KR101081400B1

KR101081400B1 - 하단 개폐형 말뚝

Info

Publication number: KR101081400B1
Application number: KR1020110025426A
Authority: KR
Inventors: 강명석
Original assignee: 강명석
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2011-11-08
Also published as: WO2012128476A1

Abstract

본 발명은 하단에 트임부가 형성된 관 형상의 말뚝 본체(100); 본체(100)의 하단 중앙부 양측에 형성된 힌지결합부(200); 힌지결합부(200)를 축으로 하는 힌지구동에 의해, 접힌 상태에서 본체(100)의 하단 트임부를 개방하고, 펼친 상태에서 본체(100)의 하단 트임부를 폐쇄하도록, 힌지결합부(200)에 힌지결합한 한 쌍의 개폐부재(300); 천공 홀에 대한 본체(100)의 삽입작업 중 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 제한하고, 천공 홀의 바닥에 이르러 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 허용하도록, 한 쌍의 개폐부재(300)에 설치된 임시고정부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝을 제시함으로써, 선천공 일부항타방식의 공법의 경우라도 선단지지력을 충분히 확보하도록 하여 안정적인 기초 구조물을 이룰 수 있고, 공사비용을 절감할 수 있도록 한다.

Description

하단 개폐형 말뚝{PILE HAVING LID FOR OPENING AND SHUTTING}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 파일의 구조에 관한 것이다.

지반에 구조물의 기초를 형성하기 위한 말뚝의 시공방법은 크게, 공장제작말뚝을 항타에 의해 근입하는 방법과, 천공 홀에 배근을 설치하고 콘크리트를 현장타설하는 방법으로 나누어 볼 수 있다.

전자인 항타공법은 말뚝으로서 상하단에 트임부가 형성된 속이 빈 관 구조의 강관이나 PHC파일을 사용하는데, 이러한 구조의 말뚝을 항타하는 경우 토사가 하단의 트임부를 통해 유입되다가 어느 시점부터는 하부 지반에 압밀이 일어나 더 이상 토사의 유입이 발생하지 않으므로(이를 현장에서는 '바닥이 막힌다.'라고 표현한다), 안정적인 기초 구조물을 형성할 수 있다.

이러한 항타공법은 시공의 편의성 및 구조의 안정성이 우수하다는 장점이 있지만, 시공 시 항타에 의한 소음이 크게 발생한다는 단점이 있다.

따라서 절충안으로서 일단 지반에 천공 홀을 형성하고, 천공 홀에 그라우트를 일부 충전한 후, 공장제작말뚝을 이에 삽입하고 최종 1m 정도를 항타하는 선천공항타말뚝 시공방법이 개발된 바 있다.

그런데, 이와 같은 선천공항타말뚝 시공방법(일부항타방식)의 경우에도 다음과 같은 토질 역학적 문제를 안고 있었다.

첫째, 하단에 트임부가 형성된 말뚝을 불과 1m 정도 항타하므로, 하부 토사의 압밀이 발생하지 않음에 따라 바닥이 막히지 않아 안정적인 기초 구조물을 이룰 수 없는 경우가 많다.

둘째, 설계 시 "말뚝의 선단 지지력(P)= 말뚝의 바닥 단면적(A) x 흙의 선단(하단) 저항력(Q)"의 공식에 의해 계산되는데, 상술한 이유로 인하여 항타하지 않은 말뚝의 선단저항력은 항타한 말뚝의 그것에 비해 30% 정도 적게 산정하도록 규정되어 있는 바, 선천공항타말뚝 시공방법을 적용하는 경우 파일의 수를 늘려야 하므로 공사비용이 증가한다.

셋째, 공장제조말뚝의 일부 항타 시 별도의 가이드수단이 없으므로, 천공 홀 내에서 기울어지거나 위치를 이탈하기 쉽다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 선천공 일부항타방식의 공법의 경우라도 선단지지력을 충분히 확보하도록 하여(바닥이 확실히 막히도록 하여) 안정적인 기초 구조물을 이룰 수 있고, 공사비용을 절감할 수 있도록 하는 하단 개폐형 말뚝을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 하단에 트임부가 형성된 관 형상의 말뚝 본체(100); 상기 본체(100)의 하단 중앙부 양측에 형성된 힌지결합부(200); 상기 힌지결합부(200)를 축으로 하는 힌지구동에 의해, 접힌 상태에서 상기 본체(100)의 하단 트임부를 개방하고, 펼친 상태에서 상기 본체(100)의 하단 트임부를 폐쇄하도록, 상기 힌지결합부(200)에 힌지결합한 한 쌍의 개폐부재(300); 천공 홀에 대한 상기 본체(100)의 삽입작업 중 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 제한하고, 천공 홀의 바닥에 이르러 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 허용하도록, 상기 한 쌍의 개폐부재(300)에 설치된 임시고정부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝을 제시한다.

상기 임시고정부(400)는 상기 한 쌍의 개폐부재(300)에 각각 설치된 한 쌍의 연결부재(410); 상기 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록, 상기 한 쌍의 연결부재(410)를 결합하는 고정부(420);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 임시고정부(400)는 상기 한 쌍의 개폐부재(300)에 상단이 각각 힌지결합함과 아울러, 하단이 상호 힌지결합한 한 쌍의 힌지부재(430); 상기 한 쌍의 힌지부재(430)의 하단이 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 상기 한 쌍의 힌지부재(430)의 벌어짐 구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록, 상기 한 쌍의 힌지부재(430)를 결합하는 결합부(440);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 결합부(440)는 상기 한 쌍의 힌지부재(430)의 오므라듦 구동은 허용하고, 벌어짐 구동은 제한하도록 결합하는 것이 바람직하다.

상기 결합부(440)는 상기 한 쌍의 힌지부재(430)에 각각 형성된 일방향 고정턱(441)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 개폐부재(300)는 펼친 상태에서의 직경이 상기 본체(100)의 하단의 직경에 비해 크게 형성된 것이 바람직하다.

상기 힌지결합부(200)는 상기 본체(100)의 하단의 하부 영역에 힌지홈(211)이 형성되도록 돌출설치된 힌지홈 형성부재(210);를 포함하고, 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 양단에는 각각 상기 힌지홈 형성부재(210)가 관통하도록 힌지홈 형성부재 관통홈(301)이 형성되며, 상기 한 쌍의 개폐부재(300)는 상기 힌지홈(211)에 결합하는 힌지축(330)에 힌지결합한 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 하면에는 상기 힌지축(330)이 공통으로 관통하도록 각각 힌지축 관통홈 형성부재(340)가 하측으로 돌출설치된 것이 바람직하다.

상기 개폐부재(300)는 종단면이 반원형 구조로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 선천공 일부항타방식의 공법의 경우라도 선단지지력을 충분히 확보하도록 하여(바닥이 확실히 막히도록 하여) 안정적인 기초 구조물을 이룰 수 있고, 공사비용을 절감할 수 있도록 하는 하단 개폐형 말뚝을 제시한다.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 제1 실시예의 접힌 상태의 구성도.
도 2는 제1 실시예의 펼친 상태의 구성도.
도 3은 제1 실시예의 접힌 상태의 측면도.
도 4는 제1 실시예의 펼친 상태의 측면도.
도 5는 제2 실시예의 접힌 상태의 측면도.
도 6은 도 5의 A-A 단면도.
도 7은 제2 실시예의 펼친 상태의 측면도.
도 8은 개폐부재의 저면도.
도 9는 개폐부재의 사시도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 하단 개폐형 말뚝은, 하단에 트임부가 형성된 관 형상의 말뚝 본체(100); 본체(100)의 하단 중앙부 양측에 형성된 힌지결합부(200); 힌지결합부(200)를 축으로 하는 힌지구동에 의해, 접힌 상태에서 상기 본체(100)의 하단 트임부를 개방하고, 펼친 상태에서 본체(100)의 하단 트임부를 폐쇄하도록, 힌지결합부(200)에 힌지결합한 한 쌍의 개폐부재(300); 천공 홀에 대한 본체(100)의 삽입작업 중 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 제한하고, 천공 홀의 바닥에 이르러 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 허용하도록, 한 쌍의 개폐부재(300)에 설치된 임시고정부(400)를 포함하여 구성된다.

즉, 기본적으로 천공 홀에 대한 말뚝(100)의 근입작업 중에는 한 쌍의 개폐부재(300)가 접힌 상태를 취하도록 하고(도 1), 천공 홀의 바닥에 이르러서는 한 쌍의 개폐부재(300)가 펼친 상태를 취하도록 한 것이다(도 2).

말뚝(100)의 근입 작업 중 한 쌍의 개폐부재(300)가 접힌 상태를 취하도록 한 이유는, 천공 홀에 존재하는 그라우트 기타 유체의 부력에 의해 말뚝(100)이 부유하여 근입 작업에 방해받는 상황을 방지하기 위함이고, 천공 홀의 바닥에 이르러서 한 쌍의 개폐부재(300)가 펼친 상태를 취하도록 한 이유는, 강제로 바닥이 막히도록 함으로써 일부항타만으로도 선단지지력을 확보하기 위함이다.

따라서 본 발명에 의한 말뚝은 선천공 일부항타방식의 공법에 적용되는 경우라도 선단지지력을 충분히 확보하도록 하여(바닥이 확실히 막히도록 하여) 안정적인 기초 구조물을 이룰 수 있고, 공사비용을 절감할 수 있도록 한다는 효과가 있다.

한편, 단지 위와 같은 구성을 취하는 경우, 천공 홀의 바닥에 적층된 슬라임(S)으로 인하여, 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥면에 완전히 도달하기 전에 폐쇄구동을 시작함에 따라 일찍 폐쇄상태가 되어, 말뚝 본체(100)의 하단이 천공 홀의 바닥면에서 상측으로 소정 이격된 상태에서 삽입을 멈추는 상황이 발생할 수 있다.

이러한 경우, 파일 본체(100)의 하단이 강도를 갖는 천공 홀의 바닥면과 접촉하지 못하고, 사실상 아무런 강도를 갖지 못하는 슬라임(S)의 위에 거치됨에 따라 원하는 파일의 강도를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

한 쌍의 개폐부재(300)에 설치되는 임시고정부(400)는 이러한 문제를 해소하기 위하여 설치되는 구성으로서, 천공 홀에 대한 본체(100)의 삽입작업 중 슬라임(S)과의 접촉에 의한 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동(벌어짐 구동)을 제한하고, 천공 홀의 바닥에 이르러야 비로소 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 허용한다.

따라서 파일 본체(100)의 하단이 천공 홀의 바닥면에 안정적으로 접촉하도록 한다는 효과를 얻도록 한다.

이하, 이러한 임시고정부(400)의 실시예에 대하여 설명한다.

첫째, 임시고정부(400)는, 한 쌍의 개폐부재(300)에 각각 설치된 한 쌍의 연결부재(410); 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록, 한 쌍의 연결부재(410)를 결합하는 고정부(420);를 포함하는 구성을 취할 수 있다(도 3,4).

즉, 고정부(420)에 의해 연결부재(410)를 제한함으로써, 한 쌍의 개폐부재(300)가 슬라임(S)을 만나더라도 폐쇄구동(벌어짐 구동)을 일으키지 않도록 하고, 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 비로소 고정부(420)가 파괴되면서 결합을 해제하여 한 쌍의 개폐부재(300)가 폐쇄구동(벌어짐 구동)을 일으키도록 한 것이다.

여기서 고정부(420)는 접착부재 또는 접착재에 의해, 양측 연결부재(410)가 원하는 접착강도를 갖도록 접착함으로써 형성하면 된다.

둘째, 임시고정부(400)는, 한 쌍의 개폐부재(300)에 상단이 각각 힌지결합함과 아울러, 하단이 상호 힌지결합한 한 쌍의 힌지부재(430); 한 쌍의 힌지부재(430)의 하단이 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 한 쌍의 힌지부재(430)의 벌어짐 구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록, 한 쌍의 힌지부재(430)를 결합하는 결합부(440);를 포함하는 구성을 취할 수 있다(도 5,6,7).

이는 기본적으로 첫째 실시예와 유사하지만, 연결부재(410)대신 힌지결합하는 힌지부재(430)를 설치한다는 점, 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥에 접촉함으로써 폐쇄구동이 시작되는 것이 아니라 한 쌍의 힌지부재(430)의 하단이 천공 홀의 바닥에 접촉함으로써 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동이 시작된다는 점에서 차이가 있다.

첫째 실시예의 경우, 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥에 접촉하면서 양측으로 벌어짐 구동이 원활하게 이루어진다는 전제 하에 구성된 것이지만, 개폐부재(300)의 하단이 슬라임 기타 이물질에 끼는 등의 상황이 발생하여 벌어지지 않게 된다는 문제가 발생할 수 있다.

이에 비해, 둘째 실시예의 경우, 별도의 힌지부재(430)의 하단이 천공 홀의 바닥에 접촉하면서 벌어짐 구동에 의해 간접적으로 한 쌍의 개폐부재(300)를 양측으로 벌리게 되므로(가위와 유사한 구조), 위 첫째 실시예와 같은 사태를 방지할 수 있다는 장점이 있는 것이다(도 5,7).

한 쌍의 힌지부재(430)를 결합하는 결합부(440)는 한 쌍의 힌지부재(430)의 오므라듦 구동은 허용하고, 벌어짐 구동만을 제한하도록 결합하는 구조를 취하면 충분하다.

구체적으로, 이러한 결합부(440)는 한 쌍의 힌지부재(430)에 각각 형성된 일방향 고정턱(441)과 같은 구조에 의해 구현됨으로써, 한 쌍의 힌지부재(430)의 하단이 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 한 쌍의 힌지부재(430)의 벌어짐 구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록 하는 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 6).

여기서 결합부(440)는 접착부재 또는 접착재에 의해, 일방향 고정턱(441)과 힌지부재(430)가 원하는 결합강도를 갖도록 접착함으로써 형성하면 된다.

개폐부재(300)는 다양한 구조를 취할 수 있는데, 파일이 원형 단면의 구조를 취하는 경우, 개폐부재(300) 또한 종단면이 반원형 구조로 형성됨으로써, 한 쌍의 개폐부재(300)가 펼친 상태에서 원형 종단면 구조를 취하도록 하는 것이 바람직하다.

한 쌍의 개폐부재(300)의 펼친 상태에서의 직경이 본체(100)의 하단의 직경에 비해 크게 형성되는 경우, 말뚝의 슈(선단)의 면적이 넓어짐에 따라 더욱 큰 선단지지력을 확보할 수 있으므로, 기초 구조물의 안정성을 증대할 수 있고, 이에 따라 말뚝의 수를 줄일 수 있어 공사비용을 절감할 수 있다는 장점이 추가된다.

한 쌍의 개폐부재(300)의 힌지구동을 허용하는 힌지결합부(200)는 다양한 구성에 의해 구현될 수 있는데, 본체(100)의 하단의 하부 영역에 힌지홈(211)이 형성되도록 힌지홈 형성부재(210)가 돌출설치된 구성을 취하는 것이 개폐부재(300)의 힌지구동을 원활하게 할 수 있다는 측면에서 바람직하다(도 8,9).

이를 위하여 한 쌍의 개폐부재(300)의 양단에는 각각 힌지홈 형성부재(210)가 관통하도록 힌지홈 형성부재 관통홈(301)이 형성되는 것이 필요하고, 한 쌍의 개폐부재(300)는 힌지홈(211)에 결합하는 힌지축(330)에 힌지결합한 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 8,9).

또한 개폐부재(300)의 원활한 힌지구동을 위하여, 한 쌍의 개폐부재(300)의 하면에는 힌지축(330)이 공통으로 관통하도록 각각 힌지축 관통홈 형성부재(340)가 하측으로 돌출설치된 구성을 취하는 것이 더욱 바람직하다(도 8,9).

도 9는 한 쌍의 개폐부재(300) 중 하나만을 도시한 것이나, 힌지축 관통홈 형성부재(340)가 대응하는 구조로 설치된 개폐부재가 이와 결합함으로써 도 8에 도시된 바와 같은 힌지결합구조를 이루게 된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 본체 200 : 힌지결합부
210 : 힌지홈 형성부재 211 : 힌지홈
300 : 한 쌍의 개폐부재 330 : 힌지축
340 : 힌지축 관통홈 형성부재 400 : 임시고정부
410 : 연결부재 420 : 고정부
430 : 힌지부재 440 : 결합부
441 : 일방향 고정턱

Claims

하단에 트임부가 형성된 관 형상의 말뚝 본체(100);
상기 본체(100)의 하단 중앙부 양측에 형성된 힌지결합부(200);
상기 힌지결합부(200)를 축으로 하는 힌지구동에 의해, 접힌 상태에서 상기 본체(100)의 하단 트임부를 개방하고, 펼친 상태에서 상기 본체(100)의 하단 트임부를 폐쇄하도록, 상기 힌지결합부(200)에 힌지결합한 한 쌍의 개폐부재(300);
천공 홀에 대한 상기 본체(100)의 삽입작업 중 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 제한하고, 천공 홀의 바닥에 이르러 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동을 허용하도록, 상기 한 쌍의 개폐부재(300)에 설치된 임시고정부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 임시고정부(400)는
상기 한 쌍의 개폐부재(300)에 각각 설치된 한 쌍의 연결부재(410);
상기 한 쌍의 개폐부재(300)가 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 폐쇄구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록, 상기 한 쌍의 연결부재(410)를 결합하는 고정부(420);를
포함하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 임시고정부(400)는
상기 한 쌍의 개폐부재(300)에 상단이 각각 힌지결합함과 아울러, 하단이 상호 힌지결합한 한 쌍의 힌지부재(430);
상기 한 쌍의 힌지부재(430)의 하단이 천공 홀의 바닥에 접촉하는 경우, 상기 한 쌍의 힌지부재(430)의 벌어짐 구동에 의해 파괴되면서 결합을 해제하도록, 상기 한 쌍의 힌지부재(430)를 결합하는 결합부(440);를
포함하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제3항에 있어서,
상기 결합부(440)는 상기 한 쌍의 힌지부재(430)의 오므라듦 구동은 허용하고, 벌어짐 구동은 제한하도록 결합하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제4항에 있어서,
상기 결합부(440)는 상기 한 쌍의 힌지부재(430)에 각각 형성된 일방향 고정턱(441)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 개폐부재(300)는 펼친 상태에서의 직경이 상기 본체(100)의 하단의 직경에 비해 크게 형성된 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제6항에 있어서,
상기 힌지결합부(200)는
상기 본체(100)의 하단의 하부 영역에 힌지홈(211)이 형성되도록 돌출설치된 힌지홈 형성부재(210);를 포함하고,
상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 양단에는 각각 상기 힌지홈 형성부재(210)가 관통하도록 힌지홈 형성부재 관통홈(301)이 형성되며,
상기 한 쌍의 개폐부재(300)는 상기 힌지홈(211)에 결합하는 힌지축(330)에 힌지결합한 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제7항에 있어서,
상기 한 쌍의 개폐부재(300)의 하면에는 상기 힌지축(330)이 공통으로 관통하도록 각각 힌지축 관통홈 형성부재(340)가 하측으로 돌출설치된 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.
제1항에 있어서,
상기 개폐부재(300)는 종단면이 반원형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 하단 개폐형 말뚝.