럴의 외주면에 나사 결합하는 정착 배럴;

상기 쐐기 배럴과 상기 PC 강봉을 고정하기 위하여 상기 쐐기 배럴의 중공부와 PC 강봉 사이에 설치되는 쐐기;를 포함하며,

상기 쐐기에 의해 PC 강봉이 쐐기 배럴에 고정되고 쐐기 배럴과 정착 배럴이 나사 결합한 상태에서 인양수단을 이용하여 상기 PC 강봉, 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기 조립체를 상기 PC 강봉의 상부 쪽으로 인양하고 상기 정착 배럴을 정착판 방향으로 이동시켜 상기 PC 강봉에 인장력이 재하된 상태를 유지하되,

상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합했을 때 상기 쐐기 배럴의 상단부는 상기 정착 배럴의 상단부에 비하여 위쪽으로 노출되도록 설치되며 상기 인양수단은 상기 쐐기 배럴의 상단부와 나사결합하는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝을 제공한다

상기 PC 강봉은 상기 PHC 말뚝의 상단부 쪽의 비부착부와 상기 비부착부의 하부로부터 상기 PHC 말뚝의 하단부까지 마련되는 부착부를 포함할 수도 있고,

상기 PC 강봉은 상기 PHC 말뚝의 상단부 쪽의 부착부와 상기 부착부의 아래로부터 일정거리에 걸쳐 형성되는 비부착부와 상기 비부착부의 하부로부터 상기 PHC 말뚝의 하단부까지 마련되는 부착부를 포함할 수도 있다.

상기 비부착부의 하단부는 상기 콘크리트의 상단부 일부를 제거할 때 노출되는 상기 PC 강봉의 하단부에 비하여 낮게 배치되고, 상기 비부착부의 상단부는 노출되는 상기 PC 강봉의 상단부에 비하여 높게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 인양수단은, 중공부와 램을 포함하는 유압잭; 상기 정착판과 접하면서 상기 유압잭을 지지하는 체어; 일단부는 상기 유압잭의 램에 의해 재하되는 힘을 PC 강봉에 전달하기 위하여 상기 쐐기 배럴과 나사결합하고 상기 유압잭과 램을 관통하며 타단부의 외주면에는 나사산이 형성된 중공강봉; 상기 램의 단부에 결합하는 강봉정착판; 상기 중공강봉의 타단부를 강봉정착판에 고정하는 고정너트;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 정착 배럴의 외주면의 단면은 다각형인 것이 바람직하다.

상기 PC 강봉은 상대적으로 위쪽에 배치되는 제1강봉과 상대적으로 아래쪽에 배치되는 제2강봉을 포함하고, 상기 제1강봉과 제2강봉은 서로 연결되되, 상기 제1강봉의 단면적이 제2강봉의 단면적에 비해 클 수도 있다.

상기 제1강봉과 제2강봉이 연결되는 부분은 상기 부착부에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제1강봉과 제2강봉은 나사식 커플러에 의해 연결될 수도 있고,

상기 제1강봉과 제2강봉 사이에는 정착판이 설치되며 제1강봉의 하단부와 제2강봉의 상단부가 각각 상기 정착판에 정착될 수도 있다.

본 발명은 또한,

전술한 PHC 말뚝을 마련하는 마련단계;

상기 마련단계에서 마련된 PHC 말뚝 중 PC 강봉, PC 강봉에 결합하되 상기 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는 나선철근과 상부쪽에 정해진 간격으로 여러 개 설치되는 원형철근을 포함하는 전단철근, 상기 PC 강봉과 전단철근을 수용하는 콘크리트를 포함하는 PHC 말뚝을 지반에 근입하는 근입단계;

상기 근입단계에서 근입된 PHC 말뚝의 노출된 상단부 일부를 제거하여 PC 강봉의 일부를 노출시키는 정리단계;

상기 정리단계 이후에 PHC 말뚝 상단부의 콘크리트 상면에 채움재를 도포하고 채움재의 상부에 상기 정착판을 설치하되 상기 PC 강봉이 상기 관통공을 관통한 상태로 정착판을 설치하는 정착판 설치단계;

상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합하는 나사 결합단계;

상기 쐐기 배럴의 중공부에 상기 PC 강봉을 수용시킨 상태에서 PC 강봉과 중공부 사이에 쐐기를 설치하여 쐐기 배럴과 PC 강봉을 고정하는 고정단계;

인양수단에 의하여 상기 PC 강봉, 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기를 상기 PC 강봉의 상부쪽으로 인양하여 PC 강봉에 인장력을 재하하고 상기 정착 배럴을 정착판 방향으로 이동시켜 상기 PC 강봉에 인장력이 재하된 상태를 유지하되,

상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합했을 때 상기 쐐기 배럴의 상단부는 상기 정착 배럴의 상단부에 비하여 위쪽으로 노출되도록 설치되고 상기 인양수단은 상기 쐐기 배럴과 나사결합하는 재긴장 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 기초콘크리트와의 결합을 위해 노출시킨 PC 강봉을 정착 활동(anchorage slip)에 의한 긴장력 손실 없이 긴장할 수 있는 정착장치와 긴장시스템을 사용하여 재긴장함으로써 말뚝의 두부정리 과정에서 소실되는 콘크리트 프리스트레스를 온전히 복원하고, 말뚝의 두부정리 시에 PC 강봉의 노출작업도 용이하게 실시할 수 있으면서 말뚝 상단부의 전단강도를 증대시킬 수 있도록 구조를 개선한 재긴장 PHC 말뚝 및 그 시공방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 PHC 말뚝 구조를 도시한 도면.
도 2a는 기초콘크리트와의 결합을 위해 PC 강봉을 노출시킨 PHC 말뚝을 도시한 도면.
도 2b는 종래의 PHC 말뚝의 노출된 PC 강봉의 긴장 방법의 하나의 예를 도시한 도면.
도 2c는 종래의 PHC 말뚝의 PC 강봉 노출작업 사진.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝의 PC 강봉의 부착부와 비부착부를 설명하기 위한 도면.
도 4a는 나사식 커플러를 이용하여 제1강봉과 제2강봉을 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4b는 정착판을 이용하여 제1강봉과 제2강봉을 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝의 전단철근 배치를 설명하기 위한 도면.
도 6a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝의 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기를 설명하기 위한 분리 사시도.
도 6b는 도 6a에 도시된 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기의 결합 단면도.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝 시공방법의 정리단계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 PC 강봉의 재긴장 방법을 상세히 설명하기 위한 도면.
도 9는 인양수단을 설명하기 위한 도면.
도 10은 PC 강봉에 철근을 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 11a는 비부착부를 포함하는 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면.
도 11b는 제1강봉과 제2강봉과 비부착부를 포함하는 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면.
도 11c는 정착판을 이용하여 제1강봉과 제2강봉을 연결하고 비부착부를 포함하는 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 하나의 실시예에 따른 재긴장 PHC 말뚝에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝의 PC 강봉의 부착부와 비부착부를 설명하기 위한 도면, 도 4a는 나사식 커플러를 이용하여 제1강봉과 제2강봉을 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 4b는 정착판을 이용하여 제1강봉과 제2강봉을 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝의 전단철근 배치를 설명하기 위한 도면, 도 6a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝의 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기를 설명하기 위한 분리 사시도, 도 6b는 도 6a에 도시된 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기의 결합 단면도, 도 8은 PC 강봉의 재긴장 방법을 상세히 설명하기 위한 도면, 도 9는 인양수단을 설명하기 위한 도면, 도 10은 PC 강봉에 철근을 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 재긴장 PHC 말뚝은 PC 강봉(10), 전단철근(20), 콘크리트(30), 채움재(31), 정착판(32), 쐐기 배럴(40), 정착 배럴(50), 쐐기(60)를 포함한다.

PC 강봉(10)이 상기 전단철근(20)과 결합한 상태에서 PC 강봉(10)에 인장력이 도입되고 콘크리트(30)에 수용되어 원심 성형되는 것은 통상의 PHC 말뚝과 동일하지만 PC 강봉(10)이 콘크리트(30)에 부착되는 부분이나 형태, 전단철근(20)의 형태는 차이가 있는데 순차적으로 설명하기로 한다.

상기 PC 강봉(10)의 상부는 PHC 말뚝이 지반에 근입된 이후에 지반 위쪽으로 노출된 콘크리트(30)의 일부가 제거되면서 노출되는데 도 2a나 도 2b, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같다.

상기 PC 강봉(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 부착부(10a)와 비부착부(10b)를 포함하여 구성된다.

상기 부착부(10a)는 콘크리트(30)와 PC 강봉(10)이 직접 접촉하여 PC 강봉(10)과 콘크리트(30)가 부착되는 부분이고, 상기 비부착부(10b)는 PC 강봉(10)에 피복(15)을 씌워 PC 강봉(10)과 콘크리트(30)가 부착하지 않는 부분이다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 비부착부(10b)는 PHC 말뚝의 상단부에 마련되고, 비부착부(10b)의 하부로부터 PHC 말뚝의 하단부까지는 부착부(10a)가 마련될 수도 있고, (b)에 도시된 바와 같이 PHC 말뚝의 상단부의 일부와 비부착부의 하부로부터 PHC 말뚝의 하단부까지 부착부(10a)가 마련되어, 부착부(10a) 사이에 비부착부(10b)가 마련될 수도 있다.

상기 비부착부(10b)의 하단부는 상기 콘크리트(30)의 상단부 일부를 제거할 때 노출되는 PC 강봉(10)의 하단부에 비해서 낮게 배치되고, 비부착부(10b)의 상단부는 노출되는 PC 강봉(10)의 상단부에 비해서 높게 배치된다(C1과 C2사이). 이때 PHC 말뚝의 지반 근입길이 오차를 감안하여 콘크리트(30)의 상단부 일부를 제거하는 두부 정리 후에 PC 강봉(10)의 노출부가 항상 비부착부의 내에 있도록 충분한 여유를 두는 것이 바람직하다.

상기 비부착부(10b)를 포함하는 이유는 PHC 말뚝의 상부 일부를 제거할 때 PC 강봉(10)과 콘크리트(30)의 분리를 용이하도록 하고 PHC 말뚝의 상단부에 더 많은 프리스트레스를 도입할 수 있도록 하기 위해서이다.

한편, 상기 PC 강봉(10)은 제1강봉(11)과 제2강봉(12)을 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 제1강봉(11)은 상대적으로 위쪽에 배치되고 제2강봉(12)은 상대적으로 아래쪽에 배치되는데 제1강봉(11)과 제2강봉(12)은 서로 연결된다. 또한, 제1강봉(11)의 단면적이 제2강봉(12)의 단면적에 비하여 크다.

상기 제1강봉(11)과 제2강봉(12)이 연결되는 부분은 부착부(10a)에 위치하며, 도 4a에 도시된 바와 같이 나사식 커플러(71)에 의해 제1강봉(11)과 제2강봉(12)이 연결될 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 원환 형태의 정착판(72)에 제1강봉(11')의 하단부와 제2강봉(12')의 상단부가 각각 엇갈리게 정착되는 방식으로 연결될 수도 있는데 도시된 방법에 한정되는 것은 아니며 냉간압출 연결방법 등 다양한 방법 중에서 선택할 수 있다. 상기 정착판(72)을 사용하는 경우 제1강봉(11')의 수와 제2강봉(12')의 개수를 달리할 수도 있으며 정착판(72)을 기준으로 양쪽에 서로 다른 크기의 불연속적인 프리스트레스를 도입할 수 있다.

상기 제1강봉(11)의 직경(단면적)이 제2강봉(12)의 직경(단면적)에 비하여 크게 구성되면 PHC 말뚝의 상단부에 더 큰 긴장력을 도입할 수 있는데 상대적으로 큰 휨 모멘트가 작용하는 PHC 말뚝의 상부 쪽의 휨강도를 추가로 보강할 수 있게 된다. 이에 대해서는 시공방법을 설명하는 부분에서 후술하기로 한다.

상기 전단철근(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 나선철근(21)과 원형철근(22)을 포함한다.

상기 나선철근(21)은 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는데 PC 강봉(10)에 용접되면서 연속적으로 설치되고, 상기 원형철근(22)은 PHC 말뚝의 상부 쪽에 배치되는데 이형철근을 원형으로 가공하여 사용한다.

종래에는 PHC 말뚝 전체에 나선철근이 이용되었는데 말뚝의 두부 정리 과정에서 콘크리트 제거 작업을 할 때 나선철근(21)은 상당한 불편을 초래한다. 더욱이 나선철근(21)은 표면이 매끄럽고 직경이 작기 때문에 PHC 말뚝의 전단보강에 큰 도움을 주지 못하는 단점도 있다.

상기 나선철근(21)은 직경이 작고 마디가 없기 때문에 직경이 크고 마디가 있는 이형철근과 구분하기 위하여 통상 나선철선이라고 부른다.

그런데 원형철근(22)으로 사용되는 이형철근은 콘크리트(30)와의 부착성이 우수하고 단면적이 커서 PHC 말뚝의 전단강도를 충분히 증가시킬 수 있으며, 결속선(미도시)을 이용하여 원형철근(22)을 PC 강봉(10)에 고정하면 두부정리시에 원형철근(22)과 PC 강봉(10)을 분리하기도 용이하다. PHC 말뚝의 두부정리를 위하여 콘크리트 절단면의 위치를 결정할 때 말뚝 상단부로부터 거리를 측정하여 원형철근(22)의 위치를 계산하거나 철근 탐사기를 사용하여 원형철근(22)의 위치를 파악하면 콘크리트 절단위치가 원형철근(22)과 겹치는 것을 막을 수 있다.

상기 채움재(31)는 콘크리트의 일부가 제거되고 남은 콘크리트의 상단부에 도포되는 구성으로서 콘크리트의 절단면이 매끄럽지 않기 때문에 정착판(32)과 울퉁불퉁한 콘크리트 면 사이를 채운다. 상기 채움재(31)로는 에폭시, 에폭시 모르타르, 무수축 모르타르 등과 같이 이질의 부재를 접합하면서 조기에 충분한 강도발현이 가능한 재료를 사용할 수 있다.

상기 정착판(32)은 상기 채움재(31)의 상부에 결합하는 강재이다. 상기 정착판(32)에는 상기 PC 강봉(10)을 관통시키기 위한 관통공(33; 도 6a 참조)이 형성된다.

상기 쐐기 배럴(40), 정착 배럴(50) 및 쐐기(60)는 상기 PC 강봉(10)에 인장력을 가하고 인장력이 유지된 상태로 정착하기 위한 구성이다. 각각의 구성을 차례로 설명하기로 한다.

상기 쐐기 배럴(40)은 중공부(41)를 가지는 기둥형상으로서 외주면에 형성된 나사산(42)을 포함한다. 상기 중공부(41)는 PC 강봉(10)의 노출된 부분을 수용하기 위한 구멍이다. 쐐기 배럴(40)의 단면의 외주면의 단면형상은 원형인 것이 바람직하지만 원형에서 일부가 제거된 형태가 될 수도 있는데 쐐기 배럴(40)의 외주면과 정착 배럴(50)을 나사결합할 수 있는 형상이면 된다.

상기 정착 배럴(50)은 중공부를 포함하는 기둥형상으로서 중공부의 내주면에 형성된 나사홈(51)을 포함하는데 상기 나사홈(51)은 상기 쐐기 배럴(40)의 나사산(42)과 나사 결합할 수 있기 위해 마련된다. 정착 배럴(50)의 외주면의 단면은 육각형과 같은 다각형 형상으로 제작하는 것이 바람직한데 렌치 등을 이용하여 회전시키는데 편리하기 때문이다.

상기 쐐기(60)는 상기 PC 강봉(10)을 상기 쐐기 배럴(40)에 고정하기 위한 구성으로서 중공부(41)와 PC 강봉(10) 사이에 설치된다. 상기 쐐기(60)는 두 조각 또는 세 조각으로 구성되는 쐐기 콘(wedge cone) 형태이다.

상기 쐐기 배럴(40)의 상단부에는 상기 쐐기(60)를 수용하기 위하여 위쪽으로 갈수록 단면이 커지는 형상의 수용부가 형성된다. 쐐기(60)를 수용하기 위한 수용부와 관련된 구성은 쐐기를 이용하여 강봉이나 강연선을 정착하는데 일반적으로 사용하는 기술이므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 쐐기 배럴(40)의 길이(설치되었을 때 상하방향의 길이)가 정착 배럴(50)의 길이에 비하여 길어서 쐐기 배럴(40)과 정착 배럴(50)이 결합했을 때 쐐기 배럴(40)의 상단부가 정착 배럴(50)의 상단부에 비하여 위쪽으로 노출되도록 설치되는 것이 바람직한데, 이렇게 구성하면 쐐기 배럴(40)의 노출된 부분과 다른 부재를 나사 결합하는데 용이하기 때문이다. 물론 쐐기 배럴(40)의 길이가 정착 배럴(50)의 길이와 같거나 정착 배럴(50)이 더 긴 경우에도 쐐기 배럴(40)의 상단부가 정착 배럴(50)의 상단부에 비하여 높게 체결할 수 있으므로 문제될 것은 없다. 이처럼 쐐기 배럴(40)의 상단부가 정착 배럴(50)의 상단부에 비하여 높게 설치되면 PC 강봉(10) 인장력을 재하하는 인양수단을 상기 쐐기 배럴(40)의 상단부와 나사결합할 수 있다.

상기 쐐기(60)에 의해 PC 강봉(10)이 쐐기 배럴(40)에 고정되고 쐐기 배럴(40)과 정착 배럴(50)이 나사 결합한 상태에서 인양수단(100)을 이용하여 상기 PC 강봉(10), 쐐기 배럴(40), 정착 배럴(50) 및 쐐기(60)의 조립체를 PC 강봉의 상부 쪽으로 인양하고 상기 정착 배럴(50)을 정착판(32) 방향으로 이동시켜 PC 강봉(10)에 인장력이 재하된 상태를 유지한다. 상기 정착 배럴(50)을 회전시켜 정착판(32) 방향으로 이동시킬 수 있다.

쐐기(60)를 설치할 때 통상의 쐐기 설치 방법처럼 쐐기를 가볍게 타격하여 쐐기 배럴(40)에 밀착시키는 것이 긴장량을 줄일 수 있어 바람직하다.

상기 인양수단(100)은 유압장치를 이용할 수 있는데 도 9에 인양수단(100)의 일례가 도시되어 있다. 상기 인양수단(100)은 체어(101), 중공강봉(102), 유압잭(103), 강봉정착판(105), 고정너트(106)를 포함하여 구성될 수 있다.

체어(101)는 상기 정착판(32)에 접한 상태로 유압잭(103)을 지지하기 위한 구성이다.

유압잭(103)은 유압에 의한 인양력을 제공하는 구성으로서 중공강봉(102)이 관통할 수 있는 중공부와 램(104)을 포함한다.

중공강봉(102)의 일단부는 유압잭(103)의 램(104)에 의해 재하되는 힘을 PC 강봉(10)에 전달하기 위하여 상기 쐐기 배럴(40)과 나사결합하고 상기 유압잭(103)을 관통하며 타단부의 외주면에는 나사산(107)이 형성된다.

강봉정착판(105)은 유압잭(103)의 램(104)의 단부에 결합하는 판이다.

고정너트(105)는 유압잭(103)의 램(104)에 의한 인양력을 중공강봉(102)에 전달하기 위하여 중공강봉(102)의 나사산(107)에 나사결합한 상태로 강봉정착판(105)에 밀착하며 상기 중공강봉(102)의 타단부를 강봉정착판(105)에 고정한다.

PC 강봉과 같은 긴장재를 기계지로 물고 긴장재에 직접 인장력을 가하는 통상적인 긴장방법과는 달리 쐐기 배럴(40)과 나사 결합되는 중공강봉(102)을 이용하면 도 6b에 도시된 바와 같이 노출되는 PC 강봉(10)의 길이가 짧은 경우에도 긴장이 가능하며, 도 9에 도시된 바와 같이 노출되는 PC 강봉(10)의 길이가 긴 경우에도 긴장이 가능하다. 또한, 긴장완료 후에 정착 배럴(50)을 사용하여 정착시키면 정착시의 쐐기활동 문제도 해결할 수 있다.

도 10은 노출된 PC 강봉(10)의 길이가 짧거나 말뚝의 두부정리 시에 손상되어 규정된 노출길이를 확보할 수 없을 때 사용할 수 있는 방법으로서, 긴장완료 후에 쐐기 위로 노출된 PC 강봉(10)을 절단하고 쐐기배럴(40)의 돌출부에 나사식 커플러(80)를 설치하여 철근과 연결하여 보강하는 방법이다. 철근의 인장강도가 PC 강봉의 인장강도 보다 작기 때문에 철근의 단면적을 크게 하여 철근의 단면적과 인장강도의 곱셈이 PC 강봉(10)의 단면적과 인장강도의 곱셈보다 크게 하다면 성능저하 없이 PC 강봉(10)의 노출길이 규정을 만족시킬 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하면서 전술한 PHC 말뚝을 시공하면서 PC 강봉(10)을 재긴장하고 재긴장된 상태를 유지할 수 있도록 하는 시공방법의 하나의 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝 시공방법의 정리단계를 설명하기 위한 도면, 도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PHC 말뚝 시공방법의 정착판 설치단계, 나사결합단계, 고정단계, 재긴장 단계를 설명하기 위한 도면, 도 9는 인양수단을 설명하기 위한 도면, 도 11a는 비부착부를 포함하는 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면, 도 11b는 제1강봉과 제2강봉과 비부착부를 포함하는 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면, 도 11c는 정착판을 이용하여 제1강봉과 제2강봉을 연결하고 비부착부를 포함하는 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 PHC 말뚝 시공방법은 마련단계, 근입단계, 정리단계, 정착판 설치단계, 나사 결합단계, 고정단계, 재긴장 단계를 포함하여 구성된다.

상기 마련단계는 전술한 PHC 말뚝을 마련하는 단계이다. 상기 PHC 말뚝은 PC 강봉(10), 전단철근(20), 콘크리트(30), 채움재(31), 정착판(32), 쐐기 배럴(40), 정착 배럴(50), 쐐기(60)를 포함하는데 각각의 구성에 대해서는 앞서 설명하였으므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 근입단계는 상기 마련단계에서 마련된 PHC 말뚝 중 인장력이 가해진 상태로 정착되는 PC 강봉(10), PC 강봉(10)에 결합하되 상기 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는 나선철근(21)과 상부 쪽에 정해진 간격으로 여러 개 설치되는 원형철근(22)을 포함하는 전단철근(20), 상기 PC 강봉(10)과 전단철근(20)을 수용하는 콘크리트(30)를 포함하는 PHC 말뚝을 지반에 근입하는 단계이다. 오거를 이용하여 지반을 천공하고 천공된 부분에 PHC 말뚝을 근입할 수 있다. PC 강봉(10)을 재긴장하기 위한 구성은 제외한 상태로 근입되는 것이다.

상기 정리단계는 상기 근입단계에서 근입된 PHC 말뚝의 상단부 일부를 제거하여 PC 강봉(10)의 일부(상단부)를 노출시키는 단계이다.

도 7은 정리단계를 설명하기 위한 도면이다. 우선 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 원커팅 방식으로 PHC 말뚝의 상단부를 절단한다. C1은 원커팅이 이루어지는 위치로서 PC 강봉(10)의 노출 길이를 고려하여 PHC 말뚝의 두부를 절단한다. PC 강봉(10)의 긴장력은 7 내지 10ton 정도로 상당이 크기 때문에 PC 강봉(10)의 비부착부(10b)를 절단하면 위쪽의 PC 강봉(10)이 튀어나가 위험한 상황이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 긴장되어 있는 PC 강봉(10)이 밖으로 튀어나오지 못하도록 비부착부(10b)의 상부에 부착부(10a)를 두는 것이 바람직하다.

도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 원커팅 방식에 의해 PHC 말뚝의 두부가 제거되면 C2로 표시된 부분의 콘크리트 외측에 홈을 형성하고, (c)에 도시된 바와 같이 PHC 말뚝의 상부에 충격을 가하여 관통 균열을 발생시켜 콘크리트를 절단한 후, (d)에 도시된 바와 같이 말뚝의 상부 일부를 제거한다. 이때 C2로 표시된 부분의 PC 강봉(10)은 비부착부(10b)이기 때문에 콘크리트를 쉽게 절단할 수 있다. 원커팅에 의해 PC 강봉(10)에 의해 도입된 프리스트레스가 소실되고 PC 강봉(10)이 콘크리트와 부착되어 있지 않으며 전단 철근이 없으므로 작은 충격으로도 콘크리트를 절단할 수 있다. 또한, C1과 C2 사이의 콘크리트는 PC 강봉(10)과 부착되어 있지 않기 때문에 적절한 리프팅 장치를 이용하여 뽑아 낼 수 있어서 콘크리트를 파쇄하지 않고 제거할 수 있다.

상기 정착판 설치단계는 상기 정리단계 이후에 PHC 말뚝 상단부의 콘크리트 상면에 채움재(31)를 도포하고 채움재(31)의 상부에 정착판(32)을 설치하는 단계이다. 정리단계의 PHC 말뚝의 절단면은 매끄럽지 않으므로 정착판(32)을 설치하기 전에 채움재(31)로 정착판과 불규칙한 콘크리트의 상면 사이를 채운다. 도면에는 채움재(31)의 아래쪽 면이 평평한 것으로 도시되어 있는데 이는 도시 상의 편의를 위한 것이고 실제로는 불규칙한 절단면이 형성된다.

도 8의 (a)가 상기 정리단계가 완료된 상태를 도시한 것이고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 채움재(31)와 정착판(32)을 설치한다. 정착판(32)에는 관통공(33)이 형성되어 있으므로 노출된 PC 강봉(10)이 관통공(33)을 관통한 상태로 정착판(32)을 설치한다.

상기 나사 결합단계는 상기 쐐기 배럴(40)과 정착 배럴(50)을 나사 결합하는 단계이다. 쐐기 배럴(40)과 정착 배럴(50)을 나사 결합하는 것은 고정단계 이전이면 언제든 관계 없다.

상기 고정단계는 상기 쐐기 배럴(40)의 중공부(41)에 상기 PC 강봉(10)을 수용시킨 상태에서 PC 강봉(10)과 중공부(41) 사이에 쐐기(60)를 설치하여 PC 강봉(10)을 쐐기 배럴(40)에 고정한다. 이때 쐐기(60)를 가볍게 타격하여 쐐기를 쐐기 배럴(40)에 밀착시키는 것이 긴장량을 줄일 수 있어 바람직하다. 상기 고정단계가 완료된 상태가 도 8의 (c)에 도시되어 있다.

상기 재긴장 단계는 상기 정리단계에서 긴장력이 해소된 PC 강봉(10)에 인장력을 재하하고 인장력이 재하한 상태를 유지하도록 하는 단계이다.

이를 위해 상기 PC 강봉(10), 쐐기 배럴(40), 정착 배럴(50), 쐐기(60)의 조립체를 PC 강봉의 상부쪽으로 인양하여 PC 강봉(10)에 인장력을 재하한다.

상기 조립체에 인장력을 재하하면 PC 강봉(10)의 신장과 쐐기활동(wedge slip)이 동시에 발생한다. 긴장량은 PC 강봉의 신장량과 쐐기활동이 더해진 값이다. 도 8(d)에 상기 조립체가 인양된 상태가 도시되어 있다. 도 8의 (d)에는 인양수단(100) 중 중공강봉(102)만 도시되어 있는데 이는 도시 상의 편의를 위한 것이다.

상기 조립체에 인장력이 재하되어 PC 강봉(10)에 인장력이 도입되면 정착 배럴(50)을 회전시켜 정착판 방향으로 이동시킴으로써 PC 강봉(10)을 정착한다. 정착 배럴(50)을 충분한 토크로 조여서 정착판(32)에 밀착시키면 긴장력을 제거해도 긴장된 상태를 온전히 유지할 수 있다. 중공 강봉(102)에 의한 긴장 도중에 쐐기활동이 완료되기 때문에 긴장재를 물고 긴장하는 통상의 방법과는 다르게 추가적인 쐐기활동은 발생하지 않는다. 도 8의 (e)에는 정착 배럴(50)이 정착판(32)에 밀착된 상태, 다시 말해 PC 강봉(10)에 인장력이 재하된 상태로 정착된 상태가 도시되어 있다.

정착 배럴(50)에 의한 정착 후에 중공 강봉(102)을 해체하여 도 8의 (f)에 도시된 바와 같이 상기 재긴장 단계가 완료되면 PHC 말뚝의 PC 강봉(10)에 재긴장이 완료된 상태로 PHC 말뚝의 시공이 완료된다.

이하에서는 도 11a 내지 도 11c을 참조하면서 PHC 말뚝의 상부 일부분에 비부착 PC 강봉을 사용하는 경우에 도입되는 긴장력 변화를 설명하기로 한다.

도 11a는 직경이 일정한 PC 강봉(10)의 상부 일부분에 피복을 씌운 경우이다. PHC 말뚝 제작 시에 도입된 긴장력은 말뚝 두부정리 시의 강봉 절단으로 인해 비부착부(10b)에서는 사라지며 부착부(10a) 시작지점부터 강봉이 미끄러져 들어가면서 부착력이 발생한다. 부착력의 누적 총합이 긴장력과 같아지면 강봉의 미끄러짐은 멈추는데, 이러한 강봉 미끄러짐 발생 구간의 길이를 전달길이(transfer length; La)라고 한다. 전달길이(La) 내의 긴장력의 변화를 편의상 선형변화로 도시하였는데 실제로는 포물선 형태로 변화한다. 두부정리 후에 PC 강봉(10)을 재긴장하면 제작시의 긴장력을 복원할 수 있다.

도 11b는 도 4a에 도시된 바와 같이 커플러(71)로 단면적이 다른 강봉을 연결한 경우의 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면으로서 제1강봉(11)으로는 지름 13mm 강봉을 사용하고, 제2강봉(12)으로는 지름 9.2mm 강봉을 이용하는 예이다. 말뚝 제작시에는 작은 직경(9.2mm)인 제2강봉(12)이 허용할 수 있는 최대 긴장력으로 긴장된다. 두부정리 과정에서 강봉의 상단부 쪽 일부가 절단되면 비부착부(10b)의 긴장력은 사라지고 비부착 경계부로부터 전단길이(La) 구간이 형성된다. 큰 직경(13mm)의 제1강봉(11)이 수용할 수 있는 긴장력은 초기 긴장력보다 크기 때문에 강봉을 초기 긴장력보다 큰 힘으로 재긴장하면 전단길이(La) 보다 길이가 긴 정착길이(Lb)가 형성된다. 부착력이 발생하여 긴장력이 변화하는 구간길이를 전달길이와 정착길이(development length)로 명칭을 달리한 것은 콘크리트와 강봉 사이에 미끄러짐이 발생할 때 전단길이(La) 내에서는 강봉의 축력이 감소하면서 포아송(Poisson) 효과에 의해 단면적이 팽창하여 부착력이 증가하고, 정착길이 (Lb)내에서는 강봉의 축력이 증가하면서 단면적이 축소되어 부착력이 감소하는 현상이 프리텐션 방식에서의 전달길이 및 정착길이와 그 구조적 특성이 같기 때문이다. 정착길이가 나사식 커플러(71)를 넘어서 작은 직경(9.2mm)의 제2강봉 구간까지 넘어가면 작은 직경 강봉의 응력이 허용 응력을 초과할 수 있기 때문에 반드시 큰 직경(13mm) 제1강봉(11)의 부착부 길이가 정착길이(Lb) 보다 길도록 해야 한다.

도 11c는 도 4b에 도시된 바와 같이 정착판(72)이 있는 경우의 긴장력의 변화를 설명하기 위한 도면으로서. 제1강봉(11)으로는 지름 13mm 강봉을 사용하고, 제2강봉(12)으로는 지름 9.2mm 강봉을 이용하는 예이다. 정착판(72)은 자체로 긴장력을 온전히 정착시킬 수 있기 때문에 정착판(72)을 기준으로 부착부(10a)와 비부착부(10b)를 구성할 수 있다. 강봉의 상단부 쪽 일부가 절단되면 비부착부(10b)의 제1강봉(11)의 초기 긴장력은 사라진다. 두부정리 후에 큰 직경(13mm)의 제1강봉(11)이 허용할 수 있는 최대 긴장력으로 긴장하면 말뚝의 상부에 큰 긴장력을 도입할 수 있다. 이때 정착판(72)으로 긴장력이 정착되기 때문에 불연속적인 긴장력이 작용된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 큰 전단력이 작용하는 PHC 말뚝 상부에 나선철근(21) 대신에 이형철근으로 제작한 원형철근(22)을 소정 간격으로 배치하되 PC 강봉(10)에 용접하지 않고 결속함으로써 전단강도를 증진시키면서 두부정리 작업이 용이하도록 한다. 또한, 말뚝의 두부정리 시에 절단면이 형성될 수 있는 구간에는 PC 강봉(10)을 비부착부(10b)로 만들어 콘크리트를 파쇄하지 않고도 PC 강봉(10)과 콘크리트(30)를 분리할 수 있도록 하면 두부정리 작업이 더욱 쉬워지며 PC 강봉(10)의 손상도 최소화할 수 있다. 특히 정착활동(anchorage slip) 문제를 해결할 수 있는 정착장치(쐐기 배럴(40), 정착 배럴(50) 및 쐐기(60))와 중공강봉(102), 체어(101), 유압잭(103)으로 구성된 인양수단(100)을 사용하여 긴장함으로써 PC 강봉(10)에 정밀한 긴장력을 도입할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 범위 안에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.

10 : PC 강봉 20 : 전단철근
30 : 콘크리트 40 : 쐐기 배럴
50 : 정착 배럴 60 : 쐐기

Claims

PC 강봉과 상기 PC 강봉에 결합하는 전단철근, 상기 PC 강봉과 전단철근을 수용하는 콘크리트를 포함하는 PHC 말뚝에 있어서,
상기 전단철근은 상기 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는 나선철근과 상부 쪽에 정해진 간격으로 여러 개 설치되는 원형철근을 포함하고,
상기 PHC 말뚝이 지반에 근입된 이후에 지반의 상부에 위치한 콘크리트의 일부는 제거되어 상기 PC 강봉이 노출되며,
상기 콘크리트 일부가 제거되고 남은 콘크리트의 상단부에 도포되는 채움재;
상기 채움재의 상부에 결합하고 강재로 제작되며 상기 PC 강봉을 관통시키기 위한 관통공이 형성된 정착판;
상기 PC 강봉의 노출된 부분을 수용할 수 있도록 중공부가 형성되고 외주면에는 나사산이 형성된 파이프 형상의 쐐기 배럴;
내주면에 상기 쐐기 배럴의 나사산에 결합 가능한 나사홈이 형성되어 상기 쐐기 배럴의 외주면에 나사 결합하는 정착 배럴;
상기 쐐기 배럴과 상기 PC 강봉을 고정하기 위하여 상기 쐐기 배럴의 중공부와 PC 강봉 사이에 설치되는 쐐기;를 포함하며,
상기 쐐기에 의해 PC 강봉이 쐐기 배럴에 고정되고 쐐기 배럴과 정착 배럴이 나사 결합한 상태에서 인양수단을 이용하여 상기 PC 강봉, 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기 조립체를 상기 PC 강봉의 상부 쪽으로 인양하고 상기 정착 배럴을 정착판 방향으로 이동시켜 상기 PC 강봉에 인장력이 재하된 상태를 유지하되,
상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합했을 때 상기 쐐기 배럴의 상단부는 상기 정착 배럴의 상단부에 비하여 위쪽으로 노출되도록 설치되며 상기 인양수단은 상기 쐐기 배럴의 상단부와 나사결합하며,
상기 PC 강봉은 상기 PHC 말뚝의 상단부 쪽의 부착부와 상기 부착부의 아래로부터 일정거리에 걸쳐 형성되는 비부착부와 상기 비부착부의 하부로부터 상기 PHC 말뚝의 하단부까지 마련되는 부착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
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제1항에 있어서,
상기 비부착부의 하단부는 상기 콘크리트의 상단부 일부를 제거할 때 노출되는 상기 PC 강봉의 하단부에 비하여 낮게 배치되고, 상기 비부착부의 상단부는 노출되는 상기 PC 강봉의 상단부에 비하여 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 인양수단은,
중공부와 램을 포함하는 유압잭;
상기 정착판과 접하면서 상기 유압잭을 지지하는 체어;
일단부는 상기 유압잭의 램에 의해 재하되는 힘을 PC 강봉에 전달하기 위하여 상기 쐐기 배럴과 나사결합하고 상기 유압잭과 램을 관통하며 타단부의 외주면에는 나사산이 형성된 중공강봉;
상기 램의 단부에 결합하는 강봉정착판;
상기 중공강봉의 타단부를 강봉정착판에 고정하는 고정너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 정착 배럴의 외주면의 단면은 다각형인 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 PC 강봉은 상대적으로 위쪽에 배치되는 제1강봉과 상대적으로 아래쪽에 배치되는 제2강봉을 포함하고, 상기 제1강봉과 제2강봉은 서로 연결되되, 상기 제1강봉의 단면적이 제2강봉의 단면적에 비해 큰 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
제7항에 있어서,
상기 제1강봉과 제2강봉이 연결되는 부분은 상기 부착부에 위치하는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
제8항에 있어서,
상기 제1강봉과 제2강봉은 나사식 커플러에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
제8항에 있어서,
상기 제1강봉과 제2강봉 사이에는 정착판이 설치되며 제1강봉의 하단부와 제2강봉의 상단부가 각각 상기 정착판에 정착되는 것을 특징으로 하는 재긴장 PHC 말뚝.
청구항 제1항의 PHC 말뚝을 마련하는 마련단계;
상기 마련단계에서 마련된 PHC 말뚝 중 PC 강봉, PC 강봉에 결합하되 상기 PHC 말뚝의 하부 쪽에 배치되는 나선철근과 상부쪽에 정해진 간격으로 여러 개 설치되는 원형철근을 포함하는 전단철근, 상기 PC 강봉과 전단철근을 수용하는 콘크리트를 포함하는 PHC 말뚝을 지반에 근입하는 근입단계;
상기 근입단계에서 근입된 PHC 말뚝의 노출된 상단부 일부를 제거하여 PC 강봉의 일부를 노출시키는 정리단계;
상기 정리단계 이후에 PHC 말뚝 상단부의 콘크리트 상면에 채움재를 도포하고 채움재의 상부에 상기 정착판을 설치하되 상기 PC 강봉이 상기 관통공을 관통한 상태로 정착판을 설치하는 정착판 설치단계;
상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합하는 나사 결합단계;
상기 쐐기 배럴의 중공부에 상기 PC 강봉을 수용시킨 상태에서 PC 강봉과 중공부 사이에 쐐기를 설치하여 쐐기 배럴과 PC 강봉을 고정하는 고정단계;
인양수단에 의하여 상기 PC 강봉, 쐐기 배럴, 정착 배럴 및 쐐기를 상기 PC 강봉의 상부쪽으로 인양하여 PC 강봉에 인장력을 재하하고 상기 정착 배럴을 정착판 방향으로 이동시켜 상기 PC 강봉에 인장력이 재하된 상태를 유지하되,
상기 쐐기 배럴과 정착 배럴을 나사 결합했을 때 상기 쐐기 배럴의 상단부는 상기 정착 배럴의 상단부에 비하여 위쪽으로 노출되도록 설치되고 상기 인양수단은 상기 쐐기 배럴과 나사결합하는 재긴장 단계;를 포함하며,
상기 PC 강봉은 상기 PHC 말뚝의 상단부 쪽의 부착부와 상기 부착부의 아래로부터 일정거리에 걸쳐 형성되는 비부착부와 상기 비부착부의 하부로부터 상기 PHC 말뚝의 하단부까지 마련되는 부착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
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제11항에 있어서,
상기 비부착부의 하단부는 상기 콘크리트의 상단부 일부를 제거할 때 노출되는 상기 PC 강봉의 하단부에 비하여 낮게 배치되고, 상기 비부착부의 상단부는 노출되는 상기 PC 강봉의 상단부에 비하여 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
제11항에 있어서,
상기 인양수단은,
중공부와 램을 포함하는 유압잭;
상기 정착판과 접하면서 상기 유압잭을 지지하는 체어;
일단부는 상기 유압잭의 램에 의해 재하되는 힘을 PC 강봉에 전달하기 위하여 상기 쐐기 배럴과 나사결합하고 상기 유압잭과 램을 관통하며 타단부의 외주면에는 나사산이 형성된 중공강봉;
상기 램의 단부에 결합하는 강봉정착판;
상기 중공강봉의 타단부를 강봉정착판에 고정하는 고정너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
제11항에 있어서,
상기 정착 배럴의 외주면은 다각형인 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
제11항에 있어서,
상기 PC 강봉은 상대적으로 위쪽에 배치되는 제1강봉과 상대적으로 아래쪽에 배치되는 제2강봉을 포함하고, 상기 제1강봉과 제2강봉은 서로 연결되되, 상기 제1강봉의 단면적이 제2강봉의 단면적에 비해 큰 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
제17항에 있어서,
상기 제1강봉과 제2강봉이 연결되는 부분은 상기 부착부에 위치하는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
제18항에 있어서,
상기 제1강봉과 제2강봉은 나사식 커플러에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.
제18항에 있어서,
상기 제1강봉과 제2강봉 사이에는 정착판이 설치되며 제1강봉의 하단부와 제2강봉의 상단부가 각각 상기 정착판에 정착되는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 시공방법.