KR100960610B1 - 작용력 분산형 강관 말뚝의 머리 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작용력 분산형 강관말뚝의 머리 보강구조에 관한 것이고, 구체적으로 강관말뚝에 작용하는 압축력 또는 인발력과 같은 작용력의 분산이 가능하면서 콘크리트와의 일체성이 향상되어 안정성이 높아진 작용력 분산형 강관말뚝의 머리 보강구조에 관한 것이다. 강관말뚝의 머리 보강구조는 상부 둘레 면을 따라 다수 개의 철근 삽입공(11a)과 다수 개의 결합 공(11b)이 형성된 강관 말뚝(11); 강관말뚝(11) 내부의 일정 깊이에 고정되는 바닥 판(12); 및 마주 보는 철근 삽입공(11a)을 관통하도록 강관말뚝(11)에 결합된 관통 철근(15)을 포함한다.

작용력, 보강 부재, 버림 콘크리트, 바닥 판, 강관말뚝

Description

작용력 분산형 강관 말뚝의 머리 보강구조{Reinforcing Structure of Head Part in Steel Pipe Pile for Dispersing External Force}

본 발명은 작용력 분산형 강관말뚝의 머리 보강구조에 관한 것이고, 구체적으로 강관말뚝에 작용하는 압축력 또는 인발력과 같은 작용력의 분산이 가능하면서 콘크리트와의 일체성이 향상되어 안정성이 높아진 작용력 분산형 강관말뚝의 머리 보강구조에 관한 것이다.

말뚝기초는 지반 자체만으로 상부 구조물로부터 전달되는 모든 하중을 지지하기 어려운 경우 말뚝을 견고한 지반에 닿도록 매설하여 하중을 부담하도록 만들어진 구조물을 말한다. 말뚝기초에 사용되는 말뚝으로 콘크리트 말뚝과 강관 말뚝이 있지만 지지력의 크기, 시공의 용이성 또는 공법의 신뢰성으로 인하여 주로 강관 말뚝이 보편적으로 사용된다. 강관말뚝 기초의 머리 부분은 서로 다른 재료의 확대기초와 강관말뚝이 접하는 부분이므로 구조적으로 취약해 질 수 있다. 이와 같은 취약성은 상부구조물의 하중이 커지는 경우 구조적 안정성을 저해할 수 있으므로 다양한 형태의 말뚝머리 보강기술이 개발되고 있다.

말뚝기초에 관한 선행기술로 특허등록번호 제0743729호 “강관말뚝 머리부 보강장치”가 있다. 상기 선행기술은 현장 용접 작업의 배제와 강관말뚝에 보강철근을 삽입하지 않는 것에 의하여 공기를 단축하고 제조단가를 낮추기 위하여 몸체와 받침 턱을 가지는 고정부재 및 강관말뚝에 삽입되어 고정부재의 받침 턱에 걸쳐지는 받침판 및 고정 부재와 볼트 결합이 되는 보강부재로 이루어진 강관말뚝 머리부 보강장치에 대하여 개시하고 있다.

말뚝기초에 관한 다른 선행기술로 특허등록번호 제0484788호 “강관말뚝 머리 부강구”가 있다. 상기 선행기술은 강관말뚝 머리 덮개 판의 과도한 중량으로 인한 취급 및 설치의 어려움과 관련된 문제를 해결하기 위하여 돔형 덮개부, 복수의 볼트 체결공이 형성된 수직부, 수직부의 상단부에서 일체로 결합된 링 형상으로 수평면에 복수의 체결부가 형성된 수평부를 포함하는 강관말뚝 머리 보강구에 대하여 개시하고 있다.

선행기술에서 개시된 구조는 말뚝기초의 시공 또는 작업 편의성과 제조비용에 기초하지만 상부구조물에서 전달되는 하중을 효과적으로 분산시키기 어렵다는 문제점을 가진다.

본 발명은 선행기술의 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 하중을 효과적으로 분산시키면서 이와 동시에 현장시공 공정이 간단한 작용력 분산형 강관말뚝의 머리 보강구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 강관말뚝의 머리 보강구조에 있어서, 상부 둘레 면을 따라 다수 개의 철근 삽입공과 다수 개의 결합 공이 형성된 강관 말뚝; 강관말뚝 내부의 일정 깊이에 고정되는 바닥 판; 및 마주 보는 철근 삽입공을 관통하도록 강관말뚝에 결합된 관통 철근을 포함하는 강관말뚝의 머리 보강구조가 제시된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 개의 결합 공 각각은 원형이 되고 그리고 각각의 결합 공의 직경은 철근 삽입공의 직경에 비하여 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 고정 근에 의하여 서로 결속되어 강관 말뚝의 내부 둘레 면을 따라 길이 방향으로 설치되는 다수 개의 보강 부재를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 보강 부재에 길이 방향으로 배열된 다수 개의 부착 공이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 보강 부재의 각각은 적어도 하나의 가장자리에 길이 방향을 따라 형성된 다수 개의 절취부를 가지는 것을 특징 으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 고정 근은 링 형상이 되거나 또는 보강 부재가 삽입될 수 있는 공간이 형성되도록 2가닥이 서로 꼬인 형상이 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 머리 보강구조는 상부 구조물로부터 전달되는 다양한 형태의 하중을 효과적으로 분산시켜 구조적 안전성을 향상시킬 수 있다는 이점을 가진다. 이와 동시에 본 발명에 따른 머리 보강구조는 조립 방식으로 작업이 이루어질 있어 시공이 간단하다는 이점을 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2는 은 본 발명에 따른 강관말뚝의 머리 보강구조의 실시 예에 대한 분해 결합도 및 결합된 형태의 평면도와 단면도를 각각 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 강관말뚝의 머리 보강구조는 상부 둘레 면을 따라 다수 개의 철근 삽입공(11a) 및 다수 개의 결합 공(11b)이 형성된 강관말뚝(11); 강관말뚝(11)의 내부 일정 깊이에 고정되는 바닥 판(12); 강관말뚝(11)의 내부 둘레 면을 따라 길이 방향으로 설치되는 다수 개의 보강 부재(13); 다수 개의 보강 부재를 서로 결합시키는 고정 근(14); 및 마주 보는 철근 삽입공(11a)을 관통하도 록 강관말뚝(11)에 결합된 관통 철근(15)을 포함한다.

강관말뚝(11)은 이 분야에서 공지된 임의의 형상이 될 수 있고 예를 들어 속이 빈 원형 형상이 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 강관말뚝(11)의 상부 둘레 면을 따라 다수 개의 철근 삽입공(11a)과 다수 개의 결합 공(11b)이 형성될 수 있다. 철근 삽입공(11a) 및 결합 공(11b)은 각각 강관말뚝(11)의 머리가 정리된 후에 지반 위에 돌출된 부분에 형성될 수 있고 그리고 둘레 면을 따라 관통하는 형태로 다수 개가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 또한 철근 삽입공(11a)과 결합 공(11b)은 상하로 임의의 형태로 배치될 수 있지만 바람직하게 철근 삽입공(11a) 사이에 결합 공(11b)의 배열되는 교차 배열 형태가 될 수 있다.

철근 삽입공(11a)은 관통 철근(15)을 배치하기 위한 것이므로 각각의 철근 삽입공(11a)의 직경은 철근의 직경을 고려하여 결정될 수 있고 그리고 각각의 철근 삽입공(11a)은 대향하는 위치 관계를 가지도록 배치될 수 있다. 이에 비하여 결합 공(11b)은 내부의 콘크리트가 외부로 또는 역으로 흐르면서 경화되어 강관말뚝(11)의 콘크리트에 대한 부착력이 향상되도록 하고 필요에 따라 보강 부재(13)를 강관말뚝(11)에 결합시키기 위한 것이다. 그러므로 결합 공(11b)은 임의의 크기, 수 또는 형상으로 배치될 수 있지만 바람직하게 적어도 철근 삽입공(11a)의 직경에 비하여 큰 직경을 가지면서 일정 간격으로 강관말뚝(11)의 둘레 면을 따라 배치될 수 있다.

바닥 판(12)은 강관말뚝(11)의 내부에 고정되어 콘크리트가 강관말뚝(11)의 내부에 채워질 수 있도록 한다. 바닥 판(12)은 강관말뚝(11)의 내부 형상에 부합되 는 크기를 가진 판 형상이 될 수 있고 그리고 지지대(121)에 의하여 강관말뚝(11)의 내부 일정 깊이에 고정될 수 있다. 도 1에 도시된 바닥 판(12) 또는 지지대(121)는 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

보강 부재(13)는 전체적으로 일정한 두께를 가진 장변과 단변을 가진 직사각형상의 강재 띠판이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다수 개의 보강 부재(13)는 강관말뚝(11)의 내부 둘레 면에 접하도록 일정 간격으로 배치될 수 있다. 그러므로 보강 부재(13)의 단변에 해당하는 면은 강관말뚝(11)의 내부 둘레 면에 부합되는 형상을 가지는 것이 유리하다. 보강 부재(13)는 강관말뚝(11)의 깊이에 대응되는 장변 또는 길이 방향을 따라 형성된 다수 개의 부착 공(131)을 포함할 수 있다. 부착 공(131)은 콘크리트와 보강 부재(13)의 부착력을 향상시키면서 이와 동시에 확대기초 철근의 조립을 용이하도록 하기 위한 것으로 임의의 형상 또는 배치 간격을 가질 수 있지만 바람직하게 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배치된 일정한 직경을 가진 원형이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

강관말뚝(11)의 내부 둘레 면을 따라 일정간격으로 배치된 다수 개의 보강 부재(13)는 고정 근(14)에 의하여 서로 결합될 수 있다. 고정 근(14)은 도 2에 도시된 것처럼 링 형상의 철근이 되거나 도시되지 않았지만 보강 부재(13)가 삽입될 수 있는 공간이 형성되도록 2가닥이 서로 꼬인 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 고정 근(14)은 다수 개의 보강 부재(13)를 서로 결합시키면서 이와 동시에 다수 개의 보강 부재(13)가 서로 결합된 형태로 강관말뚝(11)의 내부 둘레 면에 고정될 수 있도록 한다. 다수 개의 보강 부재(13)의 설치를 위하여 먼저 강관말뚝(11)의 내부 직경에 대응될 수 있는 고정 근(14)이 제조된다. 그리고 고정 근(14)을 둘레 면을 따라 다수 개의 보강 부재(13)가 결속된다. 보강 부재(13)를 고정 근(14)에 결속하는 방법은 예를 들어 철사로 묶는 것과 같이 이 분야에서 공지된 임의의 방법에 따라 이루어질 수 있다. 고정 근(14)은 다수 개의 보강 부재(13)의 상하에 결합되도록 2개가 될 수 있고 그리고 다수 개의 보강 부재(13)는 예를 들어 원형의 링 형상의 고정 근(14)에 대하여 60도의 간격의 배치될 수 있도록 6개가 될 수 있지만 고정 근(14) 또는 보강 부재(13)의 수는 이에 제한되지 않는다.

철근 삽입공(11a)에 배근되는 관통 철근(15)은 강관말뚝(11)의 내부 직경에 비하여 충분히 큰 길이를 가지고 이로 인하여 강관말뚝(11)의 양쪽으로 일정길이 만큼 연장되어 배근될 수 있다. 관통 철근(15)의 길이는 강관말뚝(11)의 최대 직경의 1.2 내지 3배가 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 관통 철근(15)의 수는 적어도 2개가 될 수 있지만 필요에 따라 그 이상이 될 수 있다. 강관말뚝(11) 외부의 양쪽 방향으로 연장된 형태의 관통 철근(15)은 강관말뚝(11)에 작용하는 하중을 분산시키고, 걸림 턱의 기능을 가지는 한편 강관말뚝(11)에 작용하는 인발 및 압축에 대한 저항성을 향상시킨다. 이와 동시에 강관말뚝(11)과 지반 또는 내부 콘크리트 사이에 작용하는 계면전단력에 대한 저항성을 높인다. 관통 철근(15)의 직경은 이와 같은 이와 같은 기능을 고려하여 배근의 수 또는 상부구조물로부터 전달되는 하중에 크기에 따라 적절하게 선택이 될 수 있지만 바람직하게 아래에서 설명하는 기초 하면의 주철근과 유사한 직경을 가질 수 있다.

아래에서 설명하는 것처럼 다수 개의 보강 부재(13)를 고정 근(14)에 의하여 미리 결속하여 강관말뚝(11)에 결합시키는 것은 시공 과정을 간단하게 한다는 이점을 가진다. 그리고 보강 부재(13)는 도 1 및 도 2에 제시된 형태에 제한되지 않는다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 강관말뚝의 머리 보강구조의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4는 강관말뚝의 머리 보강구조의 분해 결합도 및 평면도와 단면도를 각각 도시한 것이다.

도 3 및 도 4의 실시 예에서 보강 부재(13a)를 제외한 다른 구성요소는 도 3 및 도 4에 제시된 동일 부호의 구성요소와 동일한 기능을 가지므로 별도로 설명되지 않는다.

보강 부재(13a)는 전체적으로 단변 및 장변을 가진 직사각형이 되고 양쪽 장변의 가장자리를 따라 형성된 다수 개의 절취부(131a)를 포함한다. 절취부(131a)는 가장자리를 따라 일정 간격으로 다수 개가 형성될 수 있고 도 1에 도시된 것처럼 양쪽 가장자리의 절취부(131a)는 서로 엇갈린 배치를 가질 수 있다. 필요에 따라 보강 부재(13a)의 길이 방향을 따라 일정간격으로 부착공이 형성될 수 있지만 반드시 요구되는 것은 아니다. 절취부(131a)는 보강 부재(13)의 콘크리트에 대한 부착력을 향상시키기 위한 것으로 반원형, 사다리꼴 또는 한 변이 열린 사각형과 같이 임의의 형태가 될 수 있고 본 발명은 이와 같은 형태에 제한되지 않는다.

아래에서 본 발명에 따른 강관말뚝의 머리 보강구조를 시공하는 과정에 대하 여 설명한다.

도 2 및 도 4에 도시된 것처럼, 강관말뚝(11)이 지반에 고정되면 강관말뚝(11)의 돌출된 부분에 해당하는 머리 부분의 정리 작업이 진행된다. 정리 작업이 완료되면 강관말뚝(11) 상부의 둘레 면을 따라 다수 개의 철근 삽입공(11a) 및 결합 공(11b)이 형성될 수 있다. 상기 이전이나 이후에 필요에 따라 시공 과정에서 발생된 강관말뚝(11) 내부의 이물질이 제거되면 거푸집용 바닥판(12)이 속채움 콘크리트 길이(L1)를 고려하여 강관말뚝(11) 내부의 적절한 길이에 지지대(121)에 의하여 고정될 수 있다. 바닥 판(12)이 고정되면 형성된 철근 삽입공(11a)에 관통 철근(15)을 배근하는 것에 의하여 강관말뚝(11)이 작용력을 효과적으로 분산시키면서 증가된 인발 및 압축 저항을 가지도록 만들 수 있다. 이와 같이 관통 철근(15)을 배근하는 것에 의하여 강관말뚝(11)에 설치 작업이 1차적으로 완료되고 이후 확대기초 공정은 다른 시공업체에 의하여 진행될 수 있다.

확대기초 시공을 위하여 먼저 지반 위에 버림 콘크리트(W)가 타설되고 그리고 기초하면 주철근(M)이 배근이 된다. 필요에 따라 버림 콘크리트(W)가 타설되기 전에 관통 철근(15)이 배근될 수 있다. 확대기초 하면 주철근(M)의 배근이 된 후 콘크리트가 타설되기 전에 강관말뚝(11)에 대한 마무리 보강작업이 이루어져야 한다. 만약 마무리 보강작업이 강관말뚝(11)의 정리 작업을 한 시공업체에 의하여 이루어져야 한다면 공사 기간이 연장될 뿐만 아니라 아울러 시공업체의 교체에 따른 비용이 증가할 수 있다. 그러나 본 발명에 따르면 고정 근(14)에 결속된 보강 부재(13, 13a)가 미리 제조되어 있고 마무리 보강작업은 보강 부재(13, 13a)를 강관말뚝(11) 내부에 설치된 바닥 판(12)에 하단이 지지되도록 삽입하는 것에 의하여 완료될 수 있다. 그러므로 확대기초를 진행하는 시공업체에 의하여 이와 같은 작업이 쉽게 진행될 수 있으므로 시공업체의 교체가 요구되지 않는다. 이와 같이 본 발명에 따르면 시공 과정에서 시공업체를 교체할 필요가 없으므로 공사기간 및 시공비용이 감소될 수 있도록 한다. 보강 부재(13, 13a)는 고정 근(14)이 망 형태의 주철근(M)에 걸리는 형태로 강관말뚝(11)에 고정되면 콘크리트가 강관말뚝(11)의 내외부에 타설되고 그리고 이후 확대기초 공정이 동일 시공업체에 의하여 진행될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 강관말뚝의 머리 보강구조는 작용력의 분산을 통하여 상부 구조물을 효과적으로 지지되도록 하면서 전체 시공 과정이 간단하고 이와 동시에 공사 기간 및 시공 비용이 감소되도록 한다는 이점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 강관말뚝의 머리 보강구조의 실시 예에 대한 분해 결합도 및 결합된 형태의 평면도와 단면도를 각각 도시한 것이다.

도 3 및 도 4는 강관말뚝의 머리 보강구조의 분해 결합도 및 평면도와 단면도를 각각 도시한 것이다.

Claims (6)

1. 강관말뚝의 머리 보강구조에 있어서,

   상부 둘레 면을 따라 다수 개의 철근 삽입공(11a)과 다수 개의 결합 공(11b)이 형성된 강관말뚝(11);

   강관말뚝(11) 내부의 일정 깊이에 고정되는 바닥 판(12);

   고정 근(14)에 의하여 서로 결속되어 강관말뚝(11)의 내부 둘레 면을 따라 길이 방향으로 하단이 바닥 판(12)에 의해 지지되도록 설치되며 길이방향을 따라 다수 개의 부착 공(131)이 형성된 다수 개의 보강 부재(13, 13a); 및

   마주 보는 철근 삽입공(11a)을 관통하도록 강관말뚝(11)에 결합된 관통 철근(15)을 포함하며,

   다수 개의 결합 공(11b) 각각은 원형이 되고 그리고 각각의 결합 공(11b)의 직경은 철근 삽입공(11a)의 직경에 비하여 큰 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 머리 보강구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,

   보강 부재(13a)의 각각은 가장자리에 길이 방향을 따라 형성된 다수 개의 절취부(131a)를 가지는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 머리 보강구조.
6. 청구항 1에 있어서,

   고정 근(14)은 링 형상이 되거나 또는 보강 부재가 삽입될 수 있는 공간이 형성되도록 2가닥이 서로 꼬인 형상이 되는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 머리 보강구조.

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