KR101125173B1

KR101125173B1 - 부마찰 저감용 말뚝, 이를 이용한 말뚝기초 구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR101125173B1
Application number: KR1020090087087A
Authority: KR
Inventors: 이철주; 유남재; 김동건; 최영준; 이한솔
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-03-19
Also published as: KR20110029418A

Abstract

본 발명은 지지층(10)에 근입되도록 형성된 주말뚝(110); 부마찰 발생 영역(20)에 근입되도록, 주말뚝(110)의 단면보다 작은 크기의 단면을 가지며, 주말뚝(110)의 상부에 형성된 복수의 보조말뚝(120);을 포함하는 부마찰 저감용 말뚝(100)을 제시함으로써, 부마찰에 의한 피해를 최소화할 수 있도록 한다.

부마찰, 말뚝

Description

부마찰 저감용 말뚝, 이를 이용한 말뚝기초 구조물 및 그 시공방법{PILE FOR REDUCING NEGATIVE SKIN FRICTION, FOUNDATION STRUCTURE USING THE SAME AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 말뚝의 구조 및 공법에 관한 것이다.

말뚝기초 구조물에서 발생하는 부마찰(negative skin friction)이란, 말뚝의 주위지반 중 점토층과 같이 압밀 등에 의해 침하를 일으키는 흙과의 마찰에 의해, 말뚝이 하향 외력을 받게 되는 현상을 말한다.

말뚝의 주위 지반이 암반층과 같이 견고한 경우에는 흙과 말뚝의 마찰이 말뚝기초의 구조적 안정성을 높이는 역할을 하지만, 위와 같이 부마찰이 발생하는 경우에는, 말뚝이 상부 구조물의 자중에 더하여 침하하는 지층의 하중에까지 저항하여야 하는 바 오히려 말뚝기초의 구조적 안정성을 해하게 된다.

따라서 성토지반, 연약지반과 같이 부마찰의 발생이 우려되는 지역에는, 부마찰에 의한 피해를 최소화하기 위한 대책이 필요하다.

그러나 현재까지는 부마찰에 의한 문제를 해소할 수 있는 획기적인 방안이 제시되지 않아 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 부마찰에 의한 피해를 최소화할 수 있도록 하는 부마찰 저감용 말뚝, 이를 이용한 말뚝기초 구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 지지층(10)에 근입되도록 형성된 주말뚝(110); 부마찰 발생 영역(20)에 근입되도록, 상기 주말뚝(110)의 단면보다 작은 크기의 단면을 가지며, 상기 주말뚝(110)의 상부에 형성된 복수의 보조말뚝(120);을 포함하는 부마찰 저감용 말뚝(100)을 제시한다.

상기 보조말뚝(120)은 강재에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 보조말뚝(120)은 관 구조인 것이 바람직하다.

상기 보조말뚝(120)은 H 파일에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 보조말뚝(120)의 외면에는 마찰 저감재가 도포된 것이 바람직하다.

상기 주말뚝(110)은 상면이 편평한 통형 구조이고, 상기 복수의 보조말뚝(120)은 상기 주말뚝(110)의 상면에 방사대칭구조로서 배치된 것이 바람직하다.

상기 주말뚝(110)은 콘크리트 재질에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 주말뚝(110)이 지지층(10)에 위치하고, 상기 복수의 보조말뚝(120)이 부마찰 발생 영역(20)에 위치하도록, 지반의 천공 홀(1)에 근입된 상기 부마찰 저감용 말뚝(100); 상기 복수의 보조말뚝(120)과 상기 천공 홀(1) 사이의 공간을 충전하는 충전재(200);를 포함하는 말뚝기초 구조물을 함께 제시한다.

상기 충전재(200)는 경량 성토재를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 말뚝기초 구조물의 시공방법으로서, 지반에 천공 홀(1)을 형성하는 단계; 상기 주말뚝(110)이 형성될 영역에 배근(111)을 설치하는 단계; 상기 배근(111)에 상기 복수의 보조말뚝(120)을 결합하는 단계; 상기 배근(111)의 주위 영역에 콘크리트를 타설하여 상기 주말뚝(110)을 형성하는 단계; 상기 복수의 보조말뚝(120)과 상기 천공 홀(1) 사이의 공간을 충전재(200)에 의해 충전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝기초 구조물의 시공방법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 말뚝기초 구조물의 시공방법으로서, 상기 부마찰 저감용 말뚝(100)을 제조하는 단계; 상기 주말뚝(110)이 지지층(10)에 위치하고, 상기 복수의 보조말뚝(120)이 부마찰 발생 영역(20)에 위치하도록, 상기 부마찰 저감용 말뚝(100)을 항타하는 항타단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝기초 구조물의 시공방법을 함께 제시한다.

상기 항타단계 이전, 항타에 의한 상기 보조말뚝(120)의 좌굴을 방지하도록, 상기 복수의 보조말뚝(120)의 외측을 보강부재(121)에 의해 둘러 보강하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 부마찰에 의한 피해를 최소화할 수 있도록 하는 부마찰 저감용 말뚝, 이를 이용한 말뚝기초 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 부마찰 저감용 말뚝(100)은 기본적으로, 지지층(10)에 근입되도록 형성된 주말뚝(110); 부마찰 발생 영역(20)에 근입되도록, 주말뚝(110)의 단면보다 작은 크기의 단면을 가지며, 주말뚝(110)의 상부에 형성된 복수의 보조말뚝(120);을 포함하여 구성된다.

즉, 말뚝(100)을 하부의 주말뚝(110)과 상부의 보조말뚝(120)으로 구성하되, 점토층과 같이 부마찰 발생 영역(20)에 근입되는 보조말뚝(120)은 그 단면이 주말뚝(110)의 단면보다 작게 함과 아울러, 복수가 설치되도록 한 것이다(도 2).

말뚝과 주위 지반 사이에 발생하는 마찰은 말뚝의 외주면의 넓이에 비례하는 것이고, 이러한 말뚝의 외주면의 넓이는 말뚝의 종단면의 크기에 비례하는 바, 말뚝의 종단면을 작게 하면 그 주위 지반과의 마찰도 작아진다.

본 발명은 이러한 개념을 이용한 것으로서, 지지층(10)에는 일반적인 단면의 주말뚝(110)이 근입되도록 하는 한편, 부마찰 발생 영역(20)에는 단면이 작은 보조말뚝(120) 복수가 근입되도록 함으로써, 부마찰 발생 영역(20)에서 주위 지반과 말뚝 사이의 마찰을 줄일 수 있도록 한 것이다.

따라서 성토지반, 연약지반과 같이 부마찰의 발생 우려가 큰 경우에도, 구조적 안정성을 충분히 갖춘 기초구조물을 시공할 수 있다.

보조말뚝(120)은 주말뚝(100)에 비해 작은 단면으로 상부 구조물의 하중에 저항하여야 하는 바, 강재와 같이 강성이 큰 재질에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 보조말뚝(120)은 관 구조(강관)를 취할 수도 있고, H 파일 구조를 취할 수도 있다(도 3,4).

보조말뚝(120)이 강재에 의해 형성되는 경우, 외면에 역청재와 같은 마찰 저감재를 도포함으로써, 부마찰을 더욱 줄일 수 있다.

지지층(10)에 근입되는 주말뚝(110)은 상면이 편평한 통형(원통형 등) 구조를 취하고, 복수의 보조말뚝(120)은 위 주말뚝(110)의 상면에 방사대칭구조로서 배치되는 것이 구조적 안정성을 위하여 바람직하다(도 3,4).

이러한 주말뚝(110)은 일반적인 말뚝과 같이 현장타설 콘크리트에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 말뚝을 이용한 기초구조물의 시공방법의 실시예에 관하여 설명한다.

첫째, 현장타설 방식에 관한 실시예는 다음과 같다.

지반에 천공 홀(1)을 형성하고, 주말뚝(110)이 형성될 영역에 배근(111)을 설치한다(도 5).

배근(111)에 복수의 보조말뚝(120)을 결합하는데, 보조말뚝(120)으로서 강재에 의한 강관, H 파일을 사용하는 경우, 이들을 용접 등에 의해 견고하게 결합하는 것이 좋다.

배근(111)의 주위 영역에 콘크리트를 타설하여 주말뚝(110)을 형성한다(도 2).

복수의 보조말뚝(120)과 천공 홀(1) 사이의 공간(주말뚝(110)의 상부 영역) 은 충전재(200)에 의한 충전이 필요하다.

이러한 충전재(200)로는 일반 토사를 사용할 수도 있으나, EPS(Expandable Polystyrene)과 같이 경량이면서도 압축성이 적은 경량 성토재를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

둘째, 항타 방식에 관한 실시예는 다음과 같다.

이는 상술한 구조의 부마찰 저감용 말뚝(100)을 지상에서 미리 제조한 후, 항타 장비에 의해 항타하여 말뚝(100)을 지반에 근입함으로써, 주말뚝(110)이 지지층(10)에 위치하고, 복수의 보조말뚝(120)이 부마찰 발생 영역(20)에 위치하도록 하는 방식이다.

보조말뚝(120)의 강성이 충분할 경우에는 그대로 항타하더라도 별 문제가 없을 것이나, 보조말뚝(120)의 강성이 충분하지 못한 경우, 지지층(10)의 강성이 너무 큰 경우에는 항타 시 보조말뚝(120)에 좌굴이 발생할 우려가 있다.

이를 방지하기 위해서는, 복수의 보조말뚝(120)의 외측을 철근 등의 보강부재(121)에 의해 둘러 보강한 후(띠철근과 같은 형상으로), 항타하는 것이 바람직하다(도 6).

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.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,

도 1은 부마찰 저감용 말뚝의 제1실시예의 사시도.

도 2는 말뚝기초 구조물의 단면도.

도 3은 부마찰 저감용 말뚝의 제1실시예의 평면도.

도 4는 부마찰 저감용 말뚝의 제2실시예의 평면도.

도 5는 말뚝기초 구조물의 시공방법의 제1실시예에 관한 단면도.

도 6은 말뚝기초 구조물의 시공상태의 제2실시예에 관한 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 천공 홀 10 : 지지층

20 : 부마찰 발생 영역 100 : 말뚝

110 : 주말뚝 111 : 배근

120 : 보조말뚝 121 : 보강부재

Claims

지지층(10)에 근입되도록 형성된 주말뚝(110);

부마찰 발생 영역(20)에 근입되도록, 상기 주말뚝(110)의 단면보다 작은 크기의 단면을 가지며, 상기 주말뚝(110)의 상부에 형성된 복수의 보조말뚝(120);을

포함하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제1항에 있어서,

상기 보조말뚝(120)은 강재에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제2항에 있어서,

상기 보조말뚝(120)은 관 구조인 것을 특징으로 하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제2항에 있어서,

상기 보조말뚝(120)은 H 파일에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제2항에 있어서,

상기 보조말뚝(120)의 외면에는 마찰 저감재가 도포된 것을 특징으로 하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제1항에 있어서,

상기 주말뚝(110)은 상면이 편평한 통형 구조이고,

상기 복수의 보조말뚝(120)은 상기 주말뚝(110)의 상면에 방사대칭구조로서 배치된 것을 특징으로 하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제6항에 있어서,

상기 주말뚝(110)은 콘크리트 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 부마찰 저감용 말뚝(100).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 부마찰 저감용 말뚝(100)을 이용한 말뚝기초 구조물로서,

상기 주말뚝(110)이 지지층(10)에 위치하고, 상기 복수의 보조말뚝(120)이 부마찰 발생 영역(20)에 위치하도록, 지반의 천공 홀(1)에 근입된 상기 부마찰 저감용 말뚝(100);

상기 복수의 보조말뚝(120)과 상기 천공 홀(1) 사이의 공간을 충전하는 충전재(200);를

포함하는 말뚝기초 구조물.
제8항에 있어서,

상기 충전재(200)는 경량 성토재를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝기초 구조물.
제8항의 말뚝기초 구조물의 시공방법으로서,

지반에 천공 홀(1)을 형성하는 단계;

상기 주말뚝(110)이 형성될 영역에 배근(111)을 설치하는 단계;

상기 배근(111)에 상기 복수의 보조말뚝(120)을 결합하는 단계;

상기 배근(111)의 주위 영역에 콘크리트를 타설하여 상기 주말뚝(110)을 형성하는 단계;

상기 복수의 보조말뚝(120)과 상기 천공 홀(1) 사이의 공간을 충전재(200)에 의해 충전하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝기초 구조물의 시공방법.
제8항의 말뚝기초 구조물의 시공방법으로서,

상기 부마찰 저감용 말뚝(100)을 제조하는 단계;

상기 주말뚝(110)이 지지층(10)에 위치하고, 상기 복수의 보조말뚝(120)이 부마찰 발생 영역(20)에 위치하도록, 상기 부마찰 저감용 말뚝(100)을 항타하는 항타단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝기초 구조물의 시공방법.
제11항에 있어서,

상기 항타단계 이전,

항타에 의한 상기 보조말뚝(120)의 좌굴을 방지하도록, 상기 복수의 보조말뚝(120)의 외측을 보강부재(121)에 의해 둘러 보강하는 단계;를

더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝기초 구조물의 시공방법.