KR100420075B1 - 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 기초공사시 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트를 일체의 구조로 결합하기 위하여, 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조에 관한 것으로서, 강관말뚝(10)의 두부와 기초콘크리트(C)를 일체의 구조로 결합하기 위해 강관말뚝(10)의 두부내로 타설되는 속채움 콘크리트(A)를 지지하여 주는 구조에 있어서, 상기 강관말뚝(10)의 두부 내측으로 삽입되는 지지대(20)는 U자형태로 이루어지는 지지부재로서, 그 양단부가 각각 걸고리 형태로 절곡되어 강관말뚝(10)의 두부의 단부에 걸려지도록 형성된 걸고리부(21)와, 이 걸고리부(21)의 내측단으로부터 하측으로 절곡되어 각각 소정의 길이를 갖고 소정의 경사도를 갖고 하측으로 연장되는 수직간(22)과, 이 양측 수직간(22)의 하단에서 수평으로 절곡되어 연결되는 수평간(23)으로 구성되는 지지대(20)를 강관말뚝의 두부 단부에 적어도 2개이상을 설치하여서, 상기 지지대(20)들의 수평간(23)의 상측에 얹어져 설치되는 받침판(30)을 현수지지시켜 주도록 하는 지지구조를 제공함으로써, 시공작업이 용이할 뿐만 아니라, 공사기간을 단축시켜서 공사비용도 절감시켜 주는 것이다.

Description

강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조{Supporting Structure for Concreting in Head of a Steel-Pile}

본 발명은 구조물의 기초공사시 연약지반의 기초를 보강하기 위해 정착되어진 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트를 일체의 구조로 결합함에 있어서, 강관말뚝의 두부내로 철근조립체를 인입하여 속채움 콘크리트의 타설시 이를 지지하기 위하여강관말뚝의 두부 내에 설치되는 지지구조에 관한 것으로, 특히 강관말뚝의 두부 내부로 삽입되는 U자형의 지지대를 두부의 단부에 걸어 받침판을 현수지지하는 지지구조를 제공함으로써, 시공작업이 용이하여 공사기간을 단축시켜줄 뿐만 아니라, 공사비용도 절감시켜 주는 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반에 강관말뚝을 설치하여 구조물을 시공하는 경우, 항타기로 강관말뚝을 항타하여 강관말뚝의 선단을 견고한 지반에 정착시킨 후, 그 강관말뚝 위로 구조물의 하부구조인 기초콘크리트를 강관말뚝의 두부와 일체화시키는 구조로 이루어져 구조물의 하중을 정착된 강관말뚝을 통하여 견고한 지반상에서 지지하는 구조로 구축되어진다.

그런데, 구조물의 하부구조인 기초콘크리트를 강관말뚝과 일체화시키기 위해서는 중공으로 이루어진 강관말뚝의 두부 내에 속채움 콘크리트를 타설함에 있어, 강관말뚝의 두부내 삽입되는 보강철근 조립체를 지지하고, 추후 타설되는 콘크리트가 강관말뚝의 하측으로 흘러내리지 않도록 바닥거푸집의 역할을 하는 받침판을 지지하도록 강관말뚝의 두부에 지지구조부를 설치하게 된다.

즉, 강관말뚝의 두부내에 수직·수평의 보강철근조립체를 설치하고, 수직의 보강철근들을 강관말뚝의 두부 상부로 노출시켜 기초콘크리트의 철근조립체에 일체로 연결하여 조립하게 된다.

이후, 기초콘크리트의 철근조립체와 강관말뚝의 두부내 삽입된 철근조립체가 일체로 조립연결된 상태에서 콘크리트를 타설함으로써, 철근조립체를 피복시키면서강관말뚝의 내측상단과 구조물의 하부구조인 기초콘크리트를 일체화시키는 구조로 구축되어지는 것이다.

따라서, 기초콘크리트와 견고한 지반속에 정착된 강관말뚝의 상단이 일체화된 구조로 형성됨으로써, 기초콘크리트의 상부구조로부터 작용하는 적재하중이 기초콘크리트의 바닥면으로 분산되어 작용될 뿐만 아니라, 기초콘크리트의 구조와 일체로 결합되어진 강관말뚝을 통하여 견고한 지반으로 전달되기 때문에 구조물의 안정성을 도모할 수 있게 된다.

상기와 같이, 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조와 관련된 종래의 기술로서는, 도1 및 도2의 도시와 같이, 그 지지구조부가 용접형태로 강관말뚝에 결합되어 적용된 기술로서, 견고한 지반에 정착된 강관말뚝(10)의 두부를 연약지반의 바닥면으로부터 20㎝ 정도만 노출되게 절단하고, 두부 상단에서 1m 아래부분의 내주면에 지지편(11)을 용접한 후, 그 지지편(11)의 상부에 원통관(12)을 거치시켜 강관말뚝의 내주면에 용접시킨 후, 원통관(12)의 상부에 다시 속채움 콘크리트(A)의 타설시 지지되는 받침판(13)을 거치시킨다.

상기와 같이 받침판(13)을 지지시킨 후에 연약지반의 바닥면과 강관말뚝(10)의 두부내 받침판 상에 일정두께의 버림콘크리트(B)를 타설하고, 강관말뚝(10)의 두부내로 수직·수평의 보강 철근조립체를 삽입하고, 이 철근조립체의 수직철근 (14)들이 강관말뚝(10)의 두부 상부로 노출되어서 기초콘크리트에 배근되는 수직·수평의 철근들에 조립 연결되면서 기초콘크리트의 철근조립체와 강관말뚝(10)의 두부내로 삽입된 보강 철근조립체를 일체로 조립 연결한다.

이후, 강관말뚝(10)의 내부에 삽입된 철근조립체의 강관말뚝(10)내로 속채움 콘크리트(A)를 타설한 후, 이어서 강관말뚝 외부의 기초콘크리트의 철근조립체가 매설되도록 기초구조부에도 기초콘크리트(C)를 타설함으로써 강관말뚝의 두부와 구조물의 하부구조인 기초콘크리트를 일체의 구조로 성형시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 강관말뚝의 두부하단 1m부분 내주면에 지지편(11)과 원통관(12)을 용접하여 지지구조부를 형성함에 있어, 현실적으로 강관말뚝(10)의 관경이 작아 용접작업을 위한 작업자의 진입이 곤란하고, 안전하게 진입한다 하더라도 용접작업의 위험성이 상존할 뿐만 아니라, 용접작업이 현장에서 이루어지는 관계로 일정 품질을 확보할 수 없는 등 시공작업이 비효율적이고, 용접에 따른 지지구조부를 형성함에 있어 작업기간이 더 소요되는 문제점들을 갖고 있다.

한편, 다른 종래의 기술로서, 도3a 및 도3b에서 도시하는 바와 같이, 강관말뚝내 속채움 콘크리트 타설시 그 지지구조부가 볼트결합형태로 강관말뚝에 결합되어 적용된 기술로서, 이는 우선 강관말뚝(10)의 두부 측면부분에 타공위치를 표시한 후, 표시된 타공위치에 유압 타공기를 이용하여 볼트삽입구멍들을 형성한다.

이후 단부 소정위치에 암나사홈(15)들이 구비된 십자형 연결구(16)를 일체로 형성한 공장제품을 강관말뚝(10)의 두부 내측에 삽입하여 상기 십자형 연결구(16)의 단부에 형성된 암나사홈(15)에 강관말뚝(10)에 형성된 볼트삽입구멍들을 일치시켜 강관말뚝의 외측에서 볼트(17)로 체결한 후, 십자형 연결구(16)의 상단 테두리부에 금속제의 덮개판(18)을 얹어 십자형 연결구(16)의 상단 테두리와 덮개판(18)을 용접하여 일체화시킨다.

이후, 상기 덮개판(18)의 상면에 철근조립체를 고정시키고, 연약지반의 바닥면에 일정두게로 포설된 버림콘크리트(B)상에 배근되는 기초콘크리트의 철근조립체에 상기 덮개판의 상면에 고정되는 철근조립체를 일체로 조립 연결시킨 후, 콘크리트를 타설함으로써, 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트(C)를 일체로 하는 구조를 구축하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술도 강관말뚝 두부상단을 유압 타공기로 정확한 위치에 다수의 구멍들을 천공하는 작업과, 이 구멍들과 상기 원통형의 연결구를 지지하는 십자형의 보강부재의 단부측에 형성된 암나사부의 구멍을 일치시켜 볼트로 고정결합시키는 작업, 금속제의 덮개판 상부에 철근조립체를 고정시키는 작업등 번거로운 작업으로 인하여 시공이 비효율적일 뿐만 아니라, 현장에서 강관말뚝의 주면상 소정의 위치에 정확하게 타공을 하여야 하는 고도의 정밀시공이 요구됨으로써, 공사기간이 더 소요될 뿐만 아니라, 장치 및 부수자재 등을 사용함에 따른 공사비용이 증가되는 비경제적인 문제점들이 있었다.

따라서, 본 발명은 연약지반 구조물 시공에 따른 기초보강공사인 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트를 일체화시키기 위하여, 강관말뚝의 두부 내측에 설치되는 지지구조부를 형성함에 있어, 상기 용접형태 및 볼트결합형태에 따른 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 강관말뚝 두부 상단에 걸고리형태로 걸려져 강관내부로 인입되는 'U'자 형상의 지지대를 이용하여 속채움 콘크리트 타설시 현수지지하는 받침판을 설치함으로써, 시공작업이 용이할 뿐만 아니라, 간단하여 공사기간을 단축시켜 주도록 하며, 또한, 그에 따라 공사비용을 절감시켜 주도록 하는 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조를 제공하는데 있다.

도1은 종래 일반적인 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트를 일체화시킨 구조부의 단면도.

도2는 종래기술로서, 강관말뚝내 속채움 콘크리트 타설시 그 지지구조부가 용접형태로 결합되어 적용된 상태를 나타낸 단면도.

도3a는 다른 종래기술로서, 강관말뚝내 속채움 콘크리트 타설시 그 지지구조부가 볼트결합형태로 이루어져 적용된 상태를 나타낸 단면도.

도3b는 도3a의 지지구조부에서 강관말뚝과 십자형의 연결구가 볼트결합되는 사시도.

도4는 본 발명에 따른 지지대와 받침판의 분리사시도.

도5는 본 발명에 따른 지지대와 받침판이 강관말뚝의 두부내 지지구조부를 형성하여 적용된 상태를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:강관말뚝 11:지지편 12:원통관

13:받침판 14:수직철근 15:암나사홈

16:십자형 연결구 17:볼트 18:덮개판

20:지지대 21:걸고리부 22:수직간

23:수평간 30:받침판 31:가이드홈

A:속채움 콘크리트 B:버림콘크리트 C:기초콘크리트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 강관말뚝(10)의 두부와 기초콘크리트 (C)를 일체의 구조로 결합하기 위해, 강관말뚝(10)의 두부 상단에 현수되는 지지대 (20)를 설치하고, 그 지지대(20)의 하부에 안착되는 받침판(30)을 상기 강관말뚝 (10)의 두부 내에 삽입 설치하며, 상기 받침판(30)의 상부에 지지되어 기초콘크리트(C)로 연장되는 수직철근(14)들을 배근하고, 상기 강관말뚝(10)의 두부 내에 속채움 콘크리트(A)를 타설하도록 구성한 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조에 있어서,

상기 지지대(20)는 U자형태로 절곡된 철근부재들을 강관말뚝(10)의 두부 단부에 적어도 2개이상 방사상으로 배치하여 조립하는 철근조립체로서, 상기 단위 철근부재는 상측 양단부에 각각 걸고리 형태로 절곡되어 상기 강관말뚝(10)의 두부 상단에 걸려지는 걸고리부(21)와 이 걸고리부(21)의 내측단으로부터 하측으로 절곡되어 소정의 길이와 내측 경사도를 갖도록 하측으로 연장되는 양측의 수직간(22)과 이 양측 수직간(22)의 하단에서 수평으로 절곡되어 양측의 수직간(22)을 연결하는 수평간(23)이 일체로 형성되는 구조를 갖고,상기 받침판(30)은 그 테두리부에 상기 지지대(20)의 수직간(22)들의 하단부가 끼워지도록 방사상으로 배치된 가이드홈(31)들이 형성되는 구조를 가지며,상기 지지대(20)의 수직간(22)들을 상기 받침판(30)의 가이드홈(31)들에 끼우고 받침판(30)을 지지대(20)의 수평간(23) 위에 얹어서 지지시킨 상태로 상기 지지대(20)와 받침판(30)을 사전에 일체로 조립하여 상기 강관말뚝(10) 내로 삽입·설치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조를 제공한다.

이하, 본 발명의 기술구성을 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 지지대와 받침판의 분리사시도이고, 도5는 본 발명에 따른 지지대와 받침판이 강관말뚝의 두부내 지지구조부를 형성하여 적용된 상태를 나타낸 단면도로서, 부호 20은 지지대이고, 부호 30은 받침판이다.

상기 지지대(20)는 U자형태로 이루어져서 강관말뚝의 내부로 인입되는 지지부재로서, 그 양단부가 각각 걸고리 형태로 절곡되어 강관말뚝(10)의 두부의 단부에 걸려지도록 형성된 걸고리부(21)와, 이 걸고리부(21)의 내측단으로부터 하측으로 절곡되어 각각 소정의 길이를 갖고 수직으로 연장되는 수직간(22)과, 이 양측 수직간(22)의 하단에서 수평으로 절곡되어 연결되는 수평간(23)으로 구성된다.

상기 수직간(22)은 강관말뚝의 두부내측으로 원활한 삽입이 가능하도록 수직에 가까운 소정의 경사도를 갖도록 형성되어 있으며, 상기 수평간(23)은 수평으로 뻗어, 받침판(30)의 저면에서 지지하여 주게 된다.

상기 받침판(30)은 강관말뚝의 두부내로 삽입되므로 강관말뚝의 내경보다 약간 작은 직경을 갖는 크기의 내수성 합판으로서, 상기 지지대(20)의 수평간(23)들의 상부에 얹어져서 추후 강관말뚝의 두부내로 속채움 콘크리트를 타설할 때 지지시켜 주는 지지판의 기능을 하는 부재이다.

상기 지지대(20)의 수평간(23)들에 얹어지는 받침판(30)은 단순히 원형의 형태로 형성되어진 것을 강관말뚝의 두부내로 삽입하여 설치하여도 좋으나, 바람직하기는 그 테두리 단부상에 상기 지지대(20)의 수직간(22)들이 끼워지도록 상응하는 위치에 가이드홈(31)들이 형성되어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 수직간 (22)들이 받침판(30)의 가이드홈(31)들내로 끼워짐으로써 받침판(30)이 유동되는 것을 방지하여 더욱 견고한 지지구조부를 형성해 주기 위해서이다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 강관말뚝내에 지지구조부를 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연약지반에 구조물 시공을 위해 강관말뚝(10)을 항타한 후, 강관말뚝의 두부 상단이 연약지반의 바닥면으로부터 상측으로 대략 20㎝를 남겨두고, 자동절단기를 이용하여 돌출된 강관말뚝(10)의 두부를 절단한다.

그 다음에, 사전에 철근을 절곡시켜 걸고리부(21), 수직간(22) 및 수평간 (23)을 형성한 U자형태로 이루어진 지지대(20)를 강관말뚝(10)의 두부 내측으로 삽입하여, 상기 지지대(20)의 걸고리부(21)들이 강관말뚝(10)의 단부에 걸려지도록 한다.

이때, 상기 지지대(20)는 강관말뚝의 단부상에 적어도 2개이상 복수개의 지지대들을 방사상으로 설치하는 것이 바람직하다. 이는 받침판(30)의 상측으로 추후 설치되는 철근조립체와, 타설되는 속채움콘크리트(A)가 일측으로 편중되지 않도록 수평으로 균형되게 위치하도록 하기 위해서이다.

한편, 강관말뚝의 두부내에 삽입되어 지지되는 지지대(20)들은 사전에 복수개를 일련의 조립체로서 연결되어진 철근조립체를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 받침판 (30)들도 지지대(20)들과 사전에 일체로 조립시킬 수도 있다.

이는 지지대들을 여러 차례에 걸쳐 강관말뚝의 단부에 설치하는 것보다, 사전에 조립되어진 철근조립체를 한번의 설치작업으로 완료함으로써 강관말뚝상에 지지대 설치작업의 효율성을 제고하여 주기 때문이다.

상기와 같이, 지지대(20)의 걸고리부(21)들이 강관말뚝(10)의 단부에 걸려진 후, 강관말뚝(10)의 두부 내측으로 받침판(30)을 삽입하여 상기 수평간(23)의 상측에 얹어지도록 현수지지시키고, 이후 강관말뚝(10)의 내주면과 받침판(30)과의 틈사이에는 추후 타설되는 콘크리트가 빠져나가지 않도록 실링재로 밀봉시킨다.

상기와 같이 받침판(30)의 설치가 완료되면 그 받침판(30)의 상측으로 약간의 버림콘크리트(B)를 타설하고 그 상측으로 수직·수평의 보강 철근조립체를 인입하고 강관말뚝의 두부 상측으로 소정길이로 돌출된 수직철근(14)을 기초콘크리트에 배근되어진 철근조립체에 조립연결하여 하나의 철근구조체로 일체화시킨다.

이때, 연약지반의 바닥면에 일정두께의 버림콘크리트(B)를 타설한 이후에 기초콘크리트(C)에 배근되는 철근을 조립하는 것임을 밝혀 둔다.

상기와 같이, 철근구조체를 일체로 한 이후, 상기 강관말뚝(10)의 두부 내측으로 속채움 콘크리트(A)를 타설함과 동시에 기초콘크리트의 철근구조체를 피복시키도록 콘크리트를 타설하여 기초콘크리트(C)와 강관말뚝의 단부를 일체의 구조로 성형시킨다.

이와 같이 하여 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트를 일체화된 구조로 성형시킴으로써, 구조물의 기초공사를 완료하게 된다.

상기에서 기재한 바와 같이, 강관말뚝의 두부와 기초콘크리트를 일체화의 구조로 결합되도록 설치되는 본 발명의 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조에 의하면,

종래 강관말뚝의 속채움콘크리트를 지지하는 지지구조부가 용접 또는 볼트결합형태로 이루어져서 시공작업이 까다로웠던 것과 달리, 단순히 강관말뚝의 두부 내측으로 U자형의 지지대를 삽입하여 지지대 양단부의 걸고리부를 강관말뚝의 두부 단부에 걸어서, 이 지지대의 수평간의 상측에 받침판을 얹어 현수지지하는 구조를 제공함으로써, 현장에서 간편하게 설치가 가능하여 시공작업이 용이할 뿐만 아니라, 공사기간을 단축시켜 주는 효과가 있다.

또한, 현장에서 U자형으로 철근을 절곡시킨 지지대와 내수성 합판의 받침판으로만 설치되어지기 때문에 종래의 용접작업, 볼트삽입구멍등을 형성하기 위한 강관말뚝의 타공작업에 따른 장비 및 부수자재가 필요없게 됨으로써, 경제적인 비용으로 시공이 가능한 효과가 있다.

기타 강관말뚝의 두부를 속채움 콘크리트로 보강하여 기초콘크리트와 일체화함으로써, 구조적인 안정성을 갖도록 해주는 효과가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 시공작업이 용이하고, 그에 따라 공사기간이 단축될 뿐만 아니라, 공사비용도 절감시켜 주는 등의 여러 효과를 갖는 매우 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 강관말뚝(10)의 두부와 기초콘크리트(C)를 일체의 구조로 결합하기 위해, 강관말뚝(10)의 두부 상단에 현수되는 지지대(20)를 설치하고, 그 지지대(20)의 하부에 안착되는 받침판(30)을 상기 강관말뚝(10)의 두부 내에 삽입 설치하며, 상기 받침판(30)의 상부에 지지되어 기초콘크리트(C)로 연장되는 수직철근(14)들을 배근하고, 상기 강관말뚝(10)의 두부 내에 속채움콘크리트(A)를 타설하도록 구성한 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조에 있어서,

   상기 지지대(20)는 U자형태로 절곡된 철근부재들을 강관말뚝(10)의 두부 단부에 적어도 2개이상 방사상으로 배치하여 조립하는 철근조립체로서, 상기 단위 철근부재는 상측 양단부에 각각 걸고리 형태로 절곡되어 상기 강관말뚝(10)의 두부 상단에 걸려지는 걸고리부(21)와 이 걸고리부(21)의 내측단으로부터 하측으로 절곡되어 소정의 길이와 내측 경사도를 갖도록 하측으로 연장되는 양측의 수직간(22)과 이 양측 수직간(22)의 하단에서 수평으로 절곡되어 양측의 수직간(22)을 연결하는 수평간(23)이 일체로 형성되는 구조를 갖고,

   상기 받침판(30)은 그 테두리부에 상기 지지대(20)의 수직간(22)들의 하단부가 끼워지도록 방사상으로 배치된 가이드홈(31)들이 형성되는 구조를 가지며,

   상기 지지대(20)의 수직간(22)들을 상기 받침판(30)의 가이드홈(31)들에 끼우고 받침판(30)을 지지대(20)의 수평간(23) 위에 얹어서 지지시킨 상태로 상기 지지대(20)와 받침판(30)을 사전에 일체로 조립하여 상기 강관말뚝(10) 내로 삽입·설치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 두부내 속채움콘크리트 타설을 위한 지지구조.
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