KR101253427B1 - 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벽강관말뚝의 본체를 이루는 말뚝 강관의 양측에 구비되어 복수의 상기 말뚝 강관을 서로 연결하며, 그 내부에 충진재가 그라우팅 및 양생됨으로써 복수의 상기 벽강관말뚝을 차수벽으로 구현하는 연결구조체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체는, 상기 말뚝 강관보다 작은 지름을 가지며 일측에 길이방향을 따라 개방구가 형성되고, 상기 말뚝 강관의 측부에 결합되는 연결 강관; 및 막대 형상으로 구비되며, 상기 연결 강관의 상기 말뚝 강관에 결합된 부분의 반대편 외면 또는 상기 연결 강관의 내면에 길이 방향을 따라 접합된 하나 이상의 결속보강재;를 포함하되, 인접한 한 쌍의 상기 말뚝 강관의 한 쌍의 연결 강관이 상기 개방구를 통해 서로 맞물려 결속되고, 그 내부에 상기 충진재가 그라우팅 및 양생되면, 상기 하나 이상의 결속보강재가 상기 충진재의 내부에 합입된 형태로 고정되어 상기 연결 강관과 상기 충진재의 결속력이 향상된다.
본 발명에 의하면, 연결 강관에 접합된 하나 이상의 결속보강재를 통해 연결구조체와 충진재의 결속력을 크게 향상시킬 수 있으므로, 시공된 벽강관말뚝의 지지 성능 및 차수 성능을 제고할 수 있다.

Description

벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체 {Connecting structure with connecting reinforcement element of steel pipe sheet pile}

본 발명은 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시공된 벽강관말뚝의 지지 성능 및 차수 성능을 크게 제고할 수 있는 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체에 관한 것이다.

최근 토목 기초공사에는 많은 변화가 일고 있으며, 그 중에서도 사용환경이 열악한 지반개량이나 굴토 또는 성토 등 토목 공사의 수요가 늘어 강관말뚝을 사용하는 공법이 꾸준히 개발 보급되고 있다. 그 중에서도 복수의 벽강관말뚝을 이용한 공법은 항만 접안 시설 공사 등과 같이 수심이 깊은 연약지반이나 수심이 깊은 현장에서 말뚝기초와 차수벽을 동시에 시공하기 위해 사용되는 공법이다.

이러한 복수의 벽강관말뚝을 이용한 공법은 복수의 벽강관말뚝을 벽강관말뚝의 연결구조체를 통해 서로 견고하게 연결함으로써, 복수의 벽강관말뚝이 차수 구현 및 토사 유출을 방지할 수 있는 일종의 벽을 형성함과 동시에 다양한 방향으로 작용하는 하중에도 강한 지지력을 갖도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 벽강관말뚝(10)의 연결구조체(12)는 벽강관말뚝(10)의 본체를 이루는 대형 강관(11)의 양 옆에 그 길이방향을 따라 용접 부착되며 일측이 절개되어 개방구(12-1)를 갖는 소형 강관 형상으로 이루어진다.

상기 벽강관말뚝(10)은 인접한 한 쌍의 연결구조체(12)가 개방구(12-1)를 통해 도시된 바와 같이 서로 맞물리게 결합된 상태로 그 내부에 모르타르(mortar)와 같은 충진재(13)가 그라우팅(grouting) 된 후 양생(養生)되는 방식으로 서로 견고하게 연결된다.

상기 충진재(13)는 개방구(12-1)와 연결구조체(12) 간의 틈을 메움으로써, 연결구조체(12)에 의한 벽강관말뚝(10)의 연결 부분이 높은 강성과 차수 성능을 갖도록 한다.

이러한 종래의 연결구조체(12)는 그 연결 형태에 따라 P-P형, P-T형 및 L-T형의 3가지 형태로 크게 구분될 수 있는 벽강관말뚝(10)의 연결 구조 중에서 P-P형을 구현한 것인데, 연결구조체(12)의 내부에 그라우팅 되는 충진재(13)와 연결구조체(12)의 내면의 결속력이 벽강관말뚝(10)의 지지 성능, 차수 성능 등의 제반 성능에 큰 영향을 미치게 된다.

그러나 종래의 연결구조체(12)는 충진재(13)와 연결구조체(12)의 내면 간의 결속력이 연결구조체(12)의 내면에 대한 충진재(13)의 부착력에만 의존하므로, 그 결속력이 비교적 약해서 벽강관말뚝(10)의 지지 성능, 차수 성능 등의 제반 성능이 다소 미흡한 단점이 있다.

특히, 종래의 연결구조체(12)는 시공된 벽강관말뚝(10)에 강한 충격이 가해지거나 모멘트 또는 횡하중과 같은 외력이 가해지는 경우, 이러한 충격이나 외력에 의해 충진재(13)가 연결구조체(12)의 내면에서 비교적 쉽게 이탈 분리될 수 있는데, 이 경우 연결구조체(12)와 충진재(13)의 사이에 형성된 틈으로 물과 토사 등이 유입되면서 해당 벽강관말뚝(10)의 지지 성능, 차수 성능은 현저히 저하되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 연결구조체(12)는 대형 강관(11)과 연결구조체(12) 간의 용접 부위에 불량이 존재하는 경우, 그 불량 부분으로 물과 토사가 유입되면서 차수 성능이 쉽게 저하되거나, 이 불량 부분을 통해 부식이 진행되면서 대형 강관(11)과 연결구조체(12) 간의 결합력이 쉽게 저하되는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 벽강관말뚝의 시공시 내부에 그라우팅 된 후 양생되는 충진재와의 결속력을 크게 향상시킬 수 있는 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체는, 벽강관말뚝의 본체를 이루는 말뚝 강관의 양측에 구비되어 복수의 상기 말뚝 강관을 서로 연결하며, 그 내부에 충진재가 그라우팅 및 양생됨으로써 복수의 상기 벽강관말뚝을 차수벽으로 구현하는 연결구조체로서, 상기 말뚝 강관보다 작은 지름을 가지며 일측에 길이방향을 따라 개방구가 형성되고, 상기 말뚝 강관의 측부에 결합되는 연결 강관; 및 막대 형상으로 구비되며, 상기 연결 강관의 상기 말뚝 강관에 결합된 부분의 반대편 외면 또는 상기 연결 강관의 내면에 길이 방향을 따라 접합된 하나 이상의 결속보강재;를 포함하되, 인접한 한 쌍의 상기 말뚝 강관의 한 쌍의 연결 강관이 상기 개방구를 통해 서로 맞물려 결속되고, 그 내부에 상기 충진재가 그라우팅 및 양생되면, 상기 하나 이상의 결속보강재가 상기 충진재의 내부에 합입된 형태로 고정되어 상기 연결 강관과 상기 충진재의 결속력이 향상된다.

상기 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체는, 상기 연결 강관의 상기 말뚝 강관에 결합된 부분의 반대편에 길이방향을 따라 형성된 복수의 연통홀;을 더 포함하여, 인접한 한 쌍의 상기 말뚝 강관의 한 쌍의 연결 강관이 상기 개방구를 통해 서로 맞물려 결속되고, 그 내부에 상기 충진재가 그라우팅 되면 상기 복수의 연통홀 내부에 상기 충진재가 충진되면서 양생되어 상기 연결 강관과 상기 충진재의 결속력이 더 향상되게 구비될 수 있다.

상기 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체는, 상기 말뚝 강관과 상기 연결 강관의 결합력을 향상시키도록 상기 연결 강관의 상기 말뚝 강관에 결합된 부분의 양측에 길이방향을 따라 접합되는 보강판;을 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체에 의하면, 충진재와 접촉되는 연결 강관의 외면 또는 내면에 형성된 결속보강재가 충진재에 함입된 형태로 고정되므로 연결구조체와 충진재의 결속력을 크게 향상시킬 수 있다.

이에 따라 시공된 벽강관말뚝에 강한 충격이나 수직력, 수평력 또는 모멘트와 같은 외력이 가해지더라도 충진재가 연결구조체로부터 이탈되는 것이 효과적으로 방지되므로, 그 강성 증가로 인해 지지 가능 하중이 증가하고 차수 기능도 더욱 안정적으로 구현될 수 있어 시공된 벽강관말뚝의 지지 성능 및 차수 성능을 크게 제고할 수 있다.

또한, 연결 강관에 형성된 복수의 연통홀에 충진재가 충진되면서 양생되므로 서로 다른 연결구조체 내부의 충진재가 복수의 연통홀을 통해 연결됨으로써, 충진재가 연결 강관으로부터 이탈되는 것이 효과적으로 방지되고 이로써 시공된 벽강관말뚝의 지지 성능 및 차수 성능을 더욱 제고할 수 있다.

뿐만 아니라, 말뚝 강관과 연결 강관을 연결하도록 설치되는 보강판에 의해, 말뚝 강관과 연결 강관의 결합력이 향상되므로, 말뚝 강관과 연결 강관의 연결 부위에 불량이 존재하더라도 그 불량 부분으로 인해 차수 성능이 쉽게 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 벽강관말뚝의 연결구조체가 구비된 벽강관말뚝을 시공된 상태로 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A에 대한 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체를 구비한 벽강관말뚝을 서로 결속된 상태로 도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 B-B에 대한 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체를 구비한 벽강관말뚝을 시공된 상태로 도시한 횡방향 단면도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 벽강관말뚝의 결속보강재가 구비된 연결구조체를 구비한 벽강관말뚝을 시공된 상태로 도시한 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 C-C에 대한 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '당업자'라 한다)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 벽강관말뚝의 연결구조체는, 해상교량의 가물막이 겸용 기초, 항만 접안 시설 공사 등과 같이 수심이 깊은 연약지반이나 수심이 깊은 현장에서 말뚝기초와 차수벽을 동시에 시공하기 위해 사용되는 벽강관말뚝의 본체를 이루는 말뚝 강관에 구비되어, 복수의 벽강관말뚝이 시공될 때에 그 내부에 충진재가 그라우팅 및 양생되어 복수의 벽강관말뚝이 서로 견고하게 연결되게 하는 연결구조체에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 벽강관말뚝(100)의 결속보강재(122)가 구비된 연결구조체(120)의 구성, 작용효과 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 벽강관말뚝(100)의 연결구조체(120)는 벽강관말뚝(100)이 차수벽을 형성하도록 연속 연결될 수 있게 벽강관말뚝(100)의 본체를 이루는 말뚝 강관(110)의 양측에 각각 구비되며, 연결 강관(121), 한 쌍의 결속보강재(122) 및 한 쌍의 보강판(123)을 포함하여 이루어진다.

상기 연결 강관(121)은 말뚝 강관(110)보다 작은 지름을 가지며 일측에 길이방향을 따라 직선 형태의 개방구(121-1)가 형성되고, 말뚝 강관(110)의 측부에 용접 등의 방식으로 결합된다.

상기 연결 강관(121)은 벽강관말뚝(100) 시공시에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 개방구(121-1)를 통해 인접한 다른 벽강관말뚝(100)에 구비된 연결구조체(120)의 연결 강관(121)과 서로 맞물리게 결합된 후, 도 5에 도시된 바와 같이 그 내부에 모르타르와 같은 충진재(130)가 그라우팅 및 양생되는 방식으로 서로 견고하게 연결된다.

상기 결속보강재(122)는 막대 형상을 갖는 철근과 같은 골재로 이루어지며, 연결 강관(121)의 말뚝 강관(110)에 결합된 부분의 반대편 외면에 길이 방향을 따라 한 쌍이 용접 등의 방식으로 접합된다.

상기 결속보강재(122)는 도 5에 도시된 바와 같이, 연결 강관(121)의 내부에 충진재(130)가 그라우팅 및 양생될 때에 충진재(130)의 내부로 함입된 형태로 고정되므로 연결 강관(121)과 충진재(130) 간의 결속력을 크게 향상시킨다.

이에 따라 시공된 벽강관말뚝(100)에 강한 충격이 가해지거나 수직력, 수평력 또는 모멘트와 같은 외력이 가해지더라도 충진재(130)와 연결 강관(121)이 쉽게 분리되지 않는다. 즉, 충진재(130)가 연결 강관(121)에서 이탈 분리되려고 하더라도 충진재(130)에 함입된 형태로 고정된 결속보강재(122)가 충진재(130)에 의해 지지되면서, 충진재(130)와 연결 강관(121)이 분리되는 것을 차단한다.

이렇게 결속보강재(122)로 인해, 충진재(130)와 연결 강관(121) 간의 결속력이 크게 향상됨으로써, 연결 강관(121)과 충진재(130) 사이에 틈이 형성되는 것이 방지되어 이러한 틈을 통해 물과 토사 등이 유입되며 벽강관말뚝(100)의 지지 성능 및 차수 성능이 저하되는 것을 효과적으로 저지할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 결속보강재(122)는 연결 강관(121)의 말뚝 강관(110)에 결합된 부분의 반대편 외면에 길이 방향을 따라 한 쌍이 구비되었으나, 그 구비 위치 및 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 결속보강재(122)는 충진재(130)와 연결 강관(121)의 또 다른 접촉 부위인 연결 강관(121)의 내면에 구비될 수도 있고, 그 구비 개수는 하나 또는 세 개 이상이 될 수도 있다.

또한, 상기 결속보강재(122)는 반드시 직선 형태의 막대 형상으로 구비되어야 하는 것은 아니며, 굴곡 또는 절곡된 패턴을 갖는 막대 형상으로 구비될 수도 있다.

상기 한 쌍의 보강판(123)은 말뚝 강관(110)과 연결 강관(121)의 결합력을 향상시키도록 도 3에 도시된 바와 같이, 연결 강관(121)의 말뚝 강관(110)에 결합된 부분의 양측에 길이방향을 따라 접합되어 연결 강관(121)과 말뚝 강관(110)의 결합을 더욱 견고하게 한다.

그리고 이러한 보강판(123)은 연결 강관(121)과 말뚝 강관(110)의 결합된 용접 부위 등에 불량이 존재하더라도 일종의 보호부재로써 작용하여 해당 불량 부분이 물이나 토사와 접촉되는 것을 차단함으로써 물, 토사와의 접촉으로 인해 부식이 진행되면서 더욱 크게 손상되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 보강판(123)은 소정의 두께를 갖는 플레이트 형태로 구현되었으나, 말뚝 강관(110)과 연결 강관(121)의 결합력을 향상시킬 수 있게 덧대어질 수 있는 형상이면 족하고, 그 형상이 이러한 실시예의 형태로 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 벽강관말뚝(100')의 연결구조체(120')의 구성, 작용효과 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 벽강관말뚝(100')의 연결구조체(120')는 복수의 연통홀(124)을 제외하고는 본 발명의 제1실시예에 따른 벽강관말뚝(100)의 연결구조체(120)와 그 구성 및 사용 상태가 유사하다. 따라서 이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 벽강관말뚝(100')의 연결구조체(120')에 구비되는 복수의 연통홀(124)을 중심으로 설명하며, 제1실시예와 유사한 구성요소는 동일한 도면부호로 표기하고 이러한 구성요소와 그 사용 상태에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 복수의 연통홀(124)은 연결 강관(121)의 말뚝 강관(110)에 결합된 부분의 반대편에 길이방향을 따라 소정의 간격으로 형성된다. 상기 복수의 연통홀(124)이 형성되는 연결 강관(121)이 말뚝 강관(110)에 결합된 부분의 반대편은 도 7에 도시된 바와 같이, 인접한 다른 벽강관말뚝(100')에 구비된 연결구조체(120')의 연결 강관(121) 내부에 위치되는 영역이므로, 연결 강관(121)의 이 영역에 있어서는 그라우팅 및 양생되는 충진재(130)가 연결 강관(121)의 이 영역 내면과 외면에 모두 접촉 결속된다.

그러므로 상기 복수의 연통홀(124)은 이렇게 충진재(130)가 그라우팅 될 때에 그 내부에도 자연스럽게 충진재(130)가 충진된 후 양생됨으로써, 연결 강관(121)의 내면과 외면에 접촉 결속되는 충진재(130)를 서로 연결되게 하는 역할을 한다.

따라서 연결 강관(121)의 내면과 외면의 충진재(130)가 복수의 연통홀(124)을 통해 서로 연결되므로, 연결 강관(121)과 충진재(130) 간의 결속력이 크게 향상된다. 이에 따라 시공된 벽강관말뚝(100')에 강한 충격이 가해지거나 모멘트 또는 횡하중과 같은 외력이 가해지더라도 충진재(130)가 연결 강관(121)에서 쉽게 이탈 분리되지 않는다. 즉, 충진재(130)가 연결 강관(121)에서 이탈 분리되려고 하더라도 충진재(130)의 복수의 연통홀(124) 내부에 위치한 부분이 연통홀(124)의 내주면에 의해 지지되면서, 충진재(130)가 연결 강관(121)에서 이탈 분리되는 것을 차단한다.

이렇게 복수의 연통홀(124)로 인해, 충진재(130)와 연결 강관(121) 간의 결속력이 크게 향상됨으로써, 연결 강관(121)과 충진재(130) 사이에 틈이 형성되는 것이 방지되어 이러한 틈을 통해 물과 토사 등이 유입되며 벽강관말뚝(100')의 지지 성능 및 차수 성능이 저하되는 것을 효과적으로 저지할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 복수의 연통홀(124)은 각각 원형의 형상을 갖는 홀로 구현되었으나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 정사각형, 직사각형, 타원형 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 벽강관말뚝(100, 100')의 연결구조체(120, 120')에 의하면, 연결 강관(121)의 내면 또는 외면에 구비된 하나 이상의 결속보강재(122) 및 연결 강관(121)에 형성된 복수의 연통홀(124)을 통해 연결구조체(120, 120')와 충진재(130)의 결속력을 크게 향상시킬 수 있으므로, 시공된 벽강관말뚝(100, 100')의 지지 성능 및 차수 성능을 제고할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
100, 100' : 벽강관말뚝 110 : 말뚝 강관
120, 120' : 연결구조체 121 : 연결 강관
121-1 : 개방구 122 : 결속보강재
123 : 보강판 124 : 연통홀
130 : 충진재

Claims (3)

1. 벽강관말뚝의 본체를 이루는 말뚝 강관의 양측에 구비되어 복수의 상기 말뚝 강관을 서로 연결하며, 그 내부에 충진재가 그라우팅 및 양생됨으로써 복수의 상기 벽강관말뚝을 차수벽으로 구현하는 연결구조체에 있어서,
   상기 말뚝 강관보다 작은 지름을 가지며 일측에 길이방향을 따라 개방구가 형성되고, 상기 말뚝 강관의 측부에 결합되는 연결 강관; 및
   상기 연결 강관의 상기 말뚝 강관에 결합된 부분의 반대편 외면 및 상기 연결 강관의 내면에 길이 방향을 따라 막대 형상의 철근으로 용접되어 접합된 결속보강재를 포함하고,
   인접한 한 쌍의 상기 말뚝 강관의 한 쌍의 연결 강관이 상기 개방구를 통해 서로 맞물려 결속되고, 그 내부에 상기 충진재가 그라우팅 되면 상기 하나 이상의 결속보강재가 상기 충진재의 내부에 합입된 형태로 고정되어 상기 연결 강관과 상기 충진재의 결속력이 향상되도록 하며,
   상기 말뚝 강관과 상기 연결 강관의 결합된 부분의 양측에 길이 방향으로 접합되는 보강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 벽강관말뚝의 연결구조체.
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