KR101077625B1 - 말뚝 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상 교량의 기초 말뚝과 같이 수중에 설치되는 다수개의 말뚝의 구조를 보강하는 말뚝 연결장치에 관한 것으로서 지지력과 같은 수평하중이 작용했을 때 발생하는 말뚝의 수평 변위를 감소시킬 목적으로 말뚝 상호 간을 연결하는 장치를 제공하며,

상기 말뚝 연결장치는 기 설치된 말뚝(가)의 외주를 둘러싸는 결합부재(10)와,상기 결합부재(10)의 상호간을 연결하며, 말뚝에 대하여 경사를 갖는 연결부재(20)를 포함하고, 말뚝(가)의 외주와 상기 결합부재(10) 사이의 공간을 그라우트(a)로 충진함으로써 말뚝(가)과 일체의 구조물을 형성하는 말뚝 연결장치이다.

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Description

말뚝 연결장치{Connecting structure for pile foundation}

본 발명은 수중에 노출된 강관 파일 또는 콘크리트 파일(이하 말뚝이라 함) 무리의 수평하중에 대한 강성을 증가시킴으로써 경제적인 기초 시공을 가능하게 하는 말뚝 연결장치에 관한 것이다.

첨부 도면중 도 1a는 종래 일반적인 해상 교량을 축조하는 경우로서 먼저 한 무리의 말뚝을 항타하고, 말뚝(가)의 머리에 철근 콘크리트 기초(나)를 타설한 후 그 위에 교각(다)을 세운 것을 나타낸다.

도 1b는 이와 같은 해상 교량 축조시에 발생되는 문제점을 나타내는 그림으로 상부 구조로 부터 전해지는 연직하중은 말뚝에 의해 충분히 지지되는 경우라도 지진이나 열차의 제동하중과 같은 수평하중이 작용하면 기초의 수평변위가 크게 발생하게 됨을 설명한다.

이는 주로 말뚝이 지지되지 않은 구간 - 해저로 부터 해면 까지의 부분 - 에서 휨에 의한 변위가 크게 발생하기 때문이며 수평변위를 감소시키기 위해서는 말뚝의 본수를 증가시키거나 직경을 크게 해야하는 바, 이것들은 공사비의 증가를 가져오는 단점이 있다.

본 발명은 수중에 노출된 말뚝 무리의 수평하중에 대한 강성을 증가시킴으로써 경제적인 교량의 기초 시공을 가능하게 하고자 하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치는 기 설치된 말뚝(가)의 외주를 둘러싸는 결합부재와, 상기 결합부재의 상호간을 연결하는 연결부재를 포함하는 말뚝 연결장치로서 달성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치의 상기 연결부재는 파이프로 함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치의 상기 결합부재는 상,하 개방된 소정 길이의 원통형으로 이루어지도록 함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치의 상기 결합부재의 내주면에는 요철을 형성함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치의 상기 연결부재는 상기 말뚝(가)에 대하여 경사를 갖도록 함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치의 상기 연결부재는,

서로 이격된 2개의 연결구와, 철근 결합체를 포함하고, 상기 연결구의 일단은 각각 상기 결합부재에 연결되며, 상기 철근 결합체의 양단은 상기 연결구에 삽입되도록 하여서 되며, 특히, 상기 연결구 사이의 이격부분은 신축과 굴곡이 자유 로운 플렉시블 튜브로 둘러싸이며, 상기 연결구와 플렉시블 튜브의 내부 공간에는 그라우트(a)를 충진하여서 된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 말뚝 연결장치의 상기 연결구의 내주면에는 요철을 형성함이 바람직하다.

이로써 본 발명 말뚝 연결장치는 개개의 말뚝을 상호 연결함과 동시에 말뚝의 축에 대하여 경사를 가지는 연결부재를 제공함으로써 말뚝 무리 전체를 하나의 트러스 구조로 만들게 되는 것이다.

본 발명 말뚝 연결장치를 시공함으로써 종래와 같이 수평하중이 작용하여 말뚝이 휨 변형을 일으키더라도 말뚝의 축에 대하여 경사를 가지는 연결장치에는 인장 혹은 압축 응력이 발생하여 말뚝 무리 전체가 하나의 큰 캔틸레버와 같은 휨 거동을 하게 되어 수평 변위가 크게 감소되는 효과를 얻는다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면중 도 2는 본 발명 말뚝 연결장치가 구현된 해상 구조물의 일예를 보인 개략도이고, 도 3은 본 발명 말뚝 연결장치의 발췌 사시도이고, 도 4는 본 발명 말뚝 연결장치의 설치상태를 나타내는 개략 단면도이다.

상기 도면들에 따르는 본 발명 말뚝 연결장치는 크게 말뚝(가)의 외주를 둘러싸는 결합부재(10)와, 이 결합부재(10)의 상호간을 연결하는 연결부재(20)로 이루어진다.

먼저 해저에 다수의 말뚝(가)을 박은 상태에서 연결장치의 설치가 이루어진다.

상기 결합부재(10)는 강재 또는 합성수지로 만들어지며, 결합부재(10)의 내경은 말뚝의 직경보다 조금 크게 하며 말뚝(가)의 상단으로 부터 씌워 내릴 수 있도록 상,하가 개방된 원통형의 틀체로서 결합부재(10)의 길이는 작용 하중을 고려하여 결정하며 통상 직경의 1~2배로 한다.

상기 결합부재(10)끼리의 사이를 연결하는 연결부재(20)는 강재 또는 합성수지로 만들어지며, 압축을 받게 될 때 좌굴에 대한 저항을 크게 하기 위하여 파이프의 형태로 함이 바람직하다.

또한, 결합부재(10)의 중심간 거리는 기 설치된 말뚝의 중심간 거리와 동일하게 하여 쉽게 씌워 내릴 수 있게 함이 바람직하다.

또한, 연결부재(20)는 상기 말뚝에 대하여 45°내외의 각도를 가지게 하여 대각선 브레이싱의 효과를 얻을 수 있도록 함이 바람직하다.

상기와 같이 제작한 연결장치를 기 설치된 말뚝에 씌워 내리면 도 4와 같이 되며, 씌워 내리는 작업은 해상 크레인에 의하여 이루어진다.

첨부 도면중 도 5는 본 발명 말뚝 연결장치의 결합부재와 말뚝 사이에 그라우트를 주입하기 위한 준비상태를 나타내는 요부 확대도면이고, 도 6은 말뚝과 결합부재사이의 그라우트 충진과정을 나타내는 단면도이다.

상기 도면들에 따르는 본 발명 말뚝 연결장치의 시공은 결합부재(10)와 결합부재(10) 사이에 연결된 연결부재(20)로 이루어진 연결장치가 말뚝(가)을 타고 내 려와 소정의 깊이에 이르면 결합부재(10)의 하단에 직물로 된 거푸집(30,Fabric Form)을 설치한다(도 5).상기 직물 거푸집(30)은 밴드(32)에 의해 말뚝에 밀착시키며 그라우트(a)가 새지 않도록 한다.

이 상태에서 말뚝(가)과 결합부재(10)사이의 공간에 호스(라)를 통하여 그라우트(a)를 주입한다. 그라우트는 시멘트 그라우트 또는 에폭시 그라우트와 같은 합성수지 계열의 그라우트를 사용한다.

한편 결합부재(10)의 내측면에는 요철(12)을 형성하여 그라우트(a)와의 부착을 좋게 한다. 그라우트(a)가 경화되면 말뚝(가)과 연결장치는 하나의 구조를 형성하여 수평하중에 저항하게 된다.

상기 공정을 반복하여 한 무리의 말뚝(가)을 다수개의 연결장치로 연결함으로써 수평하중에 대한 강성이 크게 증가된 트러스구조를 형성한 후 말뚝머리에 철근콘크리트 기초를 타설함으로써 해상 교량의 기초(나)를 완성하게 된다.

경우에 따라서는 기 설치된 말뚝의 연직도가 불량하여 본 발명 연결장치가 내려감에 따라 말뚝의 중심간격이 크게 변화될 수 있다. 이 경우 연결부재(20)가 고정되어 있으면 연결장치를 각 말뚝(가)에 씌워 내리기가 어렵게 될 수 있으므로 신축과 굴곡이 자유로운 새로운 형태의 연결부재를 사용할 필요가 있다.

첨부 도면중 도 7은 말뚝의 연직도가 불량한 경우에 사용하는 연결장치의 다른 실시예의 단면도이다.

상기 도면에서 도시하는 본 발명 말뚝 연결장치의 연결부재(20)는 서로 이격된 2개의 연결구(21)와 1본의 철근 결합체(22)로 이루어진다.

상기 연결구(21)의 일단은 결합부재(10)에 고정되고, 철근결합체(22)의 양단은 연결구(21)속에 삽입되며,양측 연결구(21)사이의 이격부분은 신축과 굴곡이 자유로운 플렉시블 튜브(23)로 감싼다.

철근 결합체(22)는 종방향의 철근(22a)과, 이를 감싸는 후프 철근(22b)으로 이루어지며, 통상 현장 타설 말뚝(가)의 철근 결합체와 동일한 구조를 갖는다.

상기와 같이 제작된 연결부재는 씌워내리기를 하는 동안 말뚝 사이의 거리 변화에 따라 유연하게 변형되므로 소정의 깊이까지 쉽게 내릴 수 있다.

소정의 깊이에 도달하면 플렉시블 튜브(23)와 양측 연결구(21)로 둘러싸인 내부공간에 그라우트(a)를 주입 경화시켜 철근 결합체(22)를 포함하는 하나의 연결부재(20)를 형성하게 된다.

상기 서로 이격된 연결구(21)의 내측면에는 요철(21a)을 형성하여 그라우트와의 부착을 증진시키도록 함이 바람직하다.

상기의 공정을 반복하여 한 무리의 말뚝을 다수개의 본 발명 말뚝 연결장치로 연결함으로써 수평하중에 대한 강성이 크게 증가된 트러스 구조물을 형성한 후 말뚝 머리에 철근 콘크리트 기초를 타설함으로써 해상 교량의 기초를 완성하게 된다.

도 1a는 종래 사용되어 온 해상 교각의 말뚝 기초를 나타내는 개략도이고,

도 1b는 종래 사용되어 온 해상 교각의 말뚝 기초에 수평하중 작용시의 수평 변위가 발생하는 상태를 나타내는 개략도면이고,

도 2는 본 발명 말뚝 연결장치가 구현된 해상 교각 일예를 보인 개략도이고,

도 3은 본 발명 말뚝 연결장치의 발췌 사시도이고,

도 4는 본 발명 말뚝 연결장치의 설치상태를 나타내는 개략 단면도이고,

도 5는 본 발명 말뚝 연결장치에 그라우트를 주입하기 위한 준비상태를 나타내는 개략도면이고,

도 6은 본 발명 말뚝 연결장치에 그라우트를 주입하는 과정을 설명하는 요부 확대 단면도이고,

도 7은 말뚝의 연직도가 불량한 경우에 사용되는 연결장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 기 설치된 말뚝(가)의 외주를 둘러싸도록 상,하 개방된 소정 길이의 원통형으로 이루어지고, 내주면에는 요철(12)을 형성한 결합부재(10)와,

   상기 결합부재(10)의 상호간을 연결하는 연결부재(20)를 포함하여,

   상기 말뚝(가)의 외주와 상기 결합부재(10)와의 사이의 공간을 그라우트(a)로 충진함으로써 말뚝(가)과 일체의 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 말뚝 연결장치.
5. 삭제
6. 기 설치된 말뚝(가)의 외주를 둘러싸는 결합부재(10)와,

   결합부재(10)의 상호간을 연결하도록 서로 이격된 2개의 연결구(21)와, 철근 결합체(22)를 포함하고, 상기 연결구(21)의 일단은 각각 상기 결합부재(10)에 연결되며, 상기 철근 결합체(22)의 양단은 상기 연결구(21)에 삽입되는 연결부재(20)를 포함하여,

   상기 말뚝(가)의 외주와 상기 결합부재(10)와의 사이의 공간을 그라우트(a)로 충진함으로써 말뚝(가)과 일체의 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 말뚝 연결장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 연결구(21) 사이의 이격부분은 신축과 굴곡이 자유로운 플렉시블 튜브(23)로 둘러싸이며, 상기 연결구(21)와 플렉시블 튜브(23)의 내부 공간에는 그라우트(a)를 충진하여서 되는 것을 특징으로 하는 말뚝 연결장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 연결구(21)의 내주면에는 요철(21a)을 형성하는 것을 특징으로 하는 말뚝 연결장치,

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